建筑光環(huán)境光的基礎(chǔ)

建筑光環(huán)境光的基礎(chǔ)第一頁，共五十三頁，2022年，8月28日什么是光？光是以電磁波形式傳播的輻射能。單一波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)一種顏色。不同波長(zhǎng)的光在視覺上形成不同的顏色。在帶有多種光譜成分的光源中，如果某一部分占比例較大，就呈現(xiàn)出那個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的顏色。日光和燈光都是由不同波長(zhǎng)的光混合而成的復(fù)合光，復(fù)合光中，不同波長(zhǎng)光參數(shù)的量值關(guān)系形成了“光譜”。2第二頁，共五十三頁，2022年，8月28日光的電磁波理論

光的電磁波理論認(rèn)為光是能在空間傳播的一種電磁波。3第三頁，共五十三頁，2022年，8月28日可見光紫外線近紅外線長(zhǎng)波紅外線4第四頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.光通量物理意義：說明光源發(fā)光能力的基本量，能量單位。

定義：輻射體單位時(shí)間內(nèi)以電磁輻射的形式向外輻射的能量稱輻射功率或輻射通量(W)。光源的輻射通量中被人眼感覺為光的能量(波長(zhǎng)380－780nm)稱為光通量。單位:流明(lumen，lm)。人眼在觀看同樣功率的輻射時(shí),在不同波長(zhǎng)時(shí)感覺到的亮度是不同的，人眼的這種特性用相對(duì)光譜光視效率V()來表示。光的特性與基本光度單位5第五頁，共五十三頁，2022年，8月28日不同波長(zhǎng)的相對(duì)光譜光視效率光譜光視效能K(

)描述光能和輻射能之間關(guān)系的量，單位lm/W

明視覺：V()max對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)555nm(黃綠光)，光視效能是683lm/W。暗視覺：V()max510nm(藍(lán)綠光)單色光的光譜光視效率波長(zhǎng)為555nm的輻射通量與視亮度感覺相等的波長(zhǎng)為

的輻射通量的比值，V(

)

單色光的光譜光視效率光的特性與基本光度單位6第六頁，共五十三頁，2022年，8月28日2.發(fā)光強(qiáng)度I發(fā)光強(qiáng)度：表示光源光通量的空間密度定義：光源在某一方向的發(fā)光強(qiáng)度定義為光源在這方向上單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量(和距離無關(guān))。單位：坎德拉(candela,cd)r光的特性與基本光度單位7第七頁，共五十三頁，2022年，8月28日光通量相同,發(fā)光強(qiáng)度I卻不同光的特性與基本光度單位8第八頁，共五十三頁，2022年，8月28日定義：落在單位面積被照面上的光通量的數(shù)值。表示被照面被照射的程度。表達(dá)式：?jiǎn)挝唬豪湛怂?lux,lx)，相當(dāng)于1lm的光通量均勻分布在1m2的被照面上3.照度E1ml1m2光的特性與基本光度單位9第九頁，共五十三頁，2022年，8月28日照度E性質(zhì)：可疊加性。幾個(gè)光源同時(shí)照射被照面時(shí)，實(shí)際照度為單個(gè)光源分別存在時(shí)形成照度的代數(shù)和。光的特性與基本光度單位10第十頁，共五十三頁，2022年，8月28日照度11第十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日4.亮度L定義：正在發(fā)光(或反光)表面的明亮程度。亮度是與眼睛感覺有關(guān)的量，取決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物象上的密度。物理亮度：發(fā)光體在視線方向上單位面積發(fā)出的發(fā)光強(qiáng)度，尼特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2，1sb=1cd/cm2=104nt主觀亮度：考慮背景亮度的作用視網(wǎng)膜只可承受16sb以下的亮度！光的特性與基本光度單位12第十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日亮度表達(dá)式當(dāng)量面積dAcosdI距離r光的特性與基本光度單位13第十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日亮度和照度有何區(qū)別？照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高光的特性與基本光度單位14第十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日光源的發(fā)光強(qiáng)度I與被照面的照度E的關(guān)系點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度I與被照面照度E

的關(guān)系：線光源是點(diǎn)光源的積分疊加，面光源是線光源的積分疊加。IEr光的特性與基本光度單位15第十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日光通量Φ發(fā)光強(qiáng)度I照度E亮度Lθ光源光源受照面光源、受照面描述對(duì)象量綱：lm1cd=lm/sr1lx=lm/m21nt=lm/(sr·m2)=cd/m2與視感密切的相關(guān)參數(shù)評(píng)價(jià)光環(huán)境的主要參數(shù)評(píng)估光源發(fā)光能力參數(shù)反映燈具空間發(fā)光能力使用場(chǎng)合定義：小結(jié)概念圖發(fā)光量大小光源的基本參數(shù)光量的空間分布(角密度)燈具的基本參數(shù)意義受照面的光線強(qiáng)弱(面密度)照明設(shè)計(jì)的基本參數(shù)(照明數(shù)量)視線方向的面積發(fā)光強(qiáng)度照明設(shè)計(jì)的參數(shù)之一(照明質(zhì)量)16第十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度和亮度示意圖光的特性與基本光度單位17第十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日光的傳播特性光遇到介質(zhì)會(huì)發(fā)生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看見。c

=++c光的反射與透射18第十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日反光和透光材料定向反射與透射材料：入射角＝反射角，透射方向與入射方向一致鏡面玻璃平板玻璃均勻擴(kuò)散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃光的反射與透射19第十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日反光和透光材料定向擴(kuò)散反射與透射材料與入射角相同的反射角方向上、與入射方向一致透射方向上有最大亮度，其它方向也有一定亮度光滑的紙油漆表面磨砂玻璃光的反射與透射20第二十頁，共五十三頁，2022年，8月28日光問題與熱問題的比較共同點(diǎn)

熱問題：相同條件下，投入能量越多，溫度就越高光問題：相同條件下，可見光區(qū)投入能量越多，亮度就越高不同點(diǎn)熱量守恒：熱源停止供熱，已有的熱量也不會(huì)消失；熱被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒：光源停止發(fā)光，光就沒了；光被材料吸收了就不存在了，變成了熱。21第二十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.2照度標(biāo)準(zhǔn)照度標(biāo)準(zhǔn)制訂的依據(jù)主要考慮視覺功效特性、視疲勞性、經(jīng)濟(jì)性。影響人的視力的因素主要有：生理因素、背景亮度、亮度對(duì)比及年齡。我國(guó)采用的照度標(biāo)準(zhǔn)為《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034—2004)，該標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：①工業(yè)與民用照明標(biāo)準(zhǔn)合并，標(biāo)準(zhǔn)值唯一，不再分高、中、低等級(jí)。②標(biāo)準(zhǔn)值的制定參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而有較大提高。③與90版、92版規(guī)范相同，照度值為工作面上的平均照度值，需要考慮維護(hù)系數(shù)。一般情況下，工作面的參考高度仍為0.75m。④照度值計(jì)算的允許偏差控制在-10%～+10%。燈具數(shù)量在10只以下時(shí)，可允許超過此范圍。⑤增設(shè)了醫(yī)院、學(xué)校、博物館、展覽館的照度標(biāo)準(zhǔn)。22第二十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日23第二十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日24第二十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日25第二十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日1。眼睛人眼的視覺特征瞳孔：光圈作用

感光細(xì)胞：亮度高于3nt(cd/m2)時(shí)（明視覺）主要由錐狀細(xì)胞發(fā)揮作用辨色作用；在亮度低于0.01nt時(shí)（暗視覺）主要由桿狀細(xì)胞發(fā)揮作用，但不能分辨顏色感光作用錐狀細(xì)胞桿狀細(xì)胞色盲→錐體細(xì)胞功能性損壞水晶體：透鏡作用(有自動(dòng)聚焦功能)視網(wǎng)膜：膠卷作用原像鏡像視覺功能的完成26第二十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日2。亮度閾限里科定律：亮度×面積＝常數(shù)目標(biāo)越小要求越高邦森一羅斯科定律：亮度×?xí)r間＝常數(shù)呈現(xiàn)時(shí)間越短要求越高視覺閾亮度：

下限：亮度閾限10-6nt；上限：106

nt——視覺閾27第二十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日3。韋勃定律描述：剛能察覺的刺激變化I

與刺激水平I的比值是常數(shù)：推論：人的視覺能力與其所處的環(huán)境亮度（背景亮度）密切相關(guān)客觀物理量主觀心理量28第二十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日4。視野

中心視野：1~1.5(偏離視野中心＜30)物體在中心凹成像(錐桿細(xì)胞集中處)，清晰度最高，可辨色辨細(xì)部單眼視野：水平：180；上60，下70雙眼視野：水平：120；垂直：與單眼相同最高敏銳度29第二十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日亮度對(duì)比對(duì)比敏感度亮度對(duì)比對(duì)人眼看物體的清晰程度的影響眼睛的視覺特征閾限對(duì)比，隨條件變化5。對(duì)比敏感度30第三十頁，共五十三頁，2022年，8月28日6。視覺敏銳度和視覺速度視力/視覺敏銳度：辨認(rèn)目標(biāo)或細(xì)節(jié)的敏銳程度

視角定義視覺速度：物體出現(xiàn)到形成視知覺所需時(shí)間的倒數(shù)1/t。100~1000lx：E1/t運(yùn)動(dòng)物體的識(shí)別需有足夠的照度邦森-羅斯科定律：亮度×?xí)r間=常數(shù)識(shí)別時(shí)間和背景亮度間的關(guān)系背景亮度/asb>1000lx：E1/t上升不大l=5m,d=1.46mm——=1:視力正常31第三十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.3顏色的特性、眩光1.3.1顏色的形成發(fā)光體發(fā)出的光所產(chǎn)生的顏色，稱為光源色，它取決于光的波長(zhǎng)成分。如果發(fā)光體發(fā)出的是單色光，那么它的光色將完全取決于單色光的波長(zhǎng)；如果波長(zhǎng)不同，則單色光的顏色也不同。當(dāng)發(fā)光體發(fā)出的是復(fù)合光，那么它的光色將取決于它的光譜能量分布。32第三十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.3.2顏色的基本性質(zhì)顏色可分為彩色和非彩色(非彩色是指黑色、白色和介于二者之間的深淺不同的灰色，稱黑白系列或無色系列)。根據(jù)光的波長(zhǎng)也可依次排成一個(gè)系列，稱為彩色系列。顏色有3個(gè)基本屬性：色調(diào)H、明度V、彩度C。①人們用色調(diào)來表明顏色的不同，通常把各種光譜色歸納成有限種色調(diào)。②明度是指顏色的明暗程度。③彩度是指顏色的深淺程度。33第三十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.3.3顏色的表示1)孟塞爾表色系統(tǒng)(1)色調(diào)H(2)明度V(3)彩度C2)CIE表色系統(tǒng)CIE表色系統(tǒng)是國(guó)際電工照明委員會(huì)采用的表色系統(tǒng)，其原理是任何一種顏色都可以由三原色(指紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B))按不同比例混合而成。34第三十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日顏色的基本概念1。顏色的特性顏色的形成：不同波長(zhǎng)組成的光在視覺上反映出不同的顏色紅橙黃綠藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)紫紫黃綠白色光是由各種波長(zhǎng)光輻射均勻分布所致物體顏色是由于照射到物體表面后，因表面對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收率不同所致，物體吸收率較差的波長(zhǎng)（即反射率較高）所對(duì)應(yīng)的顏色便是物體呈現(xiàn)的顏色35第三十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日色調(diào)H(色別、色的相貌)：各彩色彼此區(qū)分的視感覺的特性，它取決于光的波長(zhǎng)。顏色的三屬性：如：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫36第三十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日明度V(明暗程度)：相對(duì)明暗的視感覺的特性，它是物體反射比大小的度量，反射比大的物體明度則高。明度主要決定于物體反射率的高低。無彩色則僅此屬性黃色調(diào)的明度最高，紫色調(diào)的明度最低37第三十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日彩度C(深淺程度，飽和度)：色彩的純潔度（即色彩的飽和度，或鮮艷度），混合色成分越多，其彩度就越低。主要反映波長(zhǎng)范圍的大小。38第三十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日2。顏色定量孟塞爾表色系YGRPBRPYRGYBGPB彩度RYGBP明度紅旗：5R5/10彩度C：徑向分布 0～20分級(jí)(最大級(jí)按顏色有所不同)色調(diào)H：圓周分布 10種＝5種主色調(diào)＋5中間色明度V：軸向分布 0～11個(gè)等級(jí)(0級(jí):完全吸收=0)顏色的書寫形式：

HV／C=色調(diào)明度/彩度39第三十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日孟賽爾表色系(鏡像)顏色對(duì)視覺的影響40第四十頁，共五十三頁，2022年，8月28日3)光源的顏色光源的顏色取決于光源的光譜能量分布，即不同頻率(波長(zhǎng))能量的組合。它主要包含色表和顯色性2方面含義。(1)光源的色表光源的色表系指光源的表觀顏色，是人眼觀看到光源所發(fā)出的光的顏色。在照明應(yīng)用方面，光源的色表可用色溫或相關(guān)色溫來表示。(2)光源的顯色性光源所發(fā)出的光照射到物體上，對(duì)物體顏色顯示的真實(shí)程度，稱為光源的顯色性。在電氣照明技術(shù)中，光源的顯色性一般以Ra來表示。41第四十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日光源的顏色光源的色溫定義：標(biāo)準(zhǔn)黑體加熱升溫時(shí)顏色由紅→淺紅→橙黃→白→藍(lán)白→藍(lán)變色時(shí)的溫度作為光源的色溫。黑體加熱軌跡20000K10000K7000K6000K5000K2000K2700K4000K3000K熱輻射光源： 最接近標(biāo)準(zhǔn)黑體非熱輻射光源：可采用相關(guān)色溫表示42第四十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日光源的色表與顯色性

——取決于光譜能量分布舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

光源的色表即人眼觀看光源所發(fā)出光的顏色（燈光的表觀顏色）常用色溫Tc（K）來描述光源的色表

光源的顯色性即光源照射到物體所顯示出來的顏色，同它標(biāo)準(zhǔn)光源（參照光源）顏色相比的符合程度在數(shù)量上用顯色指數(shù)Ra（％）來定量43第四十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日光源的色表與色溫舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)光源的色表類別與用途日光晴天空白熾燈熒光燈常見光源的色溫蠟燭：2000K白熾燈：3000K熒光燈：5000K44第四十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日光源的顯色性與顯色指數(shù)舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)光源顯色性（還原性，不失真性）的優(yōu)劣用顯色指標(biāo)（心理物理的色符合程度）來評(píng)定若將標(biāo)準(zhǔn)光源的顯色指數(shù)（日光）定為100，其他光源的顯色指數(shù)低壓100物體的顏色是物體對(duì)所照射的光源光譜（光譜能量分布）有選擇地吸收、反射和透射的結(jié)果。反射（或透射）得最強(qiáng)的波長(zhǎng)的光，即為該物體的色彩。光源的顯色性是電光源發(fā)出的光照射在物體上，對(duì)物體呈現(xiàn)的顏色的真實(shí)程度45第四十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日顏色對(duì)視覺的影響

顏色量不僅是一個(gè)物理量，還是一個(gè)心理量。直接看到的光源的顏色稱為表觀色，光投射到物體上，物體對(duì)光源的光譜輻射有選擇地反射或透射對(duì)人眼所產(chǎn)生的顏色感覺稱物體色，物體色由物體表面的光譜反射率或透射率和光源的光譜組成共同決定。舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)46第四十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日顏色產(chǎn)生的心理效果情緒感覺積極色：暖色調(diào)＋高亮度消極色：冷色調(diào)＋低照度溫度感覺：紅熱藍(lán)冷，主觀溫差效果可達(dá)3~4℃

大小輕重感覺：明度影響。高明度者大而輕，低明度小而重舒適光環(huán)境的要素與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)47第四十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日

1.3.4眩光視覺內(nèi)存在強(qiáng)烈亮度對(duì)比或過高的亮度,引起人眼產(chǎn)生不舒適的感覺或視力下降，這種現(xiàn)象稱為眩光。根據(jù)眩光對(duì)視覺的影響程度，可分為失能眩光和不舒適眩光。失能眩光系指光線過強(qiáng)造成對(duì)人眼的傷害，且不易恢復(fù)，能造成視覺可見度下降，直接影響視覺功能，也稱為減視眩光，嚴(yán)重時(shí)將造成