第七章-光污染及其控制

第七章光污染及其控制第一節(jié)概述一、光環(huán)境（luminousenvironmengt）（一）光環(huán)境光環(huán)境室內(nèi)光環(huán)境室外光環(huán)境由光與顏色在室內(nèi)建立的同房間形狀有關(guān)的生理和心理環(huán)境在室外空間由光照射而形成的環(huán)境二、光源及其類型自然光源和人工光源自然光源：日光和月光人工光源：熱輻射光源、氣體放電光源、其他光源（一）熱輻射光源依靠電流通過燈絲發(fā)熱到白熾程度而發(fā)光的電光源

1.白熾燈：

2.鹵鎢燈：在燈泡中充入少量鹵化物的改進(jìn)型白熾燈用途：會(huì)議室、展覽展示廳、客廳、商業(yè)照明、影視舞臺(tái)、儀器儀表、汽車、飛機(jī)以及其它特殊照明。

（二）氣體放電光源電極在電場(chǎng)作用下，電流通過一種或幾種氣體或金屬蒸氣而發(fā)光的電光源低壓氣體放電燈高壓氣體放電燈熒光燈2.高壓汞燈3.金屬鹵化物燈4.高壓鈉燈5.低壓鈉燈三、光污染（一）光污染的產(chǎn)生狹義光污染：已形成的良好的照明環(huán)境，由于逸散光而產(chǎn)生被損害的狀況，又由于這種損害的狀況而產(chǎn)生的有害影響廣義光污染：由人工光源導(dǎo)致的違背人的生理與心理需求或有損于生理與心理健康的現(xiàn)象。特點(diǎn)：局部的隨距離的增加而迅速減弱不存在殘余物（二）光污染的來源

城市建筑物采用大面積鏡面式鋁合金裝飾的外墻、玻璃幕墻所形成的光污染城市夜景所形成的光污染1.玻璃幕墻形成的光污染產(chǎn)生條件使用大面積高反射率鍍膜玻璃玻璃幕墻相對(duì)太陽照射的方向，或與人所成的特定角度光污染的程度與玻璃幕墻的方向、位置高度有關(guān)2.夜景照明形成的光污染大氣光污染：人工光在塵埃、空氣或其他大氣懸浮粒子的散射作用下，擴(kuò)散入大氣層中形成城市上空很亮的大氣光污染侵?jǐn)_光污染：夜景照明中美投向投射對(duì)象的部分逸散光和建筑的反射光，透過門窗射向不該照亮的場(chǎng)所眩光污染：光澤表面的反射眩光引起視覺不適、疲勞及障礙顏色污染：有色光引起駕駛員對(duì)交通信號(hào)及衣著不鮮艷的行人失去正確判斷3.室內(nèi)光污染的成因室內(nèi)裝修采用鏡面、釉面等反射光線燈光配置設(shè)計(jì)不合理，致使室內(nèi)光線過亮或過暗夜間室外照明（三）光污染的分類1.白亮污染陽光照射強(qiáng)烈時(shí)，建筑物反射，明晃白亮。2.人工白晝污染

當(dāng)夜幕降臨后，酒店、商場(chǎng)的廣告牌、霓虹燈使人眼花繚亂。一些建筑工地?zé)艋鹜?，光直沖云霄、亮如白晝3.彩光污染

彩光活動(dòng)燈、熒光燈以及各種閃爍的彩色光源則構(gòu)成了彩光污染（四）光污染的危害１．對(duì)人的影響（1）對(duì)附近居民的影響：照明設(shè)備產(chǎn)生的入射光線使居民的睡眠受到影響商業(yè)性照明產(chǎn)生的閃爍的光線或停車場(chǎng)車輛的燈光使居民感到煩躁，影響正常生活（2）對(duì)行人的影響安裝不合理的燈具，本身產(chǎn)生眩光是行人感到不舒適，降低視覺功能亮度太高行人無法看清周圍較暗的地方，容易成為犯罪分子藏身之處（3）對(duì)交通系統(tǒng)的影響影響駕駛者的視覺功能，應(yīng)對(duì)突發(fā)事件反映滯后降低交通信號(hào)可見度規(guī)則布置的燈具會(huì)引起閃爍，使駕駛者產(chǎn)生不舒適感使駕駛者對(duì)航空和輪船的駕駛燈塔導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)生誤解（4）對(duì)天文觀測(cè)的影響夜空亮度越低，越有利于天文觀測(cè)地進(jìn)行2.對(duì)動(dòng)植物的影響

（1）對(duì)植物的影響：自然生命周期受到干擾影響其正常生長(zhǎng)（2）對(duì)動(dòng)物的影響：生殖周期受到破壞，無法正常繁殖改變鳥的生活習(xí)性，影響鳥的飛行方向吸引更多昆蟲，危害自然環(huán)境和生態(tài)平衡第二節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)一、光的基本物理量（一）光通量(luminousflux)

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量總和稱為光源的光通量。單位：流明（lm）（二）發(fā)光強(qiáng)度（luminousintensity）光源在某一給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量稱為光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱光強(qiáng)。單位：坎德拉（cd）球的表面積S對(duì)球心所形成的角（三）照度

(illuminance)

照度是表示被照面上的光通量密度，即被照面單位面積上的光通量。單位：勒克斯（lx）

4.亮度（luminance）發(fā)光體在視線方向單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度單位：坎德拉/平方米（cd/m2）第三節(jié)光環(huán)境評(píng)價(jià)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一、天然光環(huán)境的評(píng)價(jià)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)天然光環(huán)境質(zhì)量的準(zhǔn)則國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）編寫了《CIE天然采光指南》我國(guó)發(fā)布《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50033-2001（一）采光系數(shù)（daylightfactor）在室內(nèi)給定平面上的一點(diǎn)，由直接或間接地接收天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時(shí)間不受遮擋的該天空半球在室外水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度之比。En——室內(nèi)某點(diǎn)的天然光照度Ew——同一時(shí)刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產(chǎn)生的照度（二）采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)室外照度高于臨界照度時(shí)，才考慮室內(nèi)完全用天然光照度，以此規(guī)定最低限度的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)二、人工光環(huán)境的評(píng)價(jià)（一）適當(dāng)?shù)恼斩人秸斩葮?biāo)準(zhǔn)

《民用建筑照明照度標(biāo)準(zhǔn)》值應(yīng)按以下系列分級(jí):0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500和2000lx.工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)2.照度均勻度表示給定平面上照度變化的量.照度均勻度=工作面最小照度/平均照度工作面：由室內(nèi)墻面限定的距地面0.7-0.8m的水平面辦公室、閱覽室等一般照明照度的均勻度,不宜小于0.7作業(yè)臨近環(huán)境的亮度應(yīng)當(dāng)盡可能低于作業(yè)本身亮度，但不低于作業(yè)亮度的1/3周圍視野的亮度不低于作業(yè)亮度的1/10（二）舒適的亮度比和亮度分布（三）適宜的光色（四）立體感（五）避免眩光干擾CIE對(duì)眩光定義為：眩光是一種視覺條件。這種條件的形成是由于亮度分布不適當(dāng)，或亮度變化的幅度太大，或空間、時(shí)間上存在著極端的對(duì)比以致引起不舒適或降低觀察重要物體的能力，或同時(shí)產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象分類：直接眩光（directglare）：光線直接進(jìn)入眼內(nèi)而產(chǎn)生反射眩光（reflectedglare）：光線被物體表面反射后進(jìn)入眼內(nèi)而形成反射眩光失能眩光不舒適眩光導(dǎo)致視力下降，甚至喪失視力使人感到不舒服，影響注意力的集中，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)增加視覺疲勞眩光評(píng)價(jià)方法CIE總結(jié)各國(guó)的研究成果，推薦一個(gè)國(guó)際通用的眩光指數(shù)（CGI）公式

眩光指數(shù)與不舒適眩光感覺的關(guān)系表眩光等級(jí)眩光效應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)眩光指數(shù)眩光等級(jí)眩光效應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)眩光指數(shù)AB剛好不能忍受剛好有不舒適感2822CD剛好能接受剛剛感覺到168第四節(jié)光污染的防治技術(shù)光污染按照光波波長(zhǎng)分為可見光污染、紅外線污染和紫外線污染三類，分別采用不同的防治技術(shù)一、可見光污染防治眩光污染是城市中光污染的最主要形式（一）直接眩光的限制用透光材料減弱眩光：格柵控制光源直射，將燈嵌入建筑物提高光源位置降低光源亮度增加眩光源的背景亮度（二）反射眩光的限制降低光源亮度根據(jù)反射原理，妥善布置燈具，求出反射眩光區(qū)，使燈具布置在該區(qū)域外改變工作面的位置，使反射角不在視線范圍內(nèi)增加光源的數(shù)量來提高照度，減少反射光的比例提高環(huán)境亮度二、紅外線、紫外線的污染防治（一）對(duì)有紅外線和紫外線污染的場(chǎng)所采取必要的安全防護(hù)措施對(duì)紫外消毒設(shè)施要定期檢查，發(fā)現(xiàn)燈罩破損要立更換確保在無人狀態(tài)下進(jìn)行消毒，杜絕將紫外燈作為照明燈使用。對(duì)產(chǎn)生紅外線的設(shè)備定期檢查和維護(hù)，嚴(yán)防誤照。（二）佩戴個(gè)人防護(hù)眼鏡和面罩，加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)措施亮度（luminance）單位：坎德拉每平方米（cd/m2,），尼特（nt）是舊的亮度單位

名稱，現(xiàn)已廢除不用。

光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光強(qiáng)與發(fā)光面在該方向上投影表面積之比。

光效（luminousefficacyoflightsource）單位：流明/瓦（lm/W）

光源所發(fā)出的總光通量與該光源所消耗的電功率（瓦）的比值，稱為該光源的光效。

平均壽命（averagelife）單位：小時(shí)（h）

指一批燈燃點(diǎn)，當(dāng)其中有50%的燈損壞不亮?xí)r所燃點(diǎn)的小時(shí)數(shù)。

色度

色溫CT-colourtemperature

當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，黑體對(duì)應(yīng)的溫度就稱為該光源的色溫，用絕對(duì)溫度K（kelvim）表示。

黑體輻射理論是建立在熱輻射基礎(chǔ)上的，所以白熾燈一類的熱輻射光源的光譜功率分布與黑體在可見區(qū)的光譜功率分布比較接近，都是連續(xù)光譜，用色溫的概念完全可以描述這類光源的顏色特性。

相關(guān)色溫CCT-correlatedcolourtemperature

當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色接近時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的相關(guān)色溫，單位為K。

由于氣體放電光源一般為非連續(xù)光譜，與黑體輻射的連續(xù)光譜不能完全吻合，所以都采用相關(guān)色溫來近似描述其顏色特性。

色溫（或相關(guān)色溫）在3300K以下的光源，顏色偏紅，給人一種溫暖的感覺。色溫超過5300K時(shí)，顏色偏蘭，給人一種清冷的感覺。通常氣溫較高的地區(qū)，人們多采用色溫高于4000K的光源，而氣溫較低的地區(qū)則多用4000K以下的光源。

（二）光環(huán)境的影響因素（1）照度和亮度（2）光色：光源的顏色（3）周圍亮度：最佳環(huán)境是周圍亮度大約注視亮度（4）視野外的亮度分布：室內(nèi)頂棚、墻面、地面、家具等表面的亮度分布（5）眩光：在視野中由于亮度的分布或范圍不當(dāng)，或在時(shí)空方面存在兩度的懸殊對(duì)比，以致引起不舒適感覺或降低觀看細(xì)部或目標(biāo)的能力（6）陰影：（1）光的方向性效果：順光、側(cè)光、逆光、頂光、底光可增強(qiáng)室內(nèi)空間的可見度增強(qiáng)或減弱光和陰影的對(duì)比增強(qiáng)或減弱物體的立體感（2）光的造型立體感效果物體表面上由于光的陰暗變化就會(huì)產(chǎn)生光的造型立體感效果，簡(jiǎn)稱立體感（三）光環(huán)境中光的效果（3）光的表面效果在室內(nèi)空間中光在各表面上的亮度分布或有無光澤，構(gòu)成光的表面效果（4）光的色彩效果光的反射比越大，色彩的明度越大為獲得明亮的光環(huán)境，一般高明度色彩用于室內(nèi)上部取得明亮效果，低明度色彩用于下部取得穩(wěn)定效果第二節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)一、光的基本物理量（一）光通量

(luminousflux)

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量總和稱為光源的光通量。單位：流明（lm）——波長(zhǎng)為λ的光通量，lm——波長(zhǎng)為λ的輻射能通量（輻射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的能量）,W——波長(zhǎng)為λ的光譜光視效率——最大光譜光視效能多色光的光通量為各單色光之和（二）發(fā)光強(qiáng)度（luminousintensity）

光源在某一給定方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量稱為光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱光強(qiáng)。單位：坎德拉（cd）

球的表面積S對(duì)球心所形成的角——發(fā)光強(qiáng)度——光通量，lm——立體角，球面度sr（三）照度

(illuminance)照度是表示被照面上的光通量密度，即被照面單位面積上的光通量。單位：勒克斯（lx）

照度和光強(qiáng)的關(guān)系亮度（luminance）發(fā)光體在視線方向單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度單位：坎德拉/平方米（cd/m2）（五）曝光量受照表面的照度E對(duì)被照時(shí)間t的積分，符號(hào)H,單位勒克斯·秒(Lx·s)，

（六）明度色彩的明暗程度，也稱色階、光度或色度例如黃色就比藍(lán)色的明度高計(jì)算明度的基準(zhǔn)，目前國(guó)際通用灰度測(cè)試卡：黑色為０，白色為10二、光源及其類型自然光源和人工光源自然光源：日光和月光人工光源：熱輻射光源、氣體放電光源、其他光源（一）熱輻射光源依靠電流通過燈絲發(fā)熱到白熾程度而發(fā)光的電光源1.白熾燈：2.鹵鎢燈：在燈泡中充入少量鹵化物的改進(jìn)型白熾燈特點(diǎn)：顯色性好（Ra=100）、開燈即亮、亮暗可通過調(diào)整點(diǎn)燃電壓連續(xù)變化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。

缺點(diǎn)：是壽命短、光效低

用途：居室、客廳、大堂、客房、商店、餐廳、走道、會(huì)議室、庭院。

運(yùn)用方式：臺(tái)燈、頂燈、壁燈、床頭燈、走廊燈用途：會(huì)議室、展覽展示廳、客廳、商業(yè)照明、影視舞臺(tái)、儀器儀表、汽車、飛機(jī)以及其它特殊照明。

高壓汞燈金屬鹵化物燈高壓鈉燈低壓鈉燈特點(diǎn)：發(fā)光效率特高、壽命長(zhǎng)、光通維持率高、透霧性強(qiáng)，但顯色性差。

用途：隧道、港口、碼頭、礦場(chǎng)等照明。特點(diǎn)：壽命長(zhǎng)、光效高、透霧性強(qiáng)。

用途：