建筑光环境光的基础

建筑光环境光的基础第一页，共五十三页，2022年，8月28日什么是光？光是以电磁波形式传播的辐射能。单一波长的光呈现一种颜色。不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。在带有多种光谱成分的光源中，如果某一部分占比例较大，就呈现出那个波长对应的颜色。日光和灯光都是由不同波长的光混合而成的复合光，复合光中，不同波长光参数的量值关系形成了“光谱”。2第二页，共五十三页，2022年，8月28日光的电磁波理论

光的电磁波理论认为光是能在空间传播的一种电磁波。3第三页，共五十三页，2022年，8月28日可见光紫外线近红外线长波红外线4第四页，共五十三页，2022年，8月28日1.光通量物理意义：说明光源发光能力的基本量，能量单位。

定义：辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的能量称辐射功率或辐射通量(W)。光源的辐射通量中被人眼感觉为光的能量(波长380－780nm)称为光通量。单位:流明(lumen，lm)。人眼在观看同样功率的辐射时,在不同波长时感觉到的亮度是不同的，人眼的这种特性用相对光谱光视效率V()来表示。光的特性与基本光度单位5第五页，共五十三页，2022年，8月28日不同波长的相对光谱光视效率光谱光视效能K(

)描述光能和辐射能之间关系的量，单位lm/W

明视觉：V()max对应波长555nm(黄绿光)，光视效能是683lm/W。暗视觉：V()max510nm(蓝绿光)单色光的光谱光视效率波长为555nm的辐射通量与视亮度感觉相等的波长为

的辐射通量的比值，V(

)

单色光的光谱光视效率光的特性与基本光度单位6第六页，共五十三页，2022年，8月28日2.发光强度I发光强度：表示光源光通量的空间密度定义：光源在某一方向的发光强度定义为光源在这方向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。单位：坎德拉(candela,cd)r光的特性与基本光度单位7第七页，共五十三页，2022年，8月28日光通量相同,发光强度I却不同光的特性与基本光度单位8第八页，共五十三页，2022年，8月28日定义：落在单位面积被照面上的光通量的数值。表示被照面被照射的程度。表达式：单位：勒克斯(lux,lx)，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上3.照度E1ml1m2光的特性与基本光度单位9第九页，共五十三页，2022年，8月28日照度E性质：可叠加性。几个光源同时照射被照面时，实际照度为单个光源分别存在时形成照度的代数和。光的特性与基本光度单位10第十页，共五十三页，2022年，8月28日照度11第十一页，共五十三页，2022年，8月28日4.亮度L定义：正在发光(或反光)表面的明亮程度。亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度。物理亮度：发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度，尼特(nit,nt)、熙提(stilb,sb)1nt=1cd/m2，1sb=1cd/cm2=104nt主观亮度：考虑背景亮度的作用视网膜只可承受16sb以下的亮度！光的特性与基本光度单位12第十二页，共五十三页，2022年，8月28日亮度表达式当量面积dAcosdI距离r光的特性与基本光度单位13第十三页，共五十三页，2022年，8月28日亮度和照度有何区别？照了不一定亮！照度相同吸光材料，亮度低反光材料，亮度高光的特性与基本光度单位14第十四页，共五十三页，2022年，8月28日光源的发光强度I与被照面的照度E的关系点光源的发光强度I与被照面照度E

的关系：线光源是点光源的积分叠加，面光源是线光源的积分叠加。IEr光的特性与基本光度单位15第十五页，共五十三页，2022年，8月28日光通量Φ发光强度I照度E亮度Lθ光源光源受照面光源、受照面描述对象量纲：lm1cd=lm/sr1lx=lm/m21nt=lm/(sr·m2)=cd/m2与视感密切的相关参数评价光环境的主要参数评估光源发光能力参数反映灯具空间发光能力使用场合定义：小结概念图发光量大小光源的基本参数光量的空间分布(角密度)灯具的基本参数意义受照面的光线强弱(面密度)照明设计的基本参数(照明数量)视线方向的面积发光强度照明设计的参数之一(照明质量)16第十六页，共五十三页，2022年，8月28日光通量、发光强度、照度和亮度示意图光的特性与基本光度单位17第十七页，共五十三页，2022年，8月28日光的传播特性光遇到介质会发生反射、透射和吸收。反射、透射光使人眼可以看见。c

=++c光的反射与透射18第十八页，共五十三页，2022年，8月28日反光和透光材料定向反射与透射材料：入射角＝反射角，透射方向与入射方向一致镜面玻璃平板玻璃均匀扩散反射、透射材料粉刷涂料乳白玻璃光的反射与透射19第十九页，共五十三页，2022年，8月28日反光和透光材料定向扩散反射与透射材料与入射角相同的反射角方向上、与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纸油漆表面磨砂玻璃光的反射与透射20第二十页，共五十三页，2022年，8月28日光问题与热问题的比较共同点

热问题：相同条件下，投入能量越多，温度就越高光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，亮度就越高不同点热量守恒：热源停止供热，已有的热量也不会消失；热被材料吸收了仍然存在。亮度不守恒：光源停止发光，光就没了；光被材料吸收了就不存在了，变成了热。21第二十一页，共五十三页，2022年，8月28日1.2照度标准照度标准制订的依据主要考虑视觉功效特性、视疲劳性、经济性。影响人的视力的因素主要有：生理因素、背景亮度、亮度对比及年龄。我国采用的照度标准为《建筑照明设计标准》(GB50034—2004)，该标准具有以下特点：①工业与民用照明标准合并，标准值唯一，不再分高、中、低等级。②标准值的制定参考了国际标准而有较大提高。③与90版、92版规范相同，照度值为工作面上的平均照度值，需要考虑维护系数。一般情况下，工作面的参考高度仍为0.75m。④照度值计算的允许偏差控制在-10%～+10%。灯具数量在10只以下时，可允许超过此范围。⑤增设了医院、学校、博物馆、展览馆的照度标准。22第二十二页，共五十三页，2022年，8月28日23第二十三页，共五十三页，2022年，8月28日24第二十四页，共五十三页，2022年，8月28日25第二十五页，共五十三页，2022年，8月28日1。眼睛人眼的视觉特征瞳孔：光圈作用

感光细胞：亮度高于3nt(cd/m2)时（明视觉）主要由锥状细胞发挥作用辨色作用；在亮度低于0.01nt时（暗视觉）主要由杆状细胞发挥作用，但不能分辨颜色感光作用锥状细胞杆状细胞色盲→锥体细胞功能性损坏水晶体：透镜作用(有自动聚焦功能)视网膜：胶卷作用原像镜像视觉功能的完成26第二十六页，共五十三页，2022年，8月28日2。亮度阈限里科定律：亮度×面积＝常数目标越小要求越高邦森一罗斯科定律：亮度×时间＝常数呈现时间越短要求越高视觉阈亮度：

下限：亮度阈限10-6nt；上限：106

nt——视觉阈27第二十七页，共五十三页，2022年，8月28日3。韦勃定律描述：刚能察觉的刺激变化I

与刺激水平I的比值是常数：推论：人的视觉能力与其所处的环境亮度（背景亮度）密切相关客观物理量主观心理量28第二十八页，共五十三页，2022年，8月28日4。视野

中心视野：1~1.5(偏离视野中心＜30)物体在中心凹成像(锥杆细胞集中处)，清晰度最高，可辨色辨细部单眼视野：水平：180；上60，下70双眼视野：水平：120；垂直：与单眼相同最高敏锐度29第二十九页，共五十三页，2022年，8月28日亮度对比对比敏感度亮度对比对人眼看物体的清晰程度的影响眼睛的视觉特征阈限对比，随条件变化5。对比敏感度30第三十页，共五十三页，2022年，8月28日6。视觉敏锐度和视觉速度视力/视觉敏锐度：辨认目标或细节的敏锐程度

视角定义视觉速度：物体出现到形成视知觉所需时间的倒数1/t。100~1000lx：E1/t运动物体的识别需有足够的照度邦森-罗斯科定律：亮度×时间=常数识别时间和背景亮度间的关系背景亮度/asb>1000lx：E1/t上升不大l=5m,d=1.46mm——=1:视力正常31第三十一页，共五十三页，2022年，8月28日1.3颜色的特性、眩光1.3.1颜色的形成发光体发出的光所产生的颜色，称为光源色，它取决于光的波长成分。如果发光体发出的是单色光，那么它的光色将完全取决于单色光的波长；如果波长不同，则单色光的颜色也不同。当发光体发出的是复合光，那么它的光色将取决于它的光谱能量分布。32第三十二页，共五十三页，2022年，8月28日1.3.2颜色的基本性质颜色可分为彩色和非彩色(非彩色是指黑色、白色和介于二者之间的深浅不同的灰色，称黑白系列或无色系列)。根据光的波长也可依次排成一个系列，称为彩色系列。颜色有3个基本属性：色调H、明度V、彩度C。①人们用色调来表明颜色的不同，通常把各种光谱色归纳成有限种色调。②明度是指颜色的明暗程度。③彩度是指颜色的深浅程度。33第三十三页，共五十三页，2022年，8月28日1.3.3颜色的表示1)孟塞尔表色系统(1)色调H(2)明度V(3)彩度C2)CIE表色系统CIE表色系统是国际电工照明委员会采用的表色系统，其原理是任何一种颜色都可以由三原色(指红(R)、绿(G)、蓝(B))按不同比例混合而成。34第三十四页，共五十三页，2022年，8月28日颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的形成：不同波长组成的光在视觉上反映出不同的颜色红橙黄绿蓝绿蓝蓝紫紫黄绿白色光是由各种波长光辐射均匀分布所致物体颜色是由于照射到物体表面后，因表面对不同波长的吸收率不同所致，物体吸收率较差的波长（即反射率较高）所对应的颜色便是物体呈现的颜色35第三十五页，共五十三页，2022年，8月28日色调H(色别、色的相貌)：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于光的波长。颜色的三属性：如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫36第三十六页，共五十三页，2022年，8月28日明度V(明暗程度)：相对明暗的视感觉的特性，它是物体反射比大小的度量，反射比大的物体明度则高。明度主要决定于物体反射率的高低。无彩色则仅此属性黄色调的明度最高，紫色调的明度最低37第三十七页，共五十三页，2022年，8月28日彩度C(深浅程度，饱和度)：色彩的纯洁度（即色彩的饱和度，或鲜艳度），混合色成分越多，其彩度就越低。主要反映波长范围的大小。38第三十八页，共五十三页，2022年，8月28日2。颜色定量孟塞尔表色系YGRPBRPYRGYBGPB彩度RYGBP明度红旗：5R5/10彩度C：径向分布 0～20分级(最大级按颜色有所不同)色调H：圆周分布 10种＝5种主色调＋5中间色明度V：轴向分布 0～11个等级(0级:完全吸收=0)颜色的书写形式：

HV／C=色调明度/彩度39第三十九页，共五十三页，2022年，8月28日孟赛尔表色系(镜像)颜色对视觉的影响40第四十页，共五十三页，2022年，8月28日3)光源的颜色光源的颜色取决于光源的光谱能量分布，即不同频率(波长)能量的组合。它主要包含色表和显色性2方面含义。(1)光源的色表光源的色表系指光源的表观颜色，是人眼观看到光源所发出的光的颜色。在照明应用方面，光源的色表可用色温或相关色温来表示。(2)光源的显色性光源所发出的光照射到物体上，对物体颜色显示的真实程度，称为光源的显色性。在电气照明技术中，光源的显色性一般以Ra来表示。41第四十一页，共五十三页，2022年，8月28日光源的颜色光源的色温定义：标准黑体加热升温时颜色由红→浅红→橙黄→白→蓝白→蓝变色时的温度作为光源的色温。黑体加热轨迹20000K10000K7000K6000K5000K2000K2700K4000K3000K热辐射光源： 最接近标准黑体非热辐射光源：可采用相关色温表示42第四十二页，共五十三页，2022年，8月28日光源的色表与显色性

——取决于光谱能量分布舒适光环境的要素与评价标准

光源的色表即人眼观看光源所发出光的颜色（灯光的表观颜色）常用色温Tc（K）来描述光源的色表

光源的显色性即光源照射到物体所显示出来的颜色，同它标准光源（参照光源）颜色相比的符合程度在数量上用显色指数Ra（％）来定量43第四十三页，共五十三页，2022年，8月28日光源的色表与色温舒适光环境的要素与评价标准光源的色表类别与用途日光晴天空白炽灯荧光灯常见光源的色温蜡烛：2000K白炽灯：3000K荧光灯：5000K44第四十四页，共五十三页，2022年，8月28日光源的显色性与显色指数舒适光环境的要素与评价标准光源显色性（还原性，不失真性）的优劣用显色指标（心理物理的色符合程度）来评定若将标准光源的显色指数（日光）定为100，其他光源的显色指数低压100物体的颜色是物体对所照射的光源光谱（光谱能量分布）有选择地吸收、反射和透射的结果。反射（或透射）得最强的波长的光，即为该物体的色彩。光源的显色性是电光源发出的光照射在物体上，对物体呈现的颜色的真实程度45第四十五页，共五十三页，2022年，8月28日颜色对视觉的影响

颜色量不仅是一个物理量，还是一个心理量。直接看到的光源的颜色称为表观色，光投射到物体上，物体对光源的光谱辐射有选择地反射或透射对人眼所产生的颜色感觉称物体色，物体色由物体表面的光谱反射率或透射率和光源的光谱组成共同决定。舒适光环境的要素与评价标准46第四十六页，共五十三页，2022年，8月28日颜色产生的心理效果情绪感觉积极色：暖色调＋高亮度消极色：冷色调＋低照度温度感觉：红热蓝冷，主观温差效果可达3~4℃

大小轻重感觉：明度影响。高明度者大而轻，低明度小而重舒适光环境的要素与评价标准47第四十七页，共五十三页，2022年，8月28日

1.3.4眩光视觉内存在强烈亮度对比或过高的亮度,引起人眼产生不舒适的感觉或视力下降，这种现象称为眩光。根据眩光对视觉的影响程度，可分为失能眩光和不舒适眩光。失能眩光系指光线过强造成对人眼的伤害，且不易恢复，能造成视觉可见度下降，直接影响视觉功能，也称为减视眩光，严重时将造成