室内光环境（装修室内环境检测）

室内光环境光环境基本度量及各参数使用对象和相互联系知识要点：人与视觉环境的关联室内一般天然采光概念人工光源和灯具的光学特性基础人工光环境质量与评价人工照明节能措施概略

第6章建筑光环境

第6章建筑光环境

第6章建筑光环境知识框架材料的光学特性颜色的基本概念人眼的视觉特征光气候与采光标准采光及天然光环境人工光源及其灯具照明方式和照明种类人工光环境质量与评价建筑光环境视觉环境天然光环境光学基本知识视觉功效照明对视觉的影响天然光环境设计人工光照明光与颜色基本知识人工照明节能室内工作照明设计基础6.1光与颜色的基本知识6.1.1光学基本知识光是以电磁波形式传播的辐射能。较短的波长为主较长波长为主1。光的基本特性什么是光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。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。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”。6.1.1光学基本知识红橙黄绿蓝绿蓝蓝紫紫黄绿波长/m光谱光视效率V(

)视感觉/lm/W暗视觉明视觉>3cd/m2波长/nmCIE光谱光视效率V(

)曲线507nm555nm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。光谱光视效率1。光的基本特性明视觉：V(

)max对应波长555nm(黄绿光)暗视觉：V(

)max为507nm(蓝绿光)国际照明委员会：CommissionInternationaleDeL’E’-clairage定义：光源在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到的光的能量(波长380－780nm)称光通量。CIE光谱光视效率:V(

)曲线查得最大光谱光视效能，Km=683lm/W——辐射转换成光的参量白炽灯日光灯100W40W1250lm2500lm12.5lm/W62.5lm/W波长为

的单色辐射能通量/W，由光源的辐射光谱得到Φ物理意义：衡量光源向四周发射光的能力的大小光通量Φ/流明(lm)

6.1.1光学基本知识2。光的量度光电转换差距大光强度I(又称光强、发光强度)/坎德拉(1cd=1lm/sr)立体角：rAΩ点光源/均匀扩散：40W物理意义：反映光源在空间上的能量分布。衡量灯具受灯罩影响在不同方向上的发光能力定义：光源在照射方向上单位立体角内发出的光通量(和距离无关)。40W6.1.1光学基本知识2。光的量度全反射光通量相同，发光强度却不同，其值与灯具性质有关。光通量与光强度6.1.1光学基本知识2。光的量度均匀照射时定义：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。物理意义：衡量受照面上的光强度，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的被照面上，常用于了解工作面或工作室所具有的光强度（光环境）。光照度E/勒克斯(1lx=1lm/m2)6.1.1光学基本知识2。光的量度性质：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。已知点光源发光强度I以及与被照面的距离r，则垂直于二者连线的被照面的照度为：晴天中午的室外阴天中午的室外月光下40W白炽灯以下1m40W白炽灯(有搪瓷罩)以下1m40W白炽灯的台灯下80000～1200008000～20000＜103073200～300光强度与光照度6.1.1光学基本知识2。光的量度E=Encos

=(I

/r2)cos

I

ErEn例6-2dAdAcos

定义：发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度。称为该发光体的表面亮度.一定面积内：6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/

nt)物理意义：是引起视感的物理量。取决于进入眼睛的光通量在视网膜物象上的密度/物象照度.光亮度是将某一正在发射光线的表面的明亮程度定量表示出来的量,在光度单位中,它是唯一能引起眼睛视感觉的量.物体表面在各个方向的物理亮度不一定相同。物理亮度：发光体在视线方向上单位面积的发光强度主观亮度：视感所感受到的亮度(受背景亮度影响)6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/

nt)白炽灯灯丝荧光灯管太阳表面无云蓝天电视屏幕300～5000.8～0.920×1040.2～2.00.017～0.035sb光源的亮度与被照面的照度关系受照面上的照度与亮度：反光材料，亮度高吸光材料，亮度低立体角投影定律，表明发光表面在被照面上形成的照度，仅与发光表面的亮度及其在被照面上形成的立体角投影有关，与发光表面的面积无关。

L

r光源面积A

E6.1.1光学基本知识2。光的量度光亮度(nt)与光照度(lx)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1sb=104nt1asb=1/

cd/m2定义：6.1.1光学基本知识2。光的量度小结亮度(cd/m2)光遇到介质会发生反射、透射和吸收，并遵守能量守恒定律：6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性视感视感

视感的形成来自于物体表面的反射光和透射光。光问题与热问题的共同点：热问题：相同条件下，投入能量越多，温度就越高。光问题与热问题的不同点：光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，亮度就越高热量守恒：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。光照射与热辐射定向扩散反射混合反射均匀漫反射定向反射镜面玻璃抛光金属面平板玻璃粉刷涂料乳胶漆乳白玻璃粗糙金属面光滑纸磨砂玻璃油漆表面c类材料的理想情况规则反射（又称定向反射）：入射角＝反射角，透射方向与入射方向一致定向扩散反射：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，透射雷同6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性1。反射6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性2。透射b)a)c)d)规则透射定向扩散透射漫透射均匀漫透射能清晰看清背侧光源和物象如透明材料模糊看清光源如磨砂玻璃模糊看清背侧光源，且亮度均匀如透明玻璃涂白漆完全看不清背侧光源和物象，量度均匀如乳白玻璃6.1光的性质与度量6.1.2材料的光学特性3。折射光的折射规律：光的散色：因折射将白光中各频率不同的单色光分离形成各种颜色6.1光的性质与度量6.1.3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。6.1光的性质与度量6.1.3颜色的基本概念1。颜色的特性颜色的三属性：如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫明度V(明暗、深浅程度)：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，紫色调的明度最低色调H：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于光的波长。明度V：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。无彩色则仅此属性

彩度C(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。彩度主要决定于物体反射率光谱选择性。1。颜色的特性颜色的三属性：

第6章建筑光环境

第6章建筑光环境

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6.1.3颜色的基本概念3。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6.1.3颜色的基本概念光源的显色性何谓显色性：光源显现物体颜色的特性，即物体色在不同照明条件下的颜色感觉发生变化的特性,即逼真程度。显色性研究方法：选用参照标准（以接近日光的色温为基准，低温：接近早晨、傍晚日光，高温：接近中午日光）显色性定量：显色指数Ra，100：显色性最好；80～100：显色性优良；50～79：显色性一般；＜50显色性较差。3。光源的颜色No.222。亮度阈限——视觉阈6.2视觉环境6.2.1人眼的视觉特征里科定律： 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： 视觉可以忍受的亮度上限，一般:106cd/m26.2视觉环境6.2.1人眼的视觉特征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：客观物理量主观心理量推论：人的视觉能力与其所处的环境亮度（背景亮度）密切相关4。视野6.2.1人眼的视觉特征

中心视野：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，可辨色辨细部双眼视野/同时看到：水平：120

；垂直：与单眼相同单眼视野/综合视野：水平：180

；上60，下705。对比敏感度6.2.1人眼的视觉特征亮度阈限对比：能使正常人引起视知觉的最小亮度对比为物体背景亮度对比度：均匀漫反射Lb/cd/m2

Lb＞5000cd/m2→Sc↓→眩光产生Lopt对比敏感度：6。视觉敏锐度和视觉速度6.2.1人眼的视觉特征视力/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：E

1/t

运动物体的识别需有足够的照度>1000lx：E

1/t上升不大l=5m,d=1.46mm——=1:视力正常①同样的视觉功效： E↑→C↓②α↓→E↑③同样的视觉功效，天然光所需照度低于人工光④对视觉功效影响的还有：年龄、视力、操作熟练程度等生理因素亮度对比度6.2视觉环境6.2.2视觉功效视觉功效特性光污染：过量的光辐射对人类生活和生产环境造成的不良影响的现象，包括可见光、红外线和紫外线造成的污染。

①可见光污染。可见光污染比较多见的是眩光。如汽车夜间行驶照明用的头灯等。可见光危害较大的是核武器爆炸时的强闪光，它可使几公里范围内人的眼睛受伤害。激光光谱属于可见光部分的对人眼有较大的伤害作用。②红外线污染。红外线是一种热辐射。较强的红外线可造成皮肤伤害。不同波长的红外线对眼睛可产生不同的伤害作用。③紫外线污染。紫外线对人体主要是伤害眼角膜和皮肤。造成角膜损伤的紫外线主要为波长2500—3050埃部分，其中2880埃的作用最强。紫外线对皮肤的伤害作用主要是引起红斑和小水泡，严重时会使表皮坏死和脱皮。

国际上一般将光污染分成3类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染。白亮污染阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃白亮、眩眼夺目。专家研究发现，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到程度不同的损害，视力急剧下降白内障的发病率高达45%。还使人头昏心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。夏天，玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内，增加了室内温度，影响正常的生活。有些玻璃幕墙是半圆形的，反射光汇聚还容易引起火灾。烈日下驾车行驶的司机会出其不意地遭到玻璃幕墙反射光的突然袭击，眼睛受到强烈刺激，很容易诱发车祸。人工白昼夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，即所谓人工白昼。在这样的“不夜城”里，夜晚难以入睡，扰乱人体正常的生物钟，导致白天工作效率低下。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫，强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。彩光污染舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。据测定，黑光灯所产生的紫外线强度大大亮于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长。人如果长期接受这种照射，可诱发流鼻血、脱牙、白内障，甚至导致白血病和其他癌变。彩色光源让人眼花缭乱，不仅对眼睛不利，而且干扰大脑中枢神经，使人感到头晕目眩，出现恶心呕吐、失眠等症状。科学家最新研究表明，彩光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康。6.3天然光环境6.3.3天然光环境设计基础基本概念采光设计——通过采光窗的面积和布置等的设计，通过采光系数的计算，预测由此所营造的室内光环境是否符合标准规定的各项指标。采光计算——主要指采光系数的设计计算和校核计算，前者是预测，后者是验证，目的是修正采光设计或改造设计。天然光环境设计——包含采光设计，同时还包含室内各表面的亮度、色彩等的规划与设计，室内光的遮光、控光、以及眩光避免等的设计1。设计内容、2。设计原则

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6.4人工照明6.4.1人工光源光通量/lm →反映光源的发光能力。1。电光源性能指标光源色表/K→反映光源所呈现的色调。发光效率（光效）/lm/W→光源发出的光通量与其消耗的电功率之比——反映光源的节能性。平均亮度/sb→反映光源产生眩光的可能性。显色指数 →反映光源照射下物体呈现颜色的逼真性。寿命/h →反映光源的使用（或更换）周期。电费/元 →反映光源的经济性（使用费用）。设备费/元 →反映光源的经济性（投资费用）。其它特性

→发热量、所需附件等等。新建筑物理TAB2.3-10项目普通白炽灯卤钨灯荧光灯荧光高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯光效(lm/W)6.5-1920-2125-6030-5060-8080-100色温（K）280032006500(日光色)600060002100显色指数(Ra)95-9995-9955-9340-5085-9521平均寿命(小时)1000800-20002000-50004000-90001000-200006000-10000表面亮度较大大小较大较大较大(再)启动时间瞬时瞬时较短长长长受电压波动影响大大较大较大较大较大受环境温度影响小小大较小较小较小耐震性较差差较好好较好较好所需附件无无电容/镇流/启动器镇流器镇流器镇流器频闪现象无无有有有有发热量(功率)57(100W)41(500W)13(40W)17(400W)12(400W)8(400W)初始价格最低中中高高高运行价格最高低低中中中不同电光源性能比较热辐射气体放电表面温度小空间适用2。电光源的种类不同电光源发光能力比较6.4.1人工光源灯丝高温(2300K以上)，高亮度，有眩光光效低色偏红寿命短无频闪现象调光性好耐频繁开关白炽灯2。电光源的种类荧光灯光效较高，寿命长，显色性好，表面温度低所谓节能灯就是紧凑型荧光灯，33~58lm/W6.4人工光环境6.4.1人工光源2。电光源的种类荧光高压汞灯光效高寿命长显色性差卤钨灯光效和寿命均高于白炽灯，灯丝温度很高2。电光源的种类气体放电光源光谱低压钠灯的主要波长为589nm的黄光，最接近555nm，故发光效率最高。高压钠灯光谱分布金属卤化灯光谱分布/日光色镝灯2。电光源的种类6.4人工光环境6.4.1人工光源6.4.2灯具/各种灯具格栅灯具-办公室照明高天棚照明灯具-厂房、公共设施光纤照明-装饰照明热辐射光源气体放电光源投光灯具-室外照明筒灯灯具-商业照明3。电光源的选择6.4人工光环境6.4.1人工光源选择原则根据所需的光环境选用合理的电光源性能参数，以创造舒适的光环境，如色温、显色指数等。

——舒适在获得同样的发光能力的同时，选择高效节能灯，即选择光效高的电光源。——节能运行在满足舒适的光环境与光效的同时，降低一次投资成本。——初投资低在两个扁圆吸顶灯下有工作台P1和P2，如果光源为100W白炽灯,光效为12.5，求P1和P2点的照度（不计反射光的影响）解：灯具Ⅰ在P1形成的照度为：E1-1=I0cos0°/r2=130cos0°/42=8.125(lx)计算灯具Ⅱ在P1形成的照度:6.4.2照明灯具1。灯具的光特性配光曲线：发光强度的空间分布反映发光能力6.4.2照明灯具1。灯具的光特性灯具效率反映灯具的经济性表6-16

荧光灯、高强度气体放电灯的下限灯具效率/%灯具出光口形式开敞式格栅透光罩保护罩（玻璃或塑料）透明磨砂、棱镜荧光灯灯具75606555高强度气体放电灯灯具756060《建筑照明设计标准》GB50034-2004规定：

遮光角和亮度分布：反映视觉舒适性No.23照明TAB5-2+新建筑物理TAB2.3-12上半球0-10%0-10%40-60%60-90%90-100%下半球100-90%90-60%60-40%40-10%10-0%光照特性高←灯具光通利用率中等→低小←室内表面反射比对照度影响中等→大少←设备投资中等→多少←维护使用费中等→多不均←亮度分布较均匀→均匀浓←阴影稍淡→无

灯具形式直接半直接全漫射(直接-间接)半间接间接光强分布6.4.2照明灯具2。灯具分类3。灯具选择原则与光源类似1。照明方式6.4人工光环境6.4.3照明方式和照明种类确定原则：舒适节能运行初投资低1。照度水平6.4人工光环境6.4.4人工光环境质量及其评价标准以介绍《建筑照明设计标准》GB50034-2004为主照明数量：室内工作面上的照度值。按视觉工作规定。 0