建筑照明PPT讲稿.ppt
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1、建筑照明建筑照明第1页,共142页,编辑于2022年,星期日 7.1.1 7.1.1 光源的度量与单位光源的度量与单位 7.1.2 7.1.2 光与视角光与视角 7.1.3 7.1.3 建筑照明的种类建筑照明的种类第第7章章 建筑照明建筑照明7.1 7.1 照明技术的基本概念照明技术的基本概念内容提要内容提要第2页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明光觉的特性光觉的特性1 1光的辐射光的辐射 从物理学中从物理学中“电磁波理论电磁波理论”的观点解释,光是一种携带电磁辐射的观点解释,光是一种携带电磁辐射能量的电磁波,它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光只占能
2、量的电磁波,它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光只占电磁波波谱的很小一部分。电磁波波谱的很小一部分。由图可看出,在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同,由图可看出,在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同,表现为不同的颜色感觉。当波长在表现为不同的颜色感觉。当波长在780780380nm380nm之间变化时,颜色依次之间变化时,颜色依次按:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。比红光波长长的一段为红外线按:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。比红光波长长的一段为红外线波谱,是人眼看不见的;波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。但是,波谱,是人眼看不见的;波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。但是
3、,红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚焦、成像红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚焦、成像等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光;光谱上的谱色光为等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光;光谱上的谱色光为单色光。有两种及以上波长成分的是复合光;太阳光就是复合光,它给单色光。有两种及以上波长成分的是复合光;太阳光就是复合光,它给人以人以“混合混合”的白光感觉。的白光感觉。第3页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明电磁辐射波谱分布第4页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明 人眼对不同波长的光线
4、灵敏度不同。简单地说,可见光人眼对不同波长的光线灵敏度不同。简单地说,可见光范围内不同波长的光,在人眼里会呈现不同的颜色;现在范围内不同波长的光,在人眼里会呈现不同的颜色;现在即使让它们辐射功率相同,人感觉这些彩色光也不一样亮。即使让它们辐射功率相同,人感觉这些彩色光也不一样亮。经测试人眼对黄绿光最敏感,在辐射功率相同条件下感到经测试人眼对黄绿光最敏感,在辐射功率相同条件下感到黄绿色光最亮,而蓝、紫色光和红光则感到很暗。人眼的黄绿色光最亮,而蓝、紫色光和红光则感到很暗。人眼的这种特点可用视觉的光谱光效率函数这种特点可用视觉的光谱光效率函数V V()(又称相对视)(又称相对视敏函数)反映出来。敏
5、函数)反映出来。选择视觉正常的观察者进行测试,在产生相同亮度感选择视觉正常的观察者进行测试,在产生相同亮度感觉的前提下,测出各个不同波长光的辐射功率觉的前提下,测出各个不同波长光的辐射功率P P()。)。光觉的特性光觉的特性第5页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明明视觉、暗视觉光谱光效率曲线 在波长为在波长为555nm555nm时,时,V V(555555)1 1;其他波长时,;其他波长时,V V()11。给出明视觉和暗视觉的光谱光效率函数给出明视觉和暗视觉的光谱光效率函数V V()的测量数据。)的测量数据。第6页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章
6、 建筑照明建筑照明1 1光通量光通量 光通量是用人眼睛的感觉来衡量的光辐射功率的大小。波长光通量是用人眼睛的感觉来衡量的光辐射功率的大小。波长为为的光,辐射功率的光,辐射功率P P()W W,光谱光效率为,光谱光效率为V V()其光)其光通量为:通量为:式中:式中:k k=683=683(lm/Wlm/W)7.1.7.1.1 1 光的度量与单位光的度量与单位 它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同,所以不同波长光的辐射功率相等时,其光通量并不
7、同,所以不同波长光的辐射功率相等时,其光通量并不相等。不相等。第7页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明 光通量的单位是光通量的单位是流明(流明(lmlm),波长为,波长为555nm555nm的光的辐射的光的辐射功率为功率为1W1W时,光通量是时,光通量是683lm683lm(或(或1 1光瓦)。当光线中包含光瓦)。当光线中包含多种频率成分时,总的光通量将是光线中不同波长成分多种频率成分时,总的光通量将是光线中不同波长成分的光通量之和。即:的光通量之和。即:(7-5)式中:式中:PePe()光辐射体的功率波谱。光辐射体的功率波谱。7.1.1 7.1.1 光源的度量
8、与单位光源的度量与单位 光通量光通量第8页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明2 2发光强度(光强)发光强度(光强)为了表示光源在空间各个方向上发出的光通量的不均匀性,而为了表示光源在空间各个方向上发出的光通量的不均匀性,而提出发光强度的概念。发光强度是光源发出光通量的空间角密度。提出发光强度的概念。发光强度是光源发出光通量的空间角密度。如图,空间中有一个点光源如图,空间中有一个点光源P P向四周发出光线,从向四周发出光线,从P P向某个方向向某个方向取立体角取立体角dd,在此角内的光通量为,在此角内的光通量为ddV V,则两者之比为此,则两者之比为此方向上的发光
9、强度方向上的发光强度I IV V,即:,即:7-67.1.1 7.1.1 光源的度量与单位光源的度量与单位第9页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明点光源的发光强度示意图 光通量在法定的计量单位中是一个导出单位,即:光通量在法定的计量单位中是一个导出单位,即:1lm的光通的光通量等于发光强度为量等于发光强度为1cd(坎德拉)的均匀点光源在立体角为(坎德拉)的均匀点光源在立体角为1sr(球面度)的空间范围内发出的光的通量(球面度)的空间范围内发出的光的通量第10页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明3 3(光)照度(光)照度 (光)照度
10、用于衡量光照射在某个面上的强弱,用被照(光)照度用于衡量光照射在某个面上的强弱,用被照面上光通量的面密度表示之,即:面上光通量的面密度表示之,即:式中:式中:E EV V照度;照度;dSdS被照面上的圆面积;被照面上的圆面积;dVdV圆面积上得到的光通量。圆面积上得到的光通量。光通量、发光强度、照度、亮度四者关系,如图光通量、发光强度、照度、亮度四者关系,如图所示。所示。7.1.1 7.1.1 光源的度量与单位光源的度量与单位第11页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明(光)照度的单位是(光)照度的单位是lx lx(勒克斯)。在(勒克斯)。在1m1m2 2的面积上
11、得到的面积上得到1lm1lm的光通量,那么照度就是的光通量,那么照度就是1lx1lx,即:,即:1lx1lx1 1(lm/mlm/m2 2)。)。如果面积如果面积S S上的总光通量为上的总光通量为 ,那么平均照度为,那么平均照度为:7.1.1 7.1.1 光源的度量与单位光源的度量与单位第12页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明4 4(光)亮度(光)亮度 具有一定面积的广光源,其上各处的发光强度可能是不具有一定面积的广光源,其上各处的发光强度可能是不同的,向各个方向辐射的特性也是不一样的,为此引入光同的,向各个方向辐射的特性也是不一样的,为此引入光强面密度的概念
12、。如图强面密度的概念。如图7-57-5,在发光体上取面积,在发光体上取面积dSdS,在与此,在与此面法线成面法线成角的方向上观视,这个方向上的亮度角的方向上观视,这个方向上的亮度L LV V定义为:定义为:在此方向上的光强在此方向上的光强I I与面积与面积dSdS在该方向上的投影在该方向上的投影dSdS之比。即:之比。即:dSdS也就是人眼在这个方向上看到的也就是人眼在这个方向上看到的dSdS的大小。亮的大小。亮度的国际单位是度的国际单位是cd/m2cd/m2(坎德拉(坎德拉/平方米)。平方米)。7.1.1 7.1.1 光源的度量与单位光源的度量与单位第13页,共142页,编辑于2022年,星
13、期日第第7章章 建筑照明建筑照明7.1.7.1.2 2 光与视角光与视角?光通量、发光强度、照度和亮度示意图 (1 1)光与视觉)光与视觉第14页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明7.1.7.1.2 2 光与视角光与视角 光射入眼睛后产生的视知觉光射入眼睛后产生的视知觉“光觉光觉”(看见明亮)、(看见明亮)、“色觉色觉”被照面(看见颜色)、被照面(看见颜色)、“形觉形觉”(看见物体的形状)(看见物体的形状)、“动觉动觉”(看见物体的运动)、(看见物体的运动)、“立体觉立体觉”(看见物体的(看见物体的远近深浅)远近深浅)人眼是否清楚地识别物体,与下列条件有关:人眼
14、是否清楚地识别物体,与下列条件有关:物体的明亮程度及其与背景的亮度对比。物体的明亮程度及其与背景的亮度对比。物体的颜色、色对比以及光的颜色。物体的颜色、色对比以及光的颜色。物体的大小和视距的视角大小。物体的大小和视距的视角大小。观察时间的长短。观察时间的长短。(1)(1)光与视觉光与视觉第15页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明(1)(1)光与视觉光与视觉视觉特性视觉特性 眼睛是一个构造极其复杂的器眼睛是一个构造极其复杂的器官,它的正前方的一小部分是有弹官,它的正前方的一小部分是有弹性的透明组织,称为角膜,光线从性的透明组织,称为角膜,光线从这里进入眼内。其余部
15、分为白色不这里进入眼内。其余部分为白色不透明组织,称为巩膜。巩膜里面有透明组织,称为巩膜。巩膜里面有一层虹膜,起着遮光作用。虹膜随一层虹膜,起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色,如黑色、蓝不同种族有不同颜色,如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。瞳孔的大小可通过虹膜称为瞳孔。瞳孔的大小可通过虹膜的环状肌来调节,它可以控制进入的环状肌来调节,它可以控制进入眼睛内部的光通量,起着照相机中眼睛内部的光通量,起着照相机中光圈的作用。光圈的作用。第16页,共142页,编辑于2022年,星期日 眼球内层的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳孔、晶状体眼球内层
16、的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳孔、晶状体和玻璃状液体聚焦在视网膜上时,感光细胞受到光刺激而发生电化学过和玻璃状液体聚焦在视网膜上时,感光细胞受到光刺激而发生电化学过程,其发出的生物电脉冲,经视神经传入大脑的视神经中枢形成视觉。程,其发出的生物电脉冲,经视神经传入大脑的视神经中枢形成视觉。视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。锥状细胞在正常光照条件下起作用,其既能分辨光线的强弱锥状细胞在正常光照条件下起作用,其既能分辨光线的强弱而形成明暗感觉,也能分辨光线的色彩。这被称为人眼的明视觉而形成明暗感觉,也能分辨光线的色彩。这被称为人眼
17、的明视觉状态。状态。杆状细胞灵敏度高,在微弱的光照环境下由它负责工作。但是,杆状细胞灵敏度高,在微弱的光照环境下由它负责工作。但是,杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什么在夜晚微杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什么在夜晚微弱的光线下,人只能看到物体黑白的影像而看不出物体颜色的原因。弱的光线下,人只能看到物体黑白的影像而看不出物体颜色的原因。人眼的这种状态是暗视觉状态。人眼的这种状态是暗视觉状态。第第7章章 建筑照明建筑照明(1)(1)光与视觉光与视觉第17页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明 良好的明视照明需具备以下几个方面的条件:良好
18、的明视照明需具备以下几个方面的条件:1 1)合理的照度分布,并具有一定的均匀度。)合理的照度分布,并具有一定的均匀度。视觉工作分为粗超、中等、精密、高度精密、极精密、特别视觉工作分为粗超、中等、精密、高度精密、极精密、特别精密等;精密等;工作区的照度均匀度不宜低于工作区的照度均匀度不宜低于0.60.6,非工作区的照度不宜低,非工作区的照度不宜低于工作区照度的于工作区照度的1/51/5。2 2)适宜的亮度分布。)适宜的亮度分布。一般推荐:视觉作业亮度与视觉作业相邻环境的亮度比为一般推荐:视觉作业亮度与视觉作业相邻环境的亮度比为3:13:13 3)必要的显色性。)必要的显色性。在色觉作业时,还应根
19、据辨别颜色的不同的要求,合在色觉作业时,还应根据辨别颜色的不同的要求,合理的选择光源的显色性。理的选择光源的显色性。(2 2)明视照明的基本条件)明视照明的基本条件第18页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明 通常的照明光源(如太阳、白炽灯、荧光灯等等)发出通常的照明光源(如太阳、白炽灯、荧光灯等等)发出的光含多种波长成分,它们的光谱功率分布各不相同。的光含多种波长成分,它们的光谱功率分布各不相同。光谱能量偏重于较长波长段的称为光谱能量偏重于较长波长段的称为“热白光热白光”,它会给,它会给人以温暖的感觉。白炽灯就属于这种,其光是白中带些橙人以温暖的感觉。白炽灯就属
20、于这种,其光是白中带些橙红色。红色。光谱能量偏重于较短波长段的就叫光谱能量偏重于较短波长段的就叫“冷白光冷白光”;日光;日光型的荧光灯可以归入此类。这些型的荧光灯可以归入此类。这些“白光白光”照射同一个东西时,照射同一个东西时,呈现的颜色会有差别。呈现的颜色会有差别。为了便于比较和区别各个光源的特性以及进行计算,引入为了便于比较和区别各个光源的特性以及进行计算,引入“色温色温”概念。概念。(2 2)明视照明的基本条件)明视照明的基本条件第19页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明色温色温 定义:定义:当光源发光的颜色与黑体加热到某一温度所发出来的当光源发光的颜色与
21、黑体加热到某一温度所发出来的光颜色相同时,则黑体的绝对温度就称为该光源的色温。光颜色相同时,则黑体的绝对温度就称为该光源的色温。单位:单位:开尔文开尔文 用用TCTC表示表示 开尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有开尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以热量吸收而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光光”的形式释放出来的话,它便会因热力的高低而变成不同的的形式释放出来的话,它便会因热力的高低而变成不同的颜色。颜色。例如:当黑体受到的热力相当于例如:当黑体受到的热力相当于500-550500-550摄氏度时,就会变
22、摄氏度时,就会变成暗红色,达到成暗红色,达到1015-11501015-1150摄氏度时,就会变成黄色。摄氏度时,就会变成黄色。(2 2)明视照明的基本条件)明视照明的基本条件第20页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明第21页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明3 3)显色性)显色性 光所发射的光谱内容决定光源的光色,但同样光色可由许多,少数甚至光所发射的光谱内容决定光源的光色,但同样光色可由许多,少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光仅仅两个单色的光波纵使而成,对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光
23、色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的色的光源会有相异的光谱组成,光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。显色品质。光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源光源对物体的显色能力称为显色性,是通过与同色温的参考或基准光源(白炽灯)下物体外观颜色的比较。(白炽灯)下物体外观颜色的比较。取基准光源的显色性为最优,此时用显色指数取基准光源的显色性为最优,此时用显色指数 R=100 R=100表示,被测光表示,被测光源的显色指数均小于源的显色指数均小于100.100.90-100 1A 90-100 1A 优良优良 需要色彩精确对比的场所需要色彩精确
24、对比的场所 80-89 1B 80-89 1B 需要色彩正确判断的场所需要色彩正确判断的场所 60-79 2 60-79 2 普通普通 需要中等显色性的场所需要中等显色性的场所 40-59 3 40-59 3 对显色性的要求较低,色差较小的场所对显色性的要求较低,色差较小的场所 20-39 4 20-39 4 较差较差 对显色性无具体要求的场所对显色性无具体要求的场所 第22页,共142页,编辑于2022年,星期日第第7章章 建筑照明建筑照明3 3)显色性)显色性 照明光源的显色指数越高,显色性越好;用它照明,颜色的失照明光源的显色指数越高,显色性越好;用它照明,颜色的失真度也就越小。利用显色
25、指数可以把照明光源的显色性分为几个真度也就越小。利用显色指数可以把照明光源的显色性分为几个档次,见下表。档次,见下表。显色等级显色等级一般显色指数一般显色指数 范围范围适用场所举例适用场所举例工业企业工业企业民用民用ARa90颜色匹配、颜色检验等颜色匹配、颜色检验等客房、卧室、绘图室等辨色要客房、卧室、绘图室等辨色要求很高的场所求很高的场所B90Ra80印刷、食品分检、油漆等印刷、食品分检、油漆等80Ra60机电装配、表面处理、控制机电装配、表面处理、控制室等室等办公室、休息室等辨色要求较办公室、休息室等辨色要求较高的场所高的场所60Ra40机械加工、热处理、铸造等机械加工、热处理、铸造等行李
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