建筑光环境-光的基础资料

均匀扩散反射、透射材料
粉刷涂料 乳白玻璃
I I0 cos
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光的反射与透射
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
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光问题与热问题的比较
共同点
红外线
4
光的特性与基本光度单位
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)。
切相关
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4。视野 最高敏锐度 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
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眼睛的视觉特征
5。对比敏感度
亮度对比
C | Lt Lb | L
G 明度
Y
明度V：轴向分布
B 彩度
0～11个等级(0级:完全吸收=0)
颜色的书写形式：
R
P
HV／C=色调 明度/彩度
红旗：
5R5/10
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颜色对视觉的影响
孟赛尔表色系(镜像)
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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。
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。
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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 》 (GB 50034—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
1 ml
1 m2
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光的特性与基本光度单位
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。
10
照 度
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光的特性与基本光度单位
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
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10-6 nt；
上限：
10 6 nt
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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 I K (常数） 主观心理量
I
推论：人的视觉能力与其所处的环境亮度（背景亮度）密
Lb
Lb
对比敏感度
阈限对比， 随条件变化
Sc

1 C

Lb L
亮度对比对人眼看物体的清晰程度的影响 30
6。视觉敏锐度和视觉速度
l=5m,d=1.46mm
——=1: 视力正常
视力/视觉敏锐度：辨认目标或细节的敏锐程度
1 V
min
d（rad）＝180 60 d 3440 d (分)
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。
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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C
2)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。
d
单位：坎德拉(candela, cd)
r
d

dS r2
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光的特性与基本光度单位
光通量 相同, 发光强度I却不同
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光的特性与基本光度单位
3.照度 E
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： E d
dS
单位：勒克斯(lux, lx)，相当于1 lm的光通量 均匀分布在1 m2的被照面上
光通量、发光强度、照度和 亮度示意图
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光的反射与透射
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
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光的反射与透射
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
r
E
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小结 光通量Φ 发光强度I
描述对象 光源
光源
定义： Km e,V ()d
量纲： lm
使用场合
评估光源发 光能力参数
I d d
1cd=lm/sr
反映灯具空 间发光能力
照度E
亮度Lθ
受照面 光源、受照面
E dΦ dA
L

dI
dAcos
1lx=lm/m2
dI
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光的特性与基本光度单位
亮度和照度有何区别？照了 不一定亮！
照度相同
反光材料，亮度高
吸光材料，亮度低
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光的特性与基本光度单位
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：
E

I r2
cos
线光源是点光源的积分
叠加，面光源是线光源
的积分叠加。
I
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舒适光环境的要素与评价标准
光源的色表 与色温
常见光源的色温
蜡烛：2000 K 白炽灯：3000 K 荧光灯：5000 K
日光 晴天空
白炽灯
荧光灯
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。
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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。
(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。
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光源的颜色
光的特性与基本光度单位
光的性质和度量
光的特征
电磁波的一部分，光子的波动运动
可见光和良好视觉的共同作用
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。
较短的波长为主
较长波长为主
1
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
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0.75 m。
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
23
24
25
人眼的视觉特征
视觉功能的完成
1。眼睛 瞳孔：光圈作用
锥状细胞
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颜色的基本概念
1。颜色的特性
Байду номын сангаас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
紫
蓝 紫
蓝
蓝 绿
绿
黄 绿
黄
橙
红
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
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镜像
原像
水晶体：透镜作用
(有自动聚焦功能)
视网膜：胶卷作用
杆状细胞
感光细胞：亮度高于3 nt(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0.01 nt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
色盲→锥体细胞功能性损坏 26
2。亮度阈限 ——视觉阈
里科定律：
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
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
紫外线 可见光
近红外线
长波
1nt = lm/(sr·m2) =cd/m2
评价光环境 与视感密切
的主要参数 的相关参数
概念图
意义
发光量大小
光源的基本 参数
受照面的光线 视线方向的面
光量的空间 强弱(面密度) 积发光强度
分布(角密度) 照明设计的基 照明设计的参
灯具的基本 本参数 (照 数之一 (照
参数
明数量)
明质量)
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光的特性与基本光度单位
出的发光强度，尼特(nit, nt)、熙提(stilb, sb) 1 nt =1 cd/m2，1 sb = 1 cd/cm2 = 104 nt 主观亮度：考虑背景亮度的作用 视网膜只可承受 16 sb以下的亮度！
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光的特性与基本光度单位
亮度表达式
L

dI
dA c os

当量面积 dAcos
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。
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光的特性与基本光度单位
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683 lm/W。
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。
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
2000K 2700K 3000K 4000K 5000K 6000K 7000K 10000 20K000
K
黑体加热轨 迹
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舒适光环境的要素与评价标准
光源的色表与显色性
——取决于光谱能量分布 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
颜色的三属性：
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。
如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫
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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
l
π
l
l
视角定义
识别时间和背景亮度间的关系
视觉速度：物体出现到形成
视知觉所需时间的倒数1/t。
运动物体的识别需有足够的照度
100~1000lx：E 1/t >1000lx：E1/t上升不大
邦森-罗斯科定律： 亮度×时间=常数
背景亮度/asb
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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，
暗视觉：V() max 510nm (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
6
光的特性与基本光度单位
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)。 I d
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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。
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2。颜色定量 孟塞尔表色系
Y YR
GY G BG
彩度C：径向分布
R
0～20分级(最大级按颜色有所不同) RP
色调H：圆周分布
B P PB
10种＝5种主色调＋5中间色