人因工程学第4章照明环境.pptx

Le dIe / dAcos 单位：W/(m2·球面度)
6.2.6 相对视敏函数
由来：视敏特性—人眼对不同波长的光具有不同灵敏度， 对于辐射功率相同的各色光具有不同的亮度感觉。在相同 的辐射功率条件下，人眼感到最亮的光是黄绿光，而感觉 最暗的光是红光和紫光。视敏特征用视敏函数和相对视敏 函数来描述。
4.1 光的物理性质及度量
6.2.1 辐射能量Qe 以粒子或电磁波的形式发射、传递或接受的能量，以Qe表 示，单位为J。
6.2.2 辐射通量 e 单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位W或erg/s
e dQe / dt
6.2.3 辐射照度Ee
在某个面上某点的辐射照度指入射在包含着这个点的微小 面积元上的辐射通量，除以微小面积上的面积。
➢ 照明的数量可用照度值表示. ➢ 照明的质量则要通过眩光、光色、光谱分布、阴影、
明暗变化等因素来评价。
1. 照明与疲劳 照明对工作的影响，表现为能否使视觉系统功能得到充
分发挥。
（1）视力: 从广义上说，表示人的眼睛识别物体形状的能力。 通常的视力是注视力，包括中心视力、周边视力。
由图6.5可以得到亮度的表达式为
L dI
ds cos
亮度的意义： 表示发光面的明亮程度。
dI 眼睛
发光面是指面光源、反射面、 透射面等。
dS
图6.5 发光面的亮度
漫射光源的亮度：
L
dIn cos ds cos
In
上式说明：理想漫散射面虽然在各个方向上的光强和光 通量不同，但在不同角度的亮度感觉相同。
第四章 环境照明
电磁辐射 (电磁波)
非电离辐射：紫外线、可见光、红外线、 激光、射频辐射
电离辐射：x射线， 射线
可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫(波长缩短)。
单色光：只含单一波长成分的光。
复合光：包含两种或两种以上波长成分的光。 p101, 图6-2 白光经棱镜后的色散现象
眼睛对物体的色彩感觉是主观（视觉功能）和客观 （物体属性与照明条件）的综合效果。
若光源的辐射功率为 P() ，其总光通量为其组成的各 波长的光通量之和，
780
() P() V ()d 380
（3）光通量单位 国际单位是流明（lumen，简写lm）。 定义：绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10-3 cm2面
积上辐射的光通量为1 lm。
光瓦与流明的换算关系： 由于波长为555 nm的单色光1 w辐射功率所产生的光
的光强I成Байду номын сангаас比，与夹角的余弦成正比，
而与光源至表面的距离r的平方成反比
（照度的平方反比定律）。
结论：
当使用点光源时，为了增加工作面的照度值，通常 将灯放低，并尽可能放在工作面的正上方。
另外，也可通过提高光强或光通量来增加照度。
10. 亮度
（1）定义：发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直 于所取方向的平面投影面积之比。
1.0
0.8 相 对 视 0.6 敏 函 数 0.4
黄橙
紫紫 绿
红
白天
黄昏
由于当主观感觉亮 度相同时，波长为555nm 的黄绿光的辐射功率Pr （555）最小。因此，荧 光屏绿色背景对眼睛具 有保护作用。
0.2
380 460 540 620 700 760 图6.12 相对视敏函数曲线
7. 光通量 光通量就是按照人眼光感觉来度量光的辐射功率。
衡量方法：在相同亮度感觉条件下测量各个波长的光的辐 射功率 Pr () , Pr () 越大，人眼对该波长的光越不敏感，
Pr () 越小，人眼对它越敏感。
视敏函数：
K () 1/ Pr ()
相对视敏函数：
V () K () / Kmax K()/K(555) Pr (555)/Pr ()
标准相对视敏函数曲 线（图6.1）。黄昏时与 白天相比，相对视敏函数 V（λ）将向短波光方向 移动，人眼对绿光感觉最 敏感。
(1)单色光光通量： 为辐射功率 与Pw相()对视敏函数 的乘V (积)
() Pw () V () 单位：光瓦
当λ=555 nm时光感觉最强，V（555）＝1，此时，Pw（555）
=1 w，
(光55瓦5) 。 1
其它波长的光由于相对视敏函数下降，辐射功率为1w 所产生的光通量均小于1光瓦。
（2）复色光光通量：
通量恰为680 lm，即 1光瓦＝680 lm 或 1 lm =1/680光瓦
例如： 一个40w的钨丝灯泡的光通量为468 lm，发光效率11.7 lm／w 一个40w的日光灯的光通量为2100 1m，发光效率为52.5 lm／w。 有的人工光源发光效率可达100 lm／w。
3. 发光强度
指光源在单位立体角内的光通量，简称光强，用I表示，单
Ee de / dA 单位：W/m2
6.2.4 辐射强度 Ie
辐射源在给定方向的辐射强度指入射在包含这个点的微小 立体角元上的辐射通量，除以这个微小立体角元。
Ie de / d 单位：W/球面度
6.2.5 辐射亮度 Le
辐射源表面上的某点在给定方向的辐射亮度指包含着这个 点的微小面积在给定方向的辐射强度，除以在这个方向的 垂直平面上直角投影所得出的微小面积元的面积。
例如：电视显象管的荧光屏就是一个近似余弦分布的散 射面，即使人从不同角度去看电视图象，其亮度感觉也是 相同的。
亮度单位： 国际单位为：坎德拉／平方米（cd/m2）， 公制单位为：熙提（Stilb，sb）, 它们之间的关系为： 1sb=1cd/cm2=104cd/m2
三. 照明条件对作业的影响
在正常条件下，工作效率和工作质量与照明及其布局是否 合理密切相关，集中反映在照明的数量和质量上。
位为光立坎强体德与角拉光：（通球c量面d）的积。关与系球为半：径平方I 之dd比坎。德拉（cd）
例如：点光源，球心对球面的立体角为4π立体弧度 cd，I 4
lm 4 I
光强测量：用“光度计”可以直接测 量某个方向上的发光强度。
例如：计算漫射面（余弦射面）的光 通量特性。
9. 照度 定义：光通量与被照射表面面积之比。
单位：勒克斯（Lux，缩写为lx）。
E d
ds
lx定义：1m2的面积上均匀照射1 lm的光通量，其照度为1
lx。照度测量：用照度计直接测量。
如果点光源A发出的光线与被照
A 法线
表面的法线间成夹角 ， 则照度
为
d I cos cos
αr
E ds
r2
4 r2
d
Id
I
ds
cos
r2
ds
上式表明，被照射表面的照度E与光源