照度的计算

光学基本知识-照度

照度

照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒[克斯](Lux,lx) ，即1m/m2 。 1 勒[克斯]等于 1 流[明](lumen,lm)的光通量均匀分布于1m2 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。照度的计算

照度的计算方法，有利用系数法、概算曲线法、比功率法和逐点计算法等。

(一)利用系数法

1、利用系数的概念

照明光源的利用系数(utilization coefficient) 是用投射到工作面上的光通量( 包括直射光通和多方反射到工作面上的光通)与全部光源发出的光通量之比来表示，

即u=φe/nφ

利用系数u与下列因数有关：

1)、与灯具的型式、光效和配光曲线有关。

2)、与灯具悬挂高度有关。悬挂越高，反射光通越多，利用系数也越高。

3)、与房间的面积及形状有关。房间的面积越大，越接近于正方形，则由于直射光通越多，因此利用系数也越高。

4)、与墙壁、顶棚及地板的颜色和洁污情况有关。颜色越浅，表面越洁净，反射的光通越多，因而利用系数也越高。

2、利用系数的确定

利用系数值应按墙壁和顶棚的反射系数及房间的受照空间特征来确定。房间的受照空间特征

用一个“室空间比”(room cabin rate，缩写为RCR)的参数来表征。

如图8-12所示，一个房间按受照的情况下不同，可分为三个空间：最上面为顶棚空间，工作面以下为地板空间，中间部分则称为室空间。对于装设吸顶灯或嵌入式灯具的房间，没有顶棚空间；而工作面为地面的房间，则无地板空间。

室空间比RCR=5hRC(l+b)/lb：

公式中

hRC，代表室空间高度；

l，代表房间的长度；

b，代表房间的宽度。

根据墙壁、顶棚的反射系数(参看表8-1)及室空间比RCR，就可以从相应的灯具利用系数表中查出其利用系数。

3、按利用系数法计算工作面上的平均照度

由于灯具在使用期间，光源本身的光效要逐渐降低，灯具也要陈旧脏污，被照场所的墙壁和顶棚也有污损的可能，从而使工作面上的光通量有所减少，所以在计算工作面上的实际平均照度时，应计入一个小于1的“减光系数”。因此工作面上实际的平均照度为Eav=uKnφ/A

公式中：

u，代表利用系数；

K，代表减光系数(亦称维护系数)，参考值如表8-3所列；

n，代表灯的盏数；

φ，代表每盏灯发出的光通量；

A，代表受照房间面积。

为了对照度的量有一个感性的认识，下面举一例进行计算，一只100W的白炽灯，其发出的总光通量约为1200Lm，若假定该光通量均匀地分布在一半球面上，则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得：半径为1m的半球面积为2π×12=6.28 m2，距光源1m处的光照度值为：1200Lm/6.28 m2=191Lux。同理，半径为5m的半球面积为:2π×52=157 m2，距光源5m处的光照度值为：1200Lm/157 m2=7.64Lux。

生活场所中照度的标准

确定照度的原则

应根据工作、生产的特点和作业对视觉的要求确定照度；对于公共建筑还要根据其用途考虑各种特殊要求，如商场除要求工作面适当的水平照度外，还要有足够的空间亮度，给顾客一种明亮感和兴奋感，不同商品销售区，要求不同照度，以渲染促销重点商品；又如宾馆等建筑，常常运用照明来营造一种气氛，所使用的照度以至色表，就有特殊要求；象体育竞赛场馆，更需要很高的垂直面照度或半柱面照度，以满足彩色电视转播的要求和观众观看的清晰和舒适感。

确定照度的依据

（一）识别对象的大小，即作业的精细程度；

（二）对比度，即识别对象的亮度和所在背景亮度之差异，两者亮度之差越小，则对比度越小，就越难看清楚，因此需要更高照度；

（三）其他因素：视觉的连续性（长时间观看），识别速度，识别目标处于静止或运动状态，视距大小，视看者的年龄等。

照度对工作、生产的影响

（一）工业生产场所的照度将对产品的质量、差错率、废品率、工伤事故率有一定影响；

（二）办公室、阅览、金融工作场地等的照度，对工作效率、阅读效率有很大关系；

（三）以上两类视觉场所的照度不足，连续工作时会引起视觉疲劳，长时期将导致人眼视力下降以及头晕等心理或生理不适；

（四）商场照度，除看清商品细部和质地外，还有激发顾客购买欲望，促进销售的作用。

下表中所列的是几种不同工作情况下的标准照度值：

工作性质或场所照度（勒克司）

夏季中午在太阳能直接照射下100，000

没有太阳的室外10，000-1000

明朗夏天的室内500-100

细小精致的工作（如修理钟表、雕刻制板、制图等）100

使用危险性的小的带刃工具（削刀、钻、旋刀）的工作100

在工作台上作细小精致的工作（如用缝纫机缝纫、书写等）75

阅读、观看各种仪器所示的读数，纺织50

走廊10

楼梯8

在满月底下0.2

一般而言，居家空间到底适用何种光源，除依据室内的整体规划外，也应考虑用电之效率及各场所所需之应有照度。每一不同使用目的的场所，均有其合适的照度来配合。例如：起居间所需之照明照度为150－300Lux；一般书房照度为100Lux，但阅读时所需之照明照度则为600Lux，所以最好再使用台灯作为局部照明。

场所照度（Lux）

书房、办公室500－1000

客厅（不阅读书报）150－300

浴厕、更衣室200－500

餐桌300－500

走廊、楼梯35－75

电梯、走道100－200

车库、仓储30－75

一般情况：夏日阳光下为100000LUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60cm桌面为300LUX；电视台演播室为1000LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX；烛光（20cm远处）10～15LUX。

照度参考表1

天气照度LUX

晴天30000~300000

阴天3000

日出日落300

月圆0.3~0.03

星光0.0002~0.00002

阴暗夜晚0.003~0.0007

照度参考表2

室内场所照度LUX

生产车间10~500

办公室30~50

餐厅10~30

走廊5~10

停车场1~5

室内刚能辨别人脸的轮廓，照度为20LX，下棋打牌的照度为150LX，看小说约需250LX，即25瓦白炽灯离书30-50厘米，书写约需要500LX，即40瓦白炽灯离书30-50厘米，看电视约需30LX，用一支3瓦的小灯放在视线之外就行了。

保持合适的照度，对提高工作和学习效率都有很大的好处；在过于强烈或过于阴暗的光线照射下工作学习，对眼睛都是有害的。

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍：

名称单位符号定义

光强度cd 坎德拉(Candela)

I = F/Ω 光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光亮度cd/m²表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比。

光通量lm 流明(Lumen)

F 单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。