建筑光环境的基本知识_
建筑行业中的建筑光环境设计
建筑行业中的建筑光环境设计建筑光环境设计是指考虑建筑物内外的光线条件，通过设计手段来创造良好的光照环境的过程。
在建筑设计中，光的运用不仅能够提供合适的照明条件，还可以对建筑空间的美感、舒适度和功能性产生重要影响。
本文将探讨建筑行业中的建筑光环境设计的重要性、设计原则以及应用案例等内容。
一、建筑光环境设计的重要性1. 提供舒适的环境光线是我们日常生活中不可或缺的一部分，良好的光照环境可以提高人们在建筑空间中的舒适度和幸福感。
适宜的自然光和人工光照明布局可以为人们创造宜人的居住和工作环境，减少眩光和阴影，提高视觉舒适度和工作效率。
2. 塑造建筑形象光线是建筑物与环境互动的媒介，合理运用光线可以为建筑物增添动感和立体感。
光线能够凸显出建筑物的形状、结构和材料特性，突出建筑的独特之处，提升建筑物的整体美感。
3. 节约能源光线是一种可再生的自然资源，合理运用光线可以最大程度地利用自然光，减少对人工照明的依赖。
通过合理的建筑光环境设计，可以在光线分布均匀的前提下最大限度地降低对能源的消耗，实现绿色建筑的目标。
二、建筑光环境设计的基本原则1. 充分利用自然光自然光是最理想的照明光源，合理利用自然光可以为建筑物提供柔和、均匀的照明效果。
在建筑设计中，应充分考虑建筑朝向、窗户布置、遮阳设施等因素，合理引入自然光，最大限度地利用自然光源。
2. 控制视觉舒适度合理的光线控制可以减少眩光和阴影对人视觉的影响，提高视觉舒适度。
在建筑光环境设计中，需要注重光线亮度、色彩温度和光源选择等因素，以确保建筑环境中的光线质量与人的视觉需求相匹配。
3. 考虑建筑功能要求不同的建筑功能对光线需求有所不同，光环境设计应根据建筑的具体用途来进行设计。
例如，办公室需要充足亮度和减少反射，而艺术展览馆则可能需要特定的光线照射角度和光照强度来展示艺术品。
三、建筑光环境设计的应用案例1. 大型会议中心大型会议中心通常有复杂的空间布局和多功能需求。
建筑光环境的基本知识
亮度与照度的区别问：亮度与照度这两个物理概念，是一样的，还是不一样的，之间有没有关联和不同。
回答：亮度与照度，是两个既关联又不同的物理量。
1、亮度：指的是人在看光源时，眼睛感觉到的光亮度。
亮度高低决定于光源的色温高低和光源的光通量，光源的光通量多少是决定性因素。
光源的光通量多，亮度就高。
2、照度：指的是光源照射到周围空间或地面上，单位被照射面积上的光通量。
单位被照射面积上的光通量多，照度就高。
3、亮度和照度的关联与不同：关联点是：影响光源亮度和照度高低的物理量是共同的，即：光通量。
不同点一：影响光源亮度的光通量，是光源表面辐射出来的光通量的多少。
不同点二：影响光源照度的光通量，是光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量的多少。
不同点三：两者位置不同，受外界影响因素也不同。
同一只光源，光源表面辐射出来的光通量、与光源辐射到被照面（如墙壁、地面、作业台面）上的光通量，在数量关系上是不相等的。
4、特别说明：光源的亮度视觉感，有时受色温影响较大。
在光通量相同的光源中，色温高的光源会产生亮度高的错误的视觉感。
这种“高亮度“光源，光效并不一定比其它光源高，照度也并不一定比其它光源高，只是一种刺眼的“虚假亮“。
5、在实际照明应用设计和照明节能中，主要评估照度、特别是有效视觉照度，这个物理量数值的高低1）建筑光环境的基本知识主要包括如下内容·光的基本属性光是以电磁波形式传播，并能为人眼感觉到的那一部分辐射能，其波长范围为380～780nm。
光的强度由发光强度及亮度描述，光的色彩由色温描述。
·光的基本描述参量光通量：以人眼为基准，对光的感觉量的描述参量, 常用符号Ф表示,单位流明(lm)。
发光强度：表征光源在空间的光通量分布状况，即光通量的空间分布密度，常用符号I表示，单位坎德拉（cd）。
照度：对于被照面而言，表征落在其单位面积上的光通量程度，即表示被照面上的光通量密度，常用符号E表示，单位勒克斯(Lux 或lx)。
建筑光环境详解
光与影编织的图案
• 疏影横斜水清浅 • 月移花影上栏杆
• 美国加利福尼亚纳帕山谷的多 明莱斯葡萄酒厂
• 赫尔佐格和德梅隆 设计
• 风之塔 • 伊东丰雄
2.2印象派绘画与光环境设计
印象派绘画给光环境设计的启示
1. 设计空间就说设计光亮 2. 建筑是捕捉光的容器，光需要可使其展示的
建筑 3. 建筑设计就是要截取无所不在的光 4. 以视觉为起点，以亮度空间为核心向两方向
英国伦敦斯坦斯德机场 新候机大厅，1991年建
位于曼哈顿哥伦布环岛附近哈 斯特(Hearst)公司的总部
北京国际机场3号航站楼
路易·康： 设计空间就是设计光亮
2.光环境设计与建筑设计
2.1 光是建筑艺术的灵魂
1. 光塑造形象 2. 光构建空间 3. 光渲染气氛 4. 光突出重点 5. 光渲染色彩 6. 光装饰环境
建筑光环境
概论
1.光环境概述 2.光环境设计与建筑设计艺术 3.光环境课程安排
1.光环境概述
• 光环境 ( luminous environment ) 由光与颜色在室内建立的同房间形状有 关的生理和心理环境。
• 安腾忠雄：建筑设 计就是要截取无所
不在的光，并在特
定的场合去表现的
光的存在，建筑将
展开：一方面把亮度空间作为空间的明暗构 成，探讨亮度空间作为视觉艺术的构成和表 现规律，另一方面从光学理论展开，阐述光 与实体互动规律和亮度转化方式，探讨各种 环境中亮度空间的设计方法。
2.3 光环境设计内容
1. 天然光环境设计 2. 人工光环境设计
3.光环境课程安排
1. 光环境与视觉 2. 光与颜色的基本概念 3. 空间光环境设计与光环境质量评价 4. 昼光光源与采光 5. 天然光环境设计 6. 照明光源与灯具 7. 人工光环境设计
建筑环境学-6光环境
该方向上的发光强度为 I= d/dΩ；
在该方向上的发光强度平均值为 I= /Ω (坎德拉cd)；
即1cd=1lm/1Sr ,表示:在1球面度立体角内均匀发射出1lm的光通量 例:一只裸露的40W的白炽灯,光通量=350lm,求其平均发光强度.
解: I=/Ω=350/4π =28cd
（2）表达式：
dIθ Lθ = dScos θ
其中: θ—发光面法线与视线方向夹角
即该物体亮度与该物体在视线方向上的发光强度成正比, 与该物体在视线方向上的投影面积成反比。 物理亮度的常用单位为:坎德拉每平米(cd/㎡);又称尼脱(nt) 它表示1㎡表面上,沿法线方向发出1坎德拉的发光强度
2、主观亮度：
（二）均匀扩散反射、透射材料
半透明材料使入射光线发生扩散透射； 表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射，使光线分散
在更大的立体角范围内。
1、均匀扩散材料： 定义：将入射光线均匀地向四面八方反射或透射，并且，从各
个角度看，其亮度完全相同，看不见光源形象，这类材料被称 为～。
均匀扩散材料包括： 1)均匀扩散反射材料：如：氧化镁、石膏、及大部分无光泽、
（六）光的方向性
§6-3
一、自然光源与人工光源
二、自然采光原理与设计
§6-3 天然采光
6.3.1 自然光源与人工光源
（一）天然光与人工光的视觉 效果 在相同的照度条件下，人 眼在天然光下比在人工光下有 更高的灵敏度。 （二）天然光 和人工光的光谱能量分透明度。
§6-3 天然采光
(二)不同采光口形式的特征及其对室内光环境的影响
1) 2)
3)
4)
1、侧窗 它是在房间的一侧或两侧墙上开的采光口，是最常见 的一种采光形式。 适用场合： 用于进深 不大的房间采光。 如：教室、住宅、办公室等 特点： 构造简单、布置方便、造价低廉； 光线具有明确的方向性，利于形成阴影； 可通过它看到外界景物，扩大视野； 由于窗位置低，人眼易看到明亮的天空，易造成眩光；
建筑光学基本知识
建筑光学基本知识第七章建筑光学基本知识第一节眼睛与视觉1、光环境:它指的是由光（照度水平和分布，照明的形式和颜色）与颜色（色调，色饱和度，室内颜色分布，颜色显现）在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。
2、光是以电磁波形式传播的辐射能。
波长在380nm至780nm：为可见光。
波长短于380nm：紫外线、x射线、γ射线、宇宙线；长于780nm：红外线、无线电波等等。
3、视网膜上布满了感光细胞：锥状、杆状感光细胞。
在中央窝处几乎没有杆状细胞，自中央窝向外，其密度迅速增加，在离中央窝20附近密度达到最大，然后又逐渐减少。
杆状细胞：对于光非常敏感，但是不能分辨颜色。
在眼睛能够感光的亮度阈限（约为10－6cd／m2）到0.03cd/m2左右的亮度水平，主要是杆作细胞起作用，称为暗视觉。
在暗视觉条件下，景物看起来总是模糊不清、灰茫茫一片。
锥状细胞：对于光不甚敏感，在亮度高于3cd/m2的水平时，锥状细胞才充分发挥作用，这时称为明视觉。
锥状细胞有辨认细节和分辨颜色的能力，这种能力随亮度增高而达到最大。
所有的室内照明，都是按明视觉条件设计的。
当适应亮度处在0.03～3cd/m2之间时，眼睛处于明视觉和暗视觉的中间状态，称为中间视觉。
一般道路照明的亮度水平，相当于中间视觉的条件。
4、视觉形成的过程：a光源发出光辐射；b外界景物在光照射下产生颜色、明暗和形体的差异，相当于形成二次光源；c二次光源发出不同强度、颜色的光信号进入人眼瞳孔，借助眼球调视，在视网膜上成象；d视网膜上接受的光刺激（即物象）变为脉冲信号，经视神经传给大脑，通过大脑的解释、分析、判断而产生视觉。
5、视野：当头和眼睛不动时，人眼能察觉到的空间范围。
单眼视野在垂直方向的角度约130°，水平方向约180°；双眼视野较小一些，约占总视野中120°的范围。
视线周围1～1.5°内的物体能在视网膜中心凹成象，清晰度最高，这部分叫中心视野；目标偏离中心视野以外观看时，叫周围视野。
建筑光环境设计
建筑光环境设计在建筑设计中，光环境的创造是提升空间品质、营造氛围和提高使用舒适度的关键因素之一。
良好的光环境设计不仅能够节约能源，还能对人们的身心健康产生积极影响。
本文将探讨建筑光环境设计的基本概念、原则及其在现代建筑设计中的应用。
基本概念建筑光环境设计是指在建筑设计过程中，通过合理规划和设计自然光和人工照明系统，以达到适宜的光照水平、光色温度和光线分布，从而满足人们视觉舒适性、健康和功能性的需求。
它包括自然采光设计和人工照明设计两个重要组成部分。
设计原则- 充分利用自然光：自然光是最理想的光源，它能够提供动态变化的光照效果，同时减少能源消耗。
设计时应考虑窗户的大小、位置和遮阳设施，以优化自然光的使用。
- 平衡光照强度：避免过强或过弱的光照，以免造成视觉不适或能源浪费。
合理的光照强度有助于提高工作效率和生活质量。
- 考虑光色温度：不同场合需要不同色温的光源。
例如，办公室适合使用接近日光的色温以保持警觉性，而住宅区则适合使用较暖色温以营造温馨氛围。
- 避免眩光和阴影：设计时应注意避免直接或间接眩光，同时考虑室内外物体的阴影对光环境的影响，确保光线均匀分布。
应用实例自然采光设计在现代办公建筑设计中，通过设置天窗和采用透光材料，可以将自然光引入室内深处，减少对人工照明的依赖。
例如，某绿色办公大楼采用了可调节遮阳系统，根据日照角度自动调整，既保证了充足的自然采光，又避免了强烈日照带来的不适。
人工照明设计在商业空间设计中，通过分区照明和场景模式设置，可以创造出多样化的光环境，满足不同功能区域的需求。
比如，商店入口区域采用高亮度照明吸引顾客，而休息区则使用柔和的灯光营造出放松的氛围。
结论建筑光环境设计是一门综合性很强的学科，它要求设计师不仅要有艺术感和创新意识，还需要掌握相关的技术知识。
通过精心设计的光环境，可以极大地提升建筑空间的品质和使用者的体验。
随着科技的发展和人们对健康生活品质的追求，建筑光环境设计将持续成为建筑设计领域的一个重要研究方向。
建筑光环境基础
光度单位
物理亮度（或亮度） 表观亮度（或明亮度）
光度单位
照度和亮度的关系：光源亮度和它形成 的照 度间的关系。 立体角投影定理：E=Lα Ω cosi 适用于光源尺寸相对于它和被照点距离较 大时。
照明设计
在以前的几个世纪里，天黑以后的照明靠白炽 光源，火炬、蜡烛、油灯和以后的煤气灯。按 照今天的标准，表现的机会受到了限制。在最 近100多年照明技术的突飞猛进，深刻地影响 着我们的生活。灯的亮度可以调节，使用适宜 的设备，可改变光线的方向、颜色，可以通过 电线在离电站很远的地方使用，同时人们也可 以 控制使用他们的时间。为了适应人们对灯 的不断增长和变化的需要，灯的效率不断得到 改进，种类也在不断增多。因此，照明设计的 内容是广泛的。
视觉活动特点
6.适应功能 暗适应:从明亮的空间突然进入到黑暗的空间里时， 我们的眼睛就会暂时变成失明的状态，这时因为 眼睛不能同时适应明暗的两个极端。虽然有数分 钟的适应时间，眼睛就能适应黑暗，但是，要完 全适应大概需要有30分钟的调节时间。 色适应：当眼睛适应了某一个特定的光色之后， 就会暂时性地对该光的感度变弱，反之，处在补 色关系上的色光，只需数分钟的时间，就可以看 清楚。
感光细胞
接受光刺激
锥体细胞 ：集中在视网膜的中央部位，称为 “黄斑”的黄色区域 。 功能特征：在明亮环境下对色觉和视觉敏感度起 决定作用，这时能分辨物体的细部和颜色，并对 环境的明暗变化做出迅速的反应，以适应新的环 境。 杆体细胞 ：在中央窝处几乎没有杆体细胞，自 中央窝向外，其密度迅速增加，在离中央窝20º 附近达到最大密度，然后又逐渐减少。 功能特征：在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用， 虽然可以看到物体，但不能分辨其细部和颜色， 对明暗变化的反应缓慢。
土木建筑工程：建筑光环境知识学习(三)
土木建筑工程：建筑光环境知识学习（三）1、填空题（）：是否节能、是否改善了建筑内部环境的质量。
正确答案：采光原则2、问答题在空调系统中，为了减少照明发热量所产生的冷负荷，照明设计应如何考虑。
正确答案：设计中应将照（江南博哥）明、声学和空调设施综合在一起考虑，可得到较好的节能效果，即把照明器材与空调回风功能紧密结合起来，使灯具产生的热量通过回风系统带走大部分热量，并使这些热量不进入被空调空间，从而达到减小空调设备负荷，同时又使荧光灯处于最佳工作状态，提高光效并节约能量3、单选从视野中心往外（）°范围，视觉清晰度最好，称“近背景视野”，这是观看物体总体时最有利的位置。
A、1B、10C、20D、30正确答案：D4、单选舒适光环境要素不包括下面哪一项？（）A、适当的照度水平B、舒适的亮度比C、适宜的色温与显色性D、合适的亮度正确答案：D5、单选下面哪个单位是光通量的单位？（）A、流明B、坎德拉C、勒克斯D、熙提正确答案：A6、填空题（）是指全阴天条件下，室内测量点直接或间接接受天空扩散光所形成的水平照度与室外同一时间不受遮挡的该天空半球的扩散光在水平面上产生的（）。
正确答案：采光系数、照度比值7、填空题天然光照度随着（）和（）的增加而增加，如拉萨、西宁地区照度较高；随着（）的增加而减少，如宜宾、重庆地区。
正确答案：海拔高度、日照时数、湿度8、填空题()是能被人眼所感到的那一部分辐射能，波长范围为（），不同波长的光在视觉上形成不同的颜色。
正确答案：可见光、380～780nm9、填空题全云天是指天空全部被云层遮盖的天气，也称（）。
正确答案：全阴天10、填空题人工光源分为（）源和（）两大类。
正确答案：热辐射光、气体放电光源11、填空题视觉敏锐度（医学上称视力）：人凭借视觉器官感知物体的细节和形状的（），它等于刚刚能分辩的视角倒数，它表示视觉系统分辩细小物体的能力。
这一能力与（）（）均有关系。
正确答案：敏锐程度、个人、视看条件12、填空题（）只是说明了光源的发光能力，并没有表示出光源所发出光通量在空间的分布情况，（）则说明了光通量在空间的分布情况。
建筑知识：健康建筑中的光线环境设计
建筑知识：健康建筑中的光线环境设计健康建筑是指在设计、建造或改造建筑时，考虑人体健康和舒适度的影响因素，使人们在室内环境中获得更好的舒适、安全、健康的生活和工作体验。
光线环境设计是健康建筑中重要的一环，它直接影响到人类的生理和心理健康。
本文将从光线环境设计的概念、影响因素、设计原则和实现方法四个方面进行阐述。
一、光线环境设计的概念光线环境设计指的是在室内设计时，针对不同用途的房间，尽可能地将自然光引入室内。
从而达到减少人们使用人工照明的时间，使人们感到更加舒适自然的目的。
其核心就是要让室内的光照达到最佳的舒适度。
二、光线环境设计的影响因素1.建筑朝向优先选择南北朝向建筑，因为南北朝向可以让建筑获得更多阳光；而东西朝向则会因为阳光直接照射，使室内温度过高或过低。
2.窗户设计在选择窗户的大小和样式时，要根据房间的大小和用途来确定。
越大的窗户通常会有更好的采光效果，但也需要根据房间的朝向来确定窗户的大小。
3.家具和墙面颜色家具和墙面的颜色也会对室内光线环境产生影响。
深色的颜色会吸收更多的光线，而浅色则会反射更多的光线，增强采光的效果。
因此要选择浅色、亮色的家具和墙体颜色。
4.建筑材料的选择建筑材料的颜色、质感等也将影响室内光线的散射、反射及吸收。
因此，在材料的选择上，要尽可能地选择颜色较浅、光泽度较高的材料。
三、光线环境设计的设计原则1.充分利用自然光光线环境设计的设计原则是充分利用自然光线，增加室内的着光度，降低室内照明用电量。
2.合理布置灯光室内照明要合理布置，使灯光灵活、易于调节；另外，灯光应以准确的照度和色温为基础，达到舒适、安全、适用的照明效果。
3.注意室内空气质量室内环境的空气质量对健康有很大影响，设计时应注意加强新风通风系统和保持通风口的畅通。
四、光线环境设计的实现方法1.布置白色（或浅色）墙壁、天花板、地板等表面白色能够有效地反射光线，使光线更好地在室内扩散，增加室内的明度。
因此，在墙壁、天花板和地板的选择上，应该优先选择白色的材料。
建筑光环境
反射系数 0.5 1m 3m
I 1800 E 2 reflectance 2 背景的亮度差与 背景亮度之比。
L0 Lb Lb L Lb
C
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
各类建筑的照明功率密度值不宜大于规范规定。 如学校建筑照明功率密度值不应大于下表
房间或场所 教室、阅览室 实验室 照明功率密度（W/m2） 对应照度值 300 300
美术教室 多媒体教室
现行值 11 11 18 11
目标值 9 9 15 9
500 300
4.3 天然采光
一、天然光源的特点 二、 天然光环境的评价方法 采光系数 三、我国的光气候特点与光气候分区 四、 不同采光口形式
53
一、人工光源
1 电光源性能指标
白炽灯:利用电流通过细钨丝所产生的高温而
发光的热辐射光源 光效低 色偏红
灯丝高温(2300 K以上) ，高亮 度，有眩光 寿命短
无频闪现象
调光性好
耐频繁开关
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卤钨灯：普通白炽灯丝在高温下会造成钨的气化，气化后的钨
粒子附着在灯的玻璃壳内表面，使之透光率下降 将卤族元素，如碘、溴等充入灯泡内，它能和游离的钨化和生成 气态的卤化钨，这种化合物很不稳定，在靠近灯丝是会发生分解， 分解出的钨重新附着在 灯丝上，消除了灯泡的黑化
• 而作业面邻近周围的照明均匀度不应小于0.5。
• 房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的 照度值不宜低于区域一般照明照度值的1/3。
国际照明委员会CIE对不同作业和活动推荐的照度
作业或活动类型
室外入口区域 短暂停留交通区
建筑光学基本知识
01
假设在表面的一点处有面元dS(图中线AB)，与dS的法线成θ 角方向的发光强度为dIθ ，则dS在这方向的正投影面积为dSCOSθ (图中线CD)。这时眼睛看到的dS上的亮度L为
2、光亮度和视亮度
02
(cd/m2)
式中的亮度称为光亮度（物理亮度），它是一个客观物理量。我们所感受到的物体明亮程度除了与物体表面亮度有关外，还与我们所处的环境的明暗程度有关，称为表观亮度。亮度的主观量，称为视亮度或主观亮度。它是一个心理量，没有量纲。因此光亮度和视亮度是有区别的。
(六)光视效能 眼睛在可见光的范围内眼睛对每一波长的感受性也不是均等的。眼睛对某一波长的光的敏感度称为光视效能。对波长为555nm的黄绿光，眼睛的感受性最高。国际照明委员会(CIE)根据大量的实验结果，将视亮度感觉相等的波长为λm和λ的两个辐射通量之比，定义为波长λ的单色光的光谱光视效率(也称视见函数)，以V(λ)表示。 λm选在最大比值等于1处，即λ＝555nm处， V(λ) ＝l，其他波长的V(λ)均小于l。这就是明视觉光谱光视效率。在较暗的环境中(适应以λ＝510nm的蓝绿光最为敏感．按照这种特定光环境条件确定的V(λ)函数称为暗视觉光谱光视效率。
为以P点为顶点的dS1所张的立体角
则S1在P点处产生的照度为:
进行积分后得到:
进行换算后得到:
表明发光面在受照面上产生的照度，仅与发光面的亮度及其在受照面上的立体角投影有关，而与发光面的面积的绝对值无关。S1和S1COSα的面积不同，但由于它们对受照面形成的立体角投影相同，因此只要它们的亮度也相同，它们对S2形成的照度就会一致。
第二节 光度量 光环境的设计与评价离不开定量的分析和说明，这就需要借助于一系列的物理度量来描述光源与光环境的特征。常用的光度量有光通量、照度、发光强度和亮度。 一、光通量 Φ 光通量是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能通量(辐射功率)。根据这—定义，光通量可以由辐射通量及V(λ)函数导出：
建筑光学基本知识点总结
建筑光学基本知识点总结一、光的基本性质。
1. 光的本质。
- 光是一种电磁波，其波长范围在380 - 780nm之间的电磁波能引起人眼的视觉，称为可见光。
- 光在真空中的传播速度为c = 2.99792458×10^8m/s，在空气中的速度近似等于真空中的速度。
2. 光的度量。
- 光通量（varPhi）- 定义：人眼对光的感觉量为光通量，单位为流明（lm）。
- 例如：一个100W的白炽灯发出的光通量约为1250lm。
- 发光强度（I）- 定义：光源在某一方向上单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。
I=(varPhi)/(ω)，其中ω为立体角。
- 点光源向四周均匀发光时，在球心处发光强度I=(varPhi)/(4π)。
- 照度（E）- 定义：被照面单位面积上接受的光通量，单位为勒克斯（lx）。
E = (varPhi)/(A)，A为被照面面积。
- 例如：晴天中午室外地面照度可达100000lx，而夜间室内照度可能只有50 - 100lx。
- 亮度（L）- 定义：发光体（反光体）表面在某一方向上单位投影面积单位立体角内发出（反射）的光通量，单位为坎德拉每平方米（cd/m^2）。
- 对于漫反射表面，L=(ρ E)/(π)，其中ρ为漫反射系数。
3. 光的传播。
- 直线传播。
- 光在均匀介质中沿直线传播，这是小孔成像等现象的原理。
- 反射。
- 分为镜面反射和漫反射。
- 镜面反射：反射光线遵循反射定律（入射角等于反射角），光滑表面如镜子的反射属于镜面反射。
- 漫反射：反射光线向各个方向，粗糙表面的反射为漫反射，多数建筑材料表面的反射接近漫反射。
- 折射。
- 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
折射定律为n_1sinθ_1 = n_2sinθ_2，其中n_1、n_2为两种介质的折射率，θ_1、θ_2为入射角和折射角。
- 全反射。
- 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。
什么是建筑的光环境设计
什么是建筑的光环境设计当我们走进一座建筑，无论是宏伟的教堂、温馨的住宅还是现代化的办公楼，光线总是在不经意间影响着我们的感受和体验。
那么，究竟什么是建筑的光环境设计呢？简单来说，建筑的光环境设计就是通过科学合理地规划和安排建筑内部与外部的光线，以达到满足人们视觉需求、营造舒适氛围、提高空间功能和展现建筑美感的目的。
光对于建筑，就如同灵魂对于躯体。
良好的光环境设计能够让建筑“活”起来，赋予其独特的魅力和生命力。
在白天，自然光透过窗户、天窗等进入建筑内部，为人们带来明亮和温暖；而在夜晚，人工照明则成为主角，通过巧妙的布置和调控，展现出建筑不同的风貌。
从功能角度来看，光环境设计首先要满足人们在建筑中的各种活动需求。
比如在阅读区域，需要足够明亮且均匀的光线，以避免眼睛疲劳；在会议室，要保证光线能够清晰地照亮每个参与者的面部，便于交流和沟通；在厨房操作区，合适的光线可以帮助我们更准确地判断食材的颜色和状态。
同时，光环境设计也对人的心理和生理产生着重要影响。
过于强烈或昏暗的光线可能会导致人的情绪波动、疲劳甚至健康问题。
例如，在医院的病房中，柔和而温暖的光线能够给患者带来安心和舒适的感觉，有助于病情的恢复；而在学校的教室里，充足而均匀的自然光能够提高学生的注意力和学习效率。
在营造氛围方面，光环境设计更是发挥着关键作用。
通过控制光线的颜色、强度和方向，可以打造出不同的氛围和情感体验。
比如，在餐厅中，使用暖黄色的灯光可以营造出温馨浪漫的用餐环境；在商场的展示区，集中而明亮的光线能够突出商品的特点，吸引顾客的注意力。
在建筑的外部，光环境设计同样不可或缺。
夜景照明可以让建筑在夜晚成为城市的一道亮丽风景线，提升城市的整体形象。
通过对建筑轮廓、立面和重点部位的照明设计，可以突出建筑的独特造型和风格，使其在夜晚展现出与白天不同的魅力。
为了实现理想的光环境设计，设计师需要综合考虑多方面的因素。
首先是建筑的朝向和周围环境。
不同朝向的建筑接收到的自然光强度和角度不同，需要根据实际情况进行合理的开窗和遮阳设计。
建筑环境学光环境
建筑环境学光环境光环境是建筑环境学中的重要组成部分，也是对用户空间体验产生影响的关键因素之一。
了解建筑环境学光环境有助于我们更好地设计和建造空间。
光环境与建筑建筑环境学中的光环境包括室内和室外的自然光、室内照明和建筑元素的反射与折射光等。
对于建筑师和室内设计师来说，光环境是设计和构建建筑空间的重要元素之一。
光环境不仅会影响建筑内的基本功能，如工作和学习，还会直接影响人们的情绪、视觉体验和生活质量。
因此，充分理解光环境对于建筑的设计和构建至关重要。
光环境良好的建筑空间不仅可以让人们更加愉悦地生活和工作，还可以提高建筑的可持续性和效率。
光环境的要素光环境的要素主要包括光的颜色、强度、分布、质量和空间关系等。
这些因素会直接影响人们的视觉和情感体验。
光的颜色光的颜色是光环境的一个重要要素。
我们对任何一个物体的颜色感受都来源于这个物体反射、吸收和折射的光线中的色光。
在建筑室内和室外，对于人们的视觉感知，不同颜色的光有不同的效果，可以产生不同的情感体验。
因此，我们需要在设计和建筑中选择合适的颜色光源。
光的强度光的强度是指光的亮度和光照强度。
它直接影响人们的视力和情感体验。
光强过弱会影响人的视力和工作效率，而光强过强会刺激人的视神经，引发视觉疲劳和不适感。
光的分布光的分布是指光在建筑空间中分布的均匀程度。
光的分布不均会影响人们的视觉和情感体验，而均匀的光线分布可以给人带来更加舒适自然的感受。
光的质量光的质量包括色温、色彩还原指数、光源寿命等等。
这些因素都是影响光的质量的关键因素。
色温和色彩还原指数直接影响到人们对于光源色彩的感知和舒适度。
空间中的光空间中的光是指光与空间的关系。
在建筑设计和建造中，我们需要根据不同建筑的特点、功能和使用者的需求来选择合适的光学方案，以达到更好的空间效果。
建筑光环境的设计和控制建筑光环境的设计和控制是建筑环境学中的关键问题之一。
设计和控制好光环境可以提高建筑空间的可持续性和效率，同时也可以增强用户视觉体验和情感体验。
第一章光环境基本知识1-2节
3、视野 人双眼不动的视野范围为：水平面180°；垂直 面130°，上方为60°，下方为70°。
双眼视野剖面
—— 中心视场：黄斑区对应的角度约为2°，即视线上 下约1°。具有最高的视觉敏锐度，能分辨最微小的细 部，提供最佳的颜色响应。——锥状细胞多 —— 视觉清楚区域：视线上下约30°范围，观看物体总 体有利的位置。 站在距离被观 察物高度2～ 1.5倍的位置， 能处于视觉清 楚区域内
电磁波谱
“光”的波长特性： 光 的波长特性： 特性 —— 不同波长的光在人眼中形成不同的颜色感觉。 不同波长的光在人眼中形成不同的颜色感觉。 颜色感觉 —— 不同波长的光引起的视觉明亮程度不同。 不同波长的光引起的视觉明亮程度不同。 明亮程度不同
二、人眼的构造
人眼的构造
角膜 透明外膜，光线由此进入。 虹膜 根据光线强弱水平开闭的 彩色隔膜。 瞳孔 虹膜中间的孔——光圈， 调节进光量的大小。 水晶体 瞳孔后扁球形弹性透明 体——透镜，根据远近视觉调 节光线并聚焦在视网膜上。 人眼的构造
物理亮度与表（主）观亮度 亮度反映物体表面 的物理特性；而主观所 感受到物体明亮程度， 除与物体表面亮度有关 外，还与所处环境明暗 程度有关。为区别这两 种不同亮度概念，常将 前者称为“物理亮度”， 后者称为“表（主）观 亮度”。
五、照度与发光强度的关系（点光源） 一个点光源在被照面上形成的照度，与光源在这个 方向上的发光强度，遵循“距离平方反比定律”。 E = I / r2
cosα=2/(22+12)1/2
六、照度与亮度的关系（线光源）
照度与亮度的关系是指光源亮度和在被照面上所形成的 照度间的关系，遵循“立体角投影定律”。
E=LαΩ cosθ
在发光面上取微元dA dA,可视为点光 dA 源。被照面上形成照度：
第七讲 建筑光学基本知识
第七章第一节建筑光学基本知识一.概述1.光环境光是一种电磁辐射能，人类的生活离不开光，人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中约有８０％来自视觉器官。
在生产、工作、学习场所，良好的光环境可以振奋人的精神，提高工作效率和产品质量，保障人身安全和视力健康；在娱乐、休息、公共活动场所，光环境的首要作用，在于创造舒适优雅、活泼生动，或庄重严肃的环境气氛，对人的情绪状态、心理感受产生积极的影响。
建筑师的任务之一，就是要为人们创造优良的光环境。
2.《建筑光学》主要内容：1.光环境与视觉2.光与颜色的基本概念3.空间光环境设计和光环境质量评价4.天然光环境（一）－－昼光光源与采光5.天然光环境（二）－－天然光环境设计6.人工光环境（一）－－电光源与照明装置7.人工光环境（二）－－人工光环境设计二.眼睛与视觉（一）眼睛的构造和视看过程1.瞳孔：虹膜中央的圆形孔，它可根据环境的明暗程度，自动调节其孔径，以控制进入眼球的光能数量。
2.水晶体：一扁球形的弹性透明体，它受睫状肌收缩或放松而改变形状和屈光度，使远近不同的外界景物都能在视网膜上形成清晰的影像。
3.视网膜：光线经过瞳孔、水晶体在视网膜上聚焦成清晰的影像。
4.感光细胞：分为锥状细胞和杆状细胞两种，它们处在视网膜最外层上，接受光刺激。
锥状细胞在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起决定作用，它能分辨出物体的细部和颜色，并对环境的明暗变化作出迅速的反应；杆状细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用，它虽能看到物体，但不能分辨其细部和颜色，对明暗变化的反应缓慢。
（二）人眼的视觉特点1.颜色感觉在明视觉时，人们对于380nm—780nm范围内的电磁波引起不同的颜色感觉。
2.光谱光视效率人眼观看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。
人眼的这种特性常用光谱光视效率曲线( )来表示。
如图，它表示获得相同视觉感觉时，波长和波长的单色光辐射通量的比。
λm选在视感最大值（明视觉：λm=555nm，暗视觉：λm=507nm）v(λ)=φm/φv(λ)——光谱光视频率φm和φ——波长分别为λm、λ的辐射通量（相同视觉感觉）3.视野范围受到感光细胞在视网膜上的分布状态以及眼眉、脸颊的影响，人的头部不动时人眼的视看范围为：水平面1800，垂直面1300，上方为600，下方为700。
8第八章建筑光环境
第八章建筑光环境建筑光环境是建筑环境中的一个非常重要的组成部分。
人们对光环境的需求与所从事的活动有密切关系。
在进行生产、工作和学习的场所，适宜的照明可以振奋人的精神、提高工作效率、保证产品质量、保障人身安全与视力健康。
因此，充分发挥人的视觉效能是营建这类光环境的主要目标。
而在居住、休息、娱乐和公共活动的场合，光环境的首要作用则在于创造舒适优雅、活泼生动或庄重严肃的特定环境气氛，使光环境对人的精神状态和心理感受产生积极的影响。
建筑照明能耗在建筑能耗中也占据了重要的份额。
国内外的统计数据都表明，在现代的办公建筑与大型百货商场，照明能耗均约占整个建筑能耗的三分之一左右。
因此，在保证满足室内光环境要求的条件下，最大限度地降低照明能耗，对于减少建筑总能耗，降低高能耗所导致的污染排放具有非常重要的社会意义和经济效益，也是建筑设备工程专业的重要的任务。
为了创造令人满意的室内光环境，同时又要避免过高的建筑能耗，就必须充分了解不同类型的采光、照明设备与方法的性能特点与能耗特点。
本章介绍了建筑光环境有关的基本概念和理论，此外，对照明、采光设备、控光材料、照明形式、计算方法等也有介绍，以期读者对光环境的设计原理有正确的了解，并初步掌握光环境的设计与控制方法。
第一节光的性质与度量光是以电磁波形式传播的辐射能。
电磁辐射的波长范围很广，只有波长在380nm至760nm的这部分辐射才能引起光视觉，称为可见光（简称光）。
波长短于380nm的是紫外线、x射线、 射线、宇宙线；长于760nm的有红外线、无线电波等等。
它们与光的性质不同，人眼是看不见的（图8-1）。
图8-1 辐射波谱不同波长的光在视觉上形成不同的颜色，例如700nm 的光呈红色，580nm 呈黄色，470nm 呈蓝色。
单一波长的光呈现一种颜色，称为单色光。
日光和灯光都是由不同波长的光混合而成的复合光，它们呈白色或其他颜色。
将复合光中各种波长辐射的相对功率量值按对应波长排列联结起来，就形成该复合光的光谱功率分布曲线，它是光源的一个重要物理参数。
建筑光环境-网络
（1）建筑光环境的基本知识主要包括如下内容•光的基本属性光是以电磁波形式传播，并能为人眼感觉到的那一部分辐射能，其波长范围为380～780nm。
光的强度由发光强度及亮度描述，光的色彩由色温描述。
•光的基本描述参量光通量：以人眼为基准，对光的感觉量的描述参量, 常用符号Ф表示,单位流明(lm)。
发光强度：表征光源在空间的光通量分布状况，即光通量的空间分布密度，常用符号I表示，单位坎德拉（cd）。
照度：对于被照面而言，表征落在其单位面积上的光通量程度，即表示被照面上的光通量密度，常用符号E表示，单位勒克斯(Lux 或lx)。
亮度：表征发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度，或人眼所看到发光体的明亮程度。
常用符号L表示，单位坎德拉·平方米 (cd/m2)。
•材料的光特性在光的传播过程中，遇到各种材料、当介质发生变化时，入射光通量中的一部分被反射，一部分被吸收，一部分可能透过介质进入另一侧的空间。
反射，吸收和透射光通量与入射光通量之比，分别为光反射比、光吸收比、光透射比。
用以表征材料对光的作用状况。
材料对光的两种特殊作用方式。
光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现定向反射现象。
光线射到透明材料上则产生定向透射。
半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射，使光线分散在更大的立体角范围内。
当反射或透射的光线满足朗伯余弦定律时，其反射或透射分别称为均匀扩散反射或均匀扩散透射。
•人眼的视觉特性人眼在观看同样功率的可见辐射时，对于不同波长，感觉到的明亮程度不一样。
人眼的这种特性常用国际照明委员会的光谱光视效率（Vλ）曲线来表示。
明暗视觉表示人眼的两种视觉状态。
明视觉是指在明亮环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力强，能够辨认物体的细节，具有颜色感觉。
暗视觉是指在黑暗环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力弱，只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物体的细节。
•光的危害眩光就是在视野中，由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以至引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。
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·光的基本属性 光是以电磁波形式传播，并能为人眼感觉到的那一部分辐射能，其波长范围为380～780nm。光的强度由发光强度及亮度描述，光的色彩由色温描述。
·光的基本描述参量
光通量：以人眼为基准，对光的感觉量的描述参量, 常用符号Ф 表示,单位流明(lm)。
·材料的光特性
在光的传播过程中，遇到各种材料、当介质发生变化时，入射光通量中的一部分被反射，一部分被吸收，一部分可能透过介质进入另一侧的空间。反射，吸收和透射光通量与入射光通量之比，分别为光反射比、光吸收比、光透射比。用以表征材料对光的作用状况。
材料对光的两种特殊作用方式。光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现定向反射现象。光线射到透明材料上则产生定向透射。 半透明材料使入射光线发生扩散透射，表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射，使光线分散在更大的立体角范围内。当反射或透射的光线满足朗伯余弦定律时，其反射或透射分别称为均匀扩散反射或均匀扩散透射。
发光强度：表征光源在空间的光通量分布状况，即光通量的空间分布密度，常用符号I表示，单位坎德拉（cd）。
照度：对于被照面而言，表征落在其单位面积上的光通量程度，即表示被照面上的光通量密度，常用符号E表示，单位勒克斯(Lux 或lx)。
亮度：表征发光体在视线方向上单位投影面积发出的发光强度，或人眼所看到发光体的明亮程度。常用符号L表示，单位坎德拉度很高，往里则迅速下降。当窗的位置提高后，虽然靠近窗口处照度下降，但离窗口远的地方照度却提高不少，均匀性得到很大的改善。侧窗的有效采光范围为窗高的3～5倍。
影响房间横向采光均匀性的主要因素是窗间墙。窗间墙越宽，横向均匀性越差。
天然采光、人工照明的基本知识
（1）天然采光的基本知识主要包括如下内容：
·天然光的组成 通常到达地表的天然光由太阳直射光和天空扩散光两部分组成。在全云天的情况下，室外天然光只有天空扩散光。 全云天的亮度分布和水平面照度的关系。
全云天亮度分布相对稳定,不受太阳位置的影响。全云天时天顶亮度(Lz)最大,为地平线附近天空亮度的3倍。
·人眼的视觉特性
人眼在观看同样功率的可见辐射时，对于不同波长，感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种特性常用国际照明委员会的光谱光视效率（Vλ）曲线来表示。
明暗视觉表示人眼的两种视觉状态。明视觉是指在明亮环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力强，能够辨认物体的细节，具有颜色感觉。暗视觉是指在黑暗环境中，人眼对外界亮度变化的适应能力弱，只有明暗感觉而无颜色感觉，也无法分辨物体的细节。
·室外环境照明设计需考虑的主要方面和手法
处理室外环境照明时，要结合室外环境特征、使用功能或功能分划区结构形式等实际条件，结合地域文化的要素，对光的分布、明暗构图及视觉景观中心作出统一的规划，利用灯具自身的艺术性、灯具的规律布置方式以及光色、亮度、光斑图案的合理调控等手法，使之形成舒适宜人的光环境。同时还需注意限制眩光、节能及选择合理的灯具。
·主要照明的方式 功能照明的主要方式有：一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明。
照明设计标准的主要方面
照明数量：照明设计标准就是根据识别物体的大小、物件与背景的亮度对比，识别物体本身的亮度等因素确定相关的标准值。
照明质量：考虑到有利于视功能、舒适感、安全与适宜的亮度分布等方面，包括眩光、颜色、扩散、方向性、均匀度、亮度和亮度对比等技术方面的要求。
·光的危害
眩光就是在视野中，由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以至引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。
根据眩光产生的来源，可分为直接眩光、反射眩光和光幕眩光。根据眩光对视觉的影响程度，又可分为失能眩光和不舒适眩光。降低视觉功效和可见度的眩光称为失能眩光。而引起不舒适感觉，但并不一定降低视觉功效和可见度的眩光称为不舒适眩光。不舒适眩光会影响人们的注意力，长时间就会增加视觉疲劳。
采光设计的主要步骤：收集设计要求、条件和环境方面等的基础资料，选择采光口形式，确定采光口位置及可能开设的窗口面积，估算采光口尺寸，布置采光口。
采光计算原理：这种计算方法是根据有关数据查出相应的理想条件下的采光系数值。然后按实际情况考虑各种影响因素，加以修正而得到室内最暗处的采光系数值。
（2）发光强度与照度的关系 点光源在一表面上形成的照度与它在这一方向上的发光强度成正比，和入射光线与被照面法线形成的夹角余弦成正比，和它到被照面的距离成反比。
（3）亮度与照度的关系 亮度与照度之间的关系常用的立体角投影定律来表述。它表示某一亮度为Ｌα的发光表面在被照面上形成的照度，是这一发光表面的亮度Ｌα与该发光表面在被照点上形成的立体角Ω在被照面的投影（Ωcosθ）的乘积。 1N411034
·常用天窗的采光特性
矩形天窗、横向天窗和锯齿型天窗相当于提高位置(安装在屋顶上)的高侧窗，光特性与高侧窗相似。采光系数最高值一般在5%～7% 以内。
平天窗由于不需安装天窗架，简化结构。平天窗采光效率高，而且更易获得均匀的照度。
·采光设计的主要步骤和采光计算原理
·室内照明设计需考虑的主要方面和手法
处理室内环境照明时，必须充分估计到光的表现能力。要结合建筑物的使用要求、建筑空间尺度及结构形式等实际条件，对光的分布、光的明暗构图、装修的颜色和质量作出统一的规划，利用灯具自身的艺术性或灯具的规律的布置方式，在满足使用功能的基础上，使之达到预期的艺术效果，并形成舒适宜人的光环境。
（2）人工照明的基本知识主要包括如下内容：
·光源的主要类别 热辐射光源,主要包括白炽灯和卤钨灯。
气体放电光源,主要包括荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、钠灯、氙灯等。
·光源特性的主要描述参量
色温：某一光源的光色与某一温度下的完全辐射体的光色完全相同时，完全辐射体的温度表示该光源的光色。
·采光标准 采光标准从采光数量和采光质量两个方面对天然采光提出要求。
采光数量是根据视觉工作的精细程度，划分为五个等级，并依据采光的形式用采光系数的形式给出标准值。
采光系数是室内给定水平面上某一点的由全云天天空漫射光所产生的照度和同一时间同一地点, 在室外无遮挡水平面上由全阴天天空漫射光所产生的照度的比值。 采光质量包括采光均匀度、眩光的控制、合适的亮度比等方面。
显色指数：光源的显色性用显色指数来表示。即在该光源下人眼分辨物体真实颜色的程度。即用某一光源和标准光源照明时，在适当考虑色适应状态下，物体的心理、物理色符合程度。 此外还有发光效率、平均寿命等技术参量。
·灯具光特性的主要描述参数
配光曲线：任何光源或灯光处于工作状态，就向周围投射光通量。把灯具各方向的发光强度在三维空间用矢量表示出来，把终端连接起来 ，构成一封闭的光强体。当光强体被通过Z轴线的平面截割时，在平面上获得一封闭的交线。此交线以极坐标的形式绘制在平面图上，就是灯具的配光曲线。 此外还有遮光角、灯具效率等技术参量。