人机工程学 第七章 3光和振动环境
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>2000
室外入口 交通区 非连续工作房间（贮藏、衣帽间） 有简单视觉要求（粗加工、讲堂） 中等视觉要求（办公室、控制室） 较高视觉要求（缝纫、绘图室） 难度很高视觉作业（精密加工、颜色辨别） 特殊要求的作业（手工雕刻） 极精细视觉作业（微电子装配、外科手术）
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第三节 光环境
• 例题：大学生公寓的公共盥洗室，面积30m2，拟采用 直管荧光灯照明，试根据合理的照度要求，确定荧光 灯的瓦数和盏数。
() Pw ()V ()
• 对于复合光：
780
380 Pw ()V ()d
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第三节 光环境
• 光通量的法定计量单位为流明（lm, lumen）。在人眼 最敏感的波段（λ=555nm）内，1lm的光通量相当于 0.0015W/m2的发光功率。
• ② 发光强度：也称为光强度,在数值上等于单位立体 角内的光通量,单位为坎德拉(cd)
• 光的质量是指光的稳定性和均匀性、光色效果和是否有 眩光等。
• ① 光的稳定性和均匀性：光的稳定性是指照度在设计
的光强度内应保持恒定的值，不产生波动、不发生频闪。
光的均匀性是指照度和亮度在某一作业范围内相差不大，
分布均匀适度。
室内亮度比最大允许值
条件
办公室、学校
工厂
观察对象与工作面间 观察对象与周围环境间
• 工作面照度选择：洗脸、洗衣服对视觉的要求大体属 于“一般作业”的类型，故选择：照度=150lx （150lm/m2）。
• 工作面上的总光通量： 总光通量=照度×面积 =150×30=4500lm
• 荧光灯的光效系数：即荧光灯每瓦功率能对工作面提 供的光通量，60lm/W。
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第三节 光环境
色温具有心理效应。色温越高显得发蓝，感觉越冷； 温度较低时则显得发红，感觉越暧。
色温（K） >5000
3300 – 5000 <3300
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感觉 冷
中间 暖
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第三节 光环境
常用的主要光源的色温
主 要光 源
太阳（地表面） 月亮 蜡烛
煤油灯 钨丝白炽灯（10瓦） 钨丝白炽灯（100瓦）
光源
显色指数
光源
显色指数
日光 白炽灯 白色萤光灯 日光色荧光灯光灯 高显色荧光灯 水银灯
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100（最好） 97 65 77 95 23
氙灯
94
高压钠灯
29
金属卤化物灯
65
高显色金属卤化物灯 92
荧光水银灯
44
镝灯
90
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第三节 光环境
第三节 光环境
• 本节课我们将学习： • 一、光的度量与光的质量 • 二、光环境设计的一般原则 • 三、照明对作业的影响 • 四、照明标准
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第三节 光环境
• 一、光的特性 • 光是以电磁波形式传播的辐射能。
可见光：380nm—780nm 紫外端：<380nm 红外端： >780nm
荧光灯（白色） 荧光灯（日光灯） 荧光灯（暖白色） 高压钠灯（400瓦） 镝 灯（1000瓦）
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色 温（K）
4000－5000 4125 1925 1920 2400 2740 4500 6500 3500 2000 4300
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第三节 光环境
一般色温低的光源在照度较低时使人感到舒适；而色温高 的光源在照度较高时使人感到舒适。
示
•
E= Ф /S
• 式中：E—照度，勒克司（lx，lux）或流明平方米
(lm/m2)
• ④ 灯的光效系数：光源消耗1瓦功率所能产生
的光通量的流明数。
• 光源的光效系数用lm/W（流明/瓦）表示。
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国际照明委员会对不同的作业工作面的照度
照度范围（lx）
作业类型
20—30—50 50—75—100 100—150—200 200—300—500 300—500—750 500—750—1000 750—1000—1500 1000—1500—2000
•
I= Φ /Ω
• 式中：I—发光强度（cd）；Φ—光通量（lm）；Ω— 立体角（sr），整个球面的立体角为4π≈12.6 sr 。
• 点光源的光通量与发光强度的关系为：
•
I＝ Φ /4π
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• ③ 照度：光通量和光强主要表征光源或发光体发射 光的强弱,而照度是用来表征被照面上接收光的强弱, 被照面单位面积上接受的光通量称为照度,常用E来表
照度（lx）
暖色
中间
冷色
＜500 500—1000 1000—2000 2000—3000
≥3000
舒适
↕ 刺激
↕ 不自然
中等
↕ 舒适
↕ 刺激
冷
↕ 中等
↕ 舒适
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第三节 光环境
b、显色性：物体在人工光源下颜色与在日光下的颜色会有差别， 差别越小说明人工光源的显色性越好，显色性用显色指数表示， 日光（太阳光）的显色指数最高（其指数定为100）。在显色性 好（显色指数高）的光源下，物体能表现出自然的本来色。 Ra 最大值为100，80以上显色性优良；79～50显色性一般；50以下 显色性差。
光源与背景间 一般视野内各表面间
3∶1 10∶1 20∶1 40∶1
5∶1 20∶1 40∶1 80∶1
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第三节 光环境
② 光色效果：光源的光色包括色温和显色性。
a、色温：光源的色温是描述其显示色彩的。当热辐射 光源的光谱与加热到温度为TC的黑体发出的光谱分布 相似时，则将温度TC称为光源的色温，其单位是绝对 温度（K）。
• 光利用率：采用高反射率的镀铬灯罩，利用率=75%。 则
• 实际每瓦光通量=光效系数×利用率 =60×75%=45lm/W
• 故： 需要的荧光灯的总瓦数=（总光通量）/（每瓦 光通量）=4500/45=100W
• 所以，可采用25W的荧光灯管共4盏。
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• 2、光的质量
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光谱颜色及波长范围
颜色
红 橙 黄 绿 蓝 紫
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波长（nm）
700 620 580 510 470 420
范围（nm）
640—750 600—640 550—600 480—550 450—480 400—450
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二、光的度量与光的质量 • 1、光的度量 • ① 光通量：单位时间内通过某一面积的光辐射能 。 • 对于单色光：
室外入口 交通区 非连续工作房间（贮藏、衣帽间） 有简单视觉要求（粗加工、讲堂） 中等视觉要求（办公室、控制室） 较高视觉要求（缝纫、绘图室） 难度很高视觉作业（精密加工、颜色辨别） 特殊要求的作业（手工雕刻） 极精细视觉作业（微电子装配、外科手术）
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• 例题：大学生公寓的公共盥洗室，面积30m2，拟采用 直管荧光灯照明，试根据合理的照度要求，确定荧光 灯的瓦数和盏数。
() Pw ()V ()
• 对于复合光：
780
380 Pw ()V ()d
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第三节 光环境
• 光通量的法定计量单位为流明（lm, lumen）。在人眼 最敏感的波段（λ=555nm）内，1lm的光通量相当于 0.0015W/m2的发光功率。
• ② 发光强度：也称为光强度,在数值上等于单位立体 角内的光通量,单位为坎德拉(cd)
• 光的质量是指光的稳定性和均匀性、光色效果和是否有 眩光等。
• ① 光的稳定性和均匀性：光的稳定性是指照度在设计
的光强度内应保持恒定的值，不产生波动、不发生频闪。
光的均匀性是指照度和亮度在某一作业范围内相差不大，
分布均匀适度。
室内亮度比最大允许值
条件
办公室、学校
工厂
观察对象与工作面间 观察对象与周围环境间
• 工作面照度选择：洗脸、洗衣服对视觉的要求大体属 于“一般作业”的类型，故选择：照度=150lx （150lm/m2）。
• 工作面上的总光通量： 总光通量=照度×面积 =150×30=4500lm
• 荧光灯的光效系数：即荧光灯每瓦功率能对工作面提 供的光通量，60lm/W。
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第三节 光环境
色温具有心理效应。色温越高显得发蓝，感觉越冷； 温度较低时则显得发红，感觉越暧。
色温（K） >5000
3300 – 5000 <3300
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感觉 冷
中间 暖
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第三节 光环境
常用的主要光源的色温
主 要光 源
太阳（地表面） 月亮 蜡烛
煤油灯 钨丝白炽灯（10瓦） 钨丝白炽灯（100瓦）
光源
显色指数
光源
显色指数
日光 白炽灯 白色萤光灯 日光色荧光灯光灯 高显色荧光灯 水银灯
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100（最好） 97 65 77 95 23
氙灯
94
高压钠灯
29
金属卤化物灯
65
高显色金属卤化物灯 92
荧光水银灯
44
镝灯
90
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• 本节课我们将学习： • 一、光的度量与光的质量 • 二、光环境设计的一般原则 • 三、照明对作业的影响 • 四、照明标准
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第三节 光环境
• 一、光的特性 • 光是以电磁波形式传播的辐射能。
可见光：380nm—780nm 紫外端：<380nm 红外端： >780nm
荧光灯（白色） 荧光灯（日光灯） 荧光灯（暖白色） 高压钠灯（400瓦） 镝 灯（1000瓦）
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色 温（K）
4000－5000 4125 1925 1920 2400 2740 4500 6500 3500 2000 4300
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一般色温低的光源在照度较低时使人感到舒适；而色温高 的光源在照度较高时使人感到舒适。
示
•
E= Ф /S
• 式中：E—照度，勒克司（lx，lux）或流明平方米
(lm/m2)
• ④ 灯的光效系数：光源消耗1瓦功率所能产生
的光通量的流明数。
• 光源的光效系数用lm/W（流明/瓦）表示。
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国际照明委员会对不同的作业工作面的照度
照度范围（lx）
作业类型
20—30—50 50—75—100 100—150—200 200—300—500 300—500—750 500—750—1000 750—1000—1500 1000—1500—2000
•
I= Φ /Ω
• 式中：I—发光强度（cd）；Φ—光通量（lm）；Ω— 立体角（sr），整个球面的立体角为4π≈12.6 sr 。
• 点光源的光通量与发光强度的关系为：
•
I＝ Φ /4π
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第三节 光环境
• ③ 照度：光通量和光强主要表征光源或发光体发射 光的强弱,而照度是用来表征被照面上接收光的强弱, 被照面单位面积上接受的光通量称为照度,常用E来表
照度（lx）
暖色
中间
冷色
＜500 500—1000 1000—2000 2000—3000
≥3000
舒适
↕ 刺激
↕ 不自然
中等
↕ 舒适
↕ 刺激
冷
↕ 中等
↕ 舒适
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b、显色性：物体在人工光源下颜色与在日光下的颜色会有差别， 差别越小说明人工光源的显色性越好，显色性用显色指数表示， 日光（太阳光）的显色指数最高（其指数定为100）。在显色性 好（显色指数高）的光源下，物体能表现出自然的本来色。 Ra 最大值为100，80以上显色性优良；79～50显色性一般；50以下 显色性差。
光源与背景间 一般视野内各表面间
3∶1 10∶1 20∶1 40∶1
5∶1 20∶1 40∶1 80∶1
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第三节 光环境
② 光色效果：光源的光色包括色温和显色性。
a、色温：光源的色温是描述其显示色彩的。当热辐射 光源的光谱与加热到温度为TC的黑体发出的光谱分布 相似时，则将温度TC称为光源的色温，其单位是绝对 温度（K）。
• 光利用率：采用高反射率的镀铬灯罩，利用率=75%。 则
• 实际每瓦光通量=光效系数×利用率 =60×75%=45lm/W
• 故： 需要的荧光灯的总瓦数=（总光通量）/（每瓦 光通量）=4500/45=100W
• 所以，可采用25W的荧光灯管共4盏。
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• 2、光的质量
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光谱颜色及波长范围
颜色
红 橙 黄 绿 蓝 紫
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波长（nm）
700 620 580 510 470 420
范围（nm）
640—750 600—640 550—600 480—550 450—480 400—450
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二、光的度量与光的质量 • 1、光的度量 • ① 光通量：单位时间内通过某一面积的光辐射能 。 • 对于单色光：