建筑环境第6章-建筑光环境

❖定义：光源在照射方向上单位立体角内发
出的光通量(和距离无关)。
I
d d
立体角：d Ω
d A 点光源/均 I r 2 匀扩散：
Φ 4
A
Ω r
❖物理意义：反映光源在空间上的能量分布。衡量灯具
受灯罩影响在不同方向上的发光能力
I 350 28cd
4
I 0cd
全反射
40W 350lm 40W
I 350 28cd
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
6－ 20
6.1 光的性质与度量 6.1.3 颜色的基本概念 1。颜色的特性
1。颜色的特性 颜色的三属性：
色调H：各彩色彼此区分的视感觉的特性，它取决于
光的波长。
明度V：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。无彩色则仅 此属性
彩度C(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。彩度主 要决定于物体反射率光谱选择性。
评价光环境 与视感密切
的主要参数 的相关参数
亮度(cd/m2)
1sb = 104nt
1asb =1/ cd/m2
6－ 15
6.1 光的性质与度量 6.1.2 材料的光学特性 光照射与热辐射
光遇到介质会发生反射、透射和吸收，并遵守能量守恒定律：
f 1
❖ 视感的形成来自于物体表面 ,, ( 材 料 表 面 及 内 部 性 质 ） 的反射光和透射光。
定向反射
定向扩散反射 ➢磨砂玻璃
➢油漆表面
➢粉刷涂料
➢乳胶漆 ➢乳白玻璃
混合反射
均匀漫反射
c类材料的理
想情况
6－ 17
6.1 光的性质与度量 6.1.2 材料的光学特性 2。透射
➢ 能清晰看清背 侧光源和物象
➢ 如透明材料
规则透射 a)
➢ 模糊看清光源 ➢ 如磨砂玻璃
定向扩散透射 b)
漫透射
➢ 模糊看清背侧光
❖物理意义：是引起
dI
视感的物理量。取决
于进入眼睛的光通量 光亮度dA是将某一正在发射光线的表面的明 在视网膜物象上的密 亮程度定量表示出来的量,在光度单位中,
度/物象照度.
它是唯一能引起眼睛视感觉的量.物体表面
在各个方向的物理亮度不一定相同。6－ 12
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/nt)
源，且亮度均匀
c)
➢ 如透明玻璃涂白 漆
均匀漫透射
➢ 完全看不清背
d) 侧光源和物象，
量度均匀 ➢ 如乳白玻璃6－ 18
6.1 光的性质与度量 6.1.2 材料的光学特性
光的折射规律：
sin i n2
sin
n1
3。折射
光的散色：
因折射将白光中各频率不同的单色光分离形成各种颜色
6－ 19
6.1 光的性质与度量 6.1.3 颜色的基本概念 1。颜色的特性
我 的 账 户 曾 经有很 多钱来 过
1. 光环境基本度量及各 参数使用对象和相互 联系
2. 人与视觉环境的关联
3. 室内一般天然采光概念
4. 人工光源和灯具的光学特性基础
5. 人工光环境质量与评价
6. 人工照明节能措施概略
6－ 1
6－ 2
6－ 3
第6章 建筑光环境 知识框架
建筑光环境
光与颜色基本知识 视觉环境 天然光环境 人工光照明
均匀照射时 E
dA
A
❖物理意义：衡量受照面上的光强度，相当于1 lm的光 通量均匀分布在1m2的被照面上，常用于了解工作面或 工作室所具有的光强度（光环境）。
❖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。
6－ 10
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光通量Φ/流明(lm)
❖定义：光源在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 眼感觉到的光的能量(波长380－780nm)称光通量。
波长为的单色辐射能通量/W，
由光源的辐射光谱得到
CIE光谱光视效率:V()曲线查得
知光 学材 本颜 识学 特料 概色
基 性的 念的 本光基
觉人 视 觉照 特眼 觉 的明 征的 功 影对
视 效 响视
光采天 气光然 候及光 与天环 采然境 光光设 标环计 准境
人照 人 室 人 工明 工 内 工 光方 光 工 照 源式 环 作 明 及和 境 照 节 其照 质 明 能 灯明 量 设 具种 与 计
555nm 507nm
紫
蓝 紫
蓝
蓝 绿
绿
黄 绿
黄
橙
红
暗视觉
明视觉 >3cd/m2
❖暗视觉：V()max为 507nm (蓝绿光)
光谱光视效率V( )
视感觉/lm/W
国际照明委员会：Commission Internationale De L’E’-clairage
波长/nm
CIE光谱光视效率V( )曲线6－ 6
＜10
30
73
200～300
例6-2
6－ 11
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光亮度L/尼特、熙提(1nt=1cd/m2,1sb=104nt,1asb=1/nt)
❖定义：发光体在视线方向单位投影面积上的发光强度。
称为该发光体的表面亮度.
L
dI
一定面积内： L
dAcos
I A cos
dAcos
受照面上的照度与亮度：
L
光源面积A
反光材料，亮度高
r
Ω Acosα/r2
吸光材料，亮度低
E
光源的亮度与被照面的照度关系 立体角投影定律，表明发
E
E
I r2
cos θ
L
A
LαArc2 osαcosθ
Iα cos α
光表面在被照面上形成的 照度，仅与发光表面的亮 度及其在被照面上形成的
LαΩcosθ立表体面角的投面影积有无关关，。与6－发光14
显色性定量：显色指数Ra，100：
显色性最好； 80～100：显色性优 良；50～79：显色性一般；＜50显 色性较差。
No.22 6－ 27
6.1.3 颜色的基本概念
4。色彩效应——对主观的影响——营造光环境氛围
4
I 350 56cd
2
6－ 8
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光通量与光强度
❖光通量相同，发光强度却不同，其值 与灯具性质有关。
6－ 9
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光照度E/勒克斯(1lx=1lm/m2)
❖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。
Ed
类评基 价础
6－ 4
6.1 光与颜色的基本知识 6.1.1 光学基本知识 1。光的基本特性
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。
较短的波长为主
较长波长为主
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
明度V(明暗、深浅程度)：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 6－ 21
❖物理亮度：Hale Waihona Puke Baidu光体在视线方向上单位面积的发光强度 ❖主观亮度：视感所感受到的亮度(受背景亮度影响)
白炽灯灯丝 荧光灯管 太阳表面 无云蓝天
sb
电视屏幕
300～500 0.8～0.9 20×104 0.2 ～2.0 0.017 ～0.035
6－ 13
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光亮度(nt)与光照度(lx)
第6章 建筑光环境
知识要点：
失 恋 后 的 男人 会用哪 些句子 来表达 悲伤心 情呢？ 下面是 由美文 网小编 整理而
成 的 失 恋 后 男人的 悲伤句 子，谢 谢你的 阅读。 失 恋 后 男 人的悲 伤句子 摘抄 1.我 会 很 努 力 的幸 福给你 看，即 使以后 的日子 没有你 陪我也 会很骄 傲的活 着 2. 梦 醒 来 不 是 哭就是 傻笑， 真的觉 得自己 疯了 3.是 不 是 她 比我能 让你开 心，所 以 你 和 他 在 一起。 4.如 果 换 我 先开 口，日 子是否 还一样 细水长 流 5.梦 里的 江 湖 ， 百 花 齐放， 人来人 往，繁 华似锦 。 6.安 然 的 度 过 一世春 秋。浑 噩自知 7.我 们 终 将 分 离， 带着彼 此给予 的伤痕 ，独自 疗伤。 8.浮 生 不 过倒影一场，我 曾 经 有 一 个 爱情故 事。少 年时， 情浓时 。 9.一 生 有 爱 何 惧风飞 沙，悲 白发留 不 住 芳 华 。 10.无 论 多 么 落寂 和苍茫 那些身 影总会 过目不 忘 11.总 在 不经意 的 年 生 。 回 首彼岸 。纵然 发现光 景绵长 。 12.像 一 只 向 日 葵一样 ，仰望 着辉煌 如 太 阳 般 的 你 13.再 一 次 的 重 来，还 有什么 会值得 我去期 待。 14.没 有性格 就 是 我 的 性 格，没 有特点 就是我 的特点 。 15.只 要 你 站 在 我身边 ，我的 眼里会 看 不到全 世界 16.若 什么都 不舍弃 ，便什 么都不 能获取 。 17.打印 存折显 示，
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”。
6－ 5
6.1.1 光学基本知识 1。光的基本特性 波长/m 光谱光视效率
❖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。
❖明视觉：V()max对应波长 555nm (黄绿光)
❖ 光问题与热问题的共同点：
➢ 热问题：相同条件下，投入能 量越多，温度就越高。
视 感
视 感
➢ 光问题：相同条件下，可见光区投入能量越多，亮度就越高
❖光问题与热问题的不同点：
➢ 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
7000K 10000K
可采用相关色温表 20000K
示
黑体加热轨迹 6－ 26
6.1.3 颜色的基本概念
3。光源的颜色 光源的显色性
何谓显色性：光源显现物体颜色
的特性，即物体色在不同照明条件 下的颜色感觉发生变化的特性,即逼 真程度。
显色性研究方法：选用参照标准
（以接近日光的色温为基准，低温： 接近早晨、傍晚日光，高温：接近 中午日光）
不存在了，变成了热。
6－ 16
6.1 光的性质与度量 6.1.2 材料的光学特性 1。反射
规则反射（又称定向反射）：入射角＝反射角，透射方向与 入射方向一致
定向扩散反射：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，透射
雷同
➢粗糙金属面
➢镜面玻璃
➢光滑纸
➢抛光金属面 ➢平板玻璃
6－ 22
6－ 23
6－ 24
6－ 25
6.1.3 颜色的基本概念
3。光源的颜色
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。
2000K 2700K 3000K
热辐射光源：
最接近标准黑体
4000K 5000K 6000K
非热辐射光源：
Km
V d e, ( )
最大光谱光视效能，Km=683 lm/W
——辐射转换成光的参量
100W 40W
白炽灯 日光灯
1250 lm 2500 lm
12.5 lm/W
光电转换差距大
62.5 lm/W
❖Φ物理意义：衡量光源向四周发射光的能力的大小 6－ 7
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
光强度I(又称光强、发光强度)/坎德拉(1cd=1lm/sr)
6.1.1 光学基本知识 2。光的量度
小结 光通量Φ 发光强度I 照度E
亮度Lθ
❖描述对象 光源
光源
❖定义： Km e, V( )d
Id d
❖量纲：
lm
1cd=lm/sr
❖使用场合
评估光源发 光能力参数
反映灯具空 间发光能力
受照面 光源、受照面
E dΦ dA
L
dI
dA cos
1lx=lm/m2
1nt = lm/(sr·m2) =cd/m2
光强度与光照度
➢已知点光源发光强度I以及与 被照面的距离r，则垂直于二
者连线的被照面的照度为：
E=Encos = (I / r2) cos
I
r
En
E
晴天中午 的室外
阴天中午 的室外
月光下
40W白炽灯 以下1m
40W白炽灯(有搪 瓷罩)以下1m
40W白炽灯 的台灯下
80000～ 8000～ 120000 20000