人工光环境设计

• 白炽灯虽然具有体积小，灯丝集中，易于控光， 可在很宽的环境温度范围下工作，结构简单，使 用方便，没有频闪现象等优点；但是存在着红光 较多，灯丝亮度高，散热量大，寿命短，玻璃壳 温度高，受电压变化和机械振动影响大等缺点， 特别是发光效率很低，浪费能源。 • 我国已强调在宾馆﹑饭店﹑商场﹑招待所﹑写字 楼，以及工矿企业的车间﹑体育场馆﹑车站码头 ﹑广场和道路照明等公共场所，尽量取消白炽灯 照明。
6 照度的稳定性
• 供电电压的波动使照度不稳定，影响视觉功能。 一般工作场所的室内照明。灯具的端电压不宜高 于额定电压的105%，宜不宜低于95%.对视觉要 求较高的场合，灯具的端电压不宜低于额定电压 的97.5%。
7 消除频闪效应
• 在交流电路中，气体放电灯发出的光通量是随电 压的变化而波动，这对于旋转的物体易产生视觉 失真。应将相邻灯管或灯具，分别接到不同的相 位线路上；或选择无频闪效应的光源。
• 2 卤钨灯 • 卤钨灯是一个直径约12nm的石英玻璃管， 管内充有卤族元素，在管的中轴支悬一根 钨丝。 • 卤族元素的作用是在高温条件下，将钨丝 蒸发出来的钨元素带回到钨丝附近的空间， 甚至送返钨丝上。这就减慢了钨丝在高温 下的挥发速度，为提高灯丝温度创造了条 件，而且减轻了钨蒸发对泡壳的污染，提 高了光的透过率，故其发光效率和光色都 较白炽灯有所改善。
• 所谓相对照度系数就是在所用的光源照明 和标准光源照明下，达到颜色识别能力相 当时，所需要的照度之比值。
3 照明的均匀度 • 视野内亮度应做到足够的均匀，尤其是长 时间进行视觉工作的场所。 • 空间照度的最大值﹑最小值与平均值的差 值不超过1/6，最低照度与平均值之比不低 于0.7.
4 阴影 • 注意避免对临近工作面形成阴影，也可增 加光的入射方向，或增加漫射光，使阴影 浓度减弱。 5 亮度分布 • 当视场内各表面的亮度比较均匀，人眼视 看才会达到最舒适和最有效率，故室内各 表面亮度保持一定比例。
2 颜色 • 光源的 相关色 温不同， 产生的 冷暖感 觉也不 同。
• 冷色一般用于高照度水平﹑热加工车间等； 暖色一般用于车间局部照明﹑工厂辅助生活 设施等；中间色适用于其余各类车间。
• 光源的颜色 主观感觉效 果还与照度 有关。在低 照度下，采 用低色温光 源为佳；随 着照度水平 的提高，光 源的相关色 温也应相应 提高。
第九章 人工光环境设计
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第一节 人工光环境设计内容及过程 第二节 照明标准 第三节 电光源和灯具 第四节 照明计算 第五节 人工光环境设计示例 第六节 人工光环境与室内设计
第一节 人工光环境设计内容及过程
• 人工光环境设计有功能和装饰两个方面的 作用。这两种作用是相辅相成的。任何一 个比较好的室内光环境，都是这两者的有 机组合。
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• 3 荧光灯 • 荧光灯是气体放电光源，它的内壁涂有荧 光物质，管内充有稀薄的氩气和少量的汞 蒸气。 • 荧光灯与白炽灯有很大区别，其特点如下； 发光效率高﹑发光表面亮度低﹑光色好且 品种多﹑寿命较长﹑灯管表面温度低。
• （二）光源的选择 • 不同光源在光谱特性﹑发光效率﹑使用条 件和价格上都有各自的特点，应根据不同 场所的具体情况，来确定光源的类型。
• 根据建筑使用功能的不同，眩光限制可分 为三个等级。 （1）一级：高质量，基本保证无眩光，适 用于对眩光控制要求较高的场所。 （2）二级：中等质量，室内可有轻微的眩 光。 （3）三级：低质量，室内有眩光感觉。
（1）直接眩光
• 工业企业室内照明按眩光程度分为五个质量等级： A级—很严格的视觉工作，要求很高质量，感觉 不到眩光存在；B级—视觉要求高的作业或视觉 要求中等但集中注意力要求高的作业，要求高质 量，仅刚刚感到有眩光；C级—视觉要求和集中 注意力要求属于中等作业，并且工作人员有一定 程度的流动性，要求中等质量，可感到有轻度眩 光；D级—视觉要求和集中注意力要求低的作业， 工作人员在有限的区域内频繁走动，要求低质量， 可存在有不舒适眩光；E级—视觉作业要求低， 工作人员不限于一个工作岗位而是来回走动，或 不是有同一批人连续使用的房间，只要求很低质 量，允许存在一定的眩光。
第三节 电光源和灯具
• 一 电光源 • 辐射光源是利用电流通过灯丝，将其加热 到白炽状态（1000K以上）而发出可见光。 • 气体放电光源是利用某些元素的原子被电 子激发而产生光辐射。
• 1 白炽灯 • 白炽灯是一种利用电流通过细钨丝所产生 的高温而发光的热辐射光源 • 白炽灯的发光效率仍不高，仅12～ 18.6lm/W。也就是说，只有2% ～3%的电 能转变为光，其余电能都以热辐射的形式 损失掉了。
（3）光幕反射
• 光幕反射就是在视觉作业上镜面反射与漫 反射重叠出现的现象。 • 当反射影像出现在观察对象上，物件的亮 度对比下降，视度变坏，好似给物件罩上 一层“光幕”一样。光幕反射降低了作业 与背景之间的亮度对比，只是部分地或全 部地看不清它的细节。
减弱光幕反射的措施：
• ① 尽可能使用无光纸和不闪光墨水，使视觉作业 和作业房间内的表面为无光泽的表面。 • ②提高照度以弥补亮度对比的损失，不过这种做 法在经济上可能是不合算的。 • ③减少来自干扰区的光，增加干扰区外的光，以 减少光幕反射，增加有效照度。 • ④尽量使光线从侧面来。以减少光幕反射。 • ⑤采用合理的灯具配光
二 照明标准
（一）照明数量
• 照明标准就是根据识别物件的大小﹑物件 与背景的亮度对比﹑国民经济的发展情况 等因素来规定必须的物件亮度。
（二）照明质量
• 照明质量是指视觉环境内的亮度分布等。 它包括一切有利于视功能﹑舒适感﹑易于 观看﹑安全与美观的亮度分布。 1 眩光 • 为了提高室内照明质量，不但要限制直接 眩光，而且还要限制工作面上的反射眩光 和光幕反射。
（2）反射眩光
• 反射眩光既引起不舒适感，又分散注意力。 • 减少室内人工照明产生反射眩光的方法： ①光源的亮度应尽可能低 ②改变灯具或工作面的位置，使镜面反射光不射 向观察人的眼睛。 ③增加光源数量，使引起反射的光源在工件上形 成的照度在总照度中所占比例减少，从而使反射 眩光影响减少。 ④在特殊条件下可改变工作表面特性，以减弱镜 面反射与漫反射重叠出现的现象。
1 设计对象：了解设计对象的使用功能﹑视 觉工作的性质和延续时间﹑使用人的情况 ﹑可能使用的年限以及其他特殊要求。 2 设计因素：建筑因素﹑环境因素﹑经济因 素﹑安全因素﹑心理因素﹑室内因素﹑管 理因素。 3 设计标准：包括照明的数量和质量两个方 面
4 设计方案：选择合理的照明方式﹑照明设 备﹑照明布局及照明装置的细部设计。 5 照明计算 6 经济比较：光源和照明方案的全面经济核 算，判定照明方案是否经济合理。 7 设计评价
第二节 照明标准
一 选择照明方式
• 照明方式一般分为：一般照明﹑分区一般 照明﹑局部照明﹑混合照明。 • 一般照明：它是在工作场所内不考虑特殊 的局部需要，为照亮整个被照面而设置的 照明装置，灯具均匀分布在被照场所上空， 在工作面上形成均匀的照度。
• 分区一般照明：当一工作区需要高于一般 照明的照度时可采用分区一般照明。分区 一般照明就是根据需要，提高特定区域照 度的一般照明。 • 局部照明：它是在工作点附近，专门为照 亮工作点而设置的照明装置，即为满足某 些部位的特殊需要而设置的照明。 • 混合照明：混合照明就是一般照明与局部 照明组成的照明。它是在同一工作场所， 既设有一般照明，解决整个工作面的均匀 照明；又有局部照明，以满足工作点的高 照度和光方向的要求
• 物体的颜色， 在一定程度上 要取决于照明 光源发射的光 的颜色，所以 应根据视觉作 业对颜色辨别 的要求，选用 不同显色性的 光源。右图给 出光源一般显 色指数类别， 以及它们的适 用范围。
• 对颜色识别有 要求的视觉作 业，当使用照 度在500lx及以 下，采用光源 的显色指数较 低时，宜提高 其照度标准值。 采用光源的一 般显色指数越 小，照度水平 越低，相对照 度系数就越大。
• （1）首先考虑灯具的配光及保护角特性。光在空 间的分布情况会直接影响到光环境的组成与质量。 • （2）应充分考虑与环境的协调和配合。在选择灯 具时，应注意温度﹑湿度﹑尘埃﹑腐蚀﹑爆炸危 险等因素，还要使灯具的造型与环境的风格相协 调。 • （3）还应考虑所选灯具的经济性。应选择那些灯 具效率高的灯具，使得在获得同一照度时，消耗 的电功率最小。
• 5 半间接型灯具 • 这种半间接型灯具的上半部是透明的，下 半部是扩散透光材料。 • 6 间接型灯具 • 间接型灯具是用不透明材料做成，几乎全 部光线都射向上半球。 • 扩散性很好，光线柔和而均匀，并且完全 避免了灯具的眩光作用，但是利用率很低， 在要求高照度时，使用这种灯具很不经济。
灯具的选择
• 二 灯具 • 灯具是光源﹑灯罩及其附件的总称。灯具 可分为装饰灯具和功能灯具两大类。 • 国际照明委员会按光通量在上﹑下半球的 分布将灯具分为五类：直接﹑半直接﹑均 匀扩散﹑半间接﹑间接。
• 1 直接型灯具 • 直接型灯具是指90%～100%的光通量向下 半球照射的灯具。 • 直接型灯具虽然效率较高，但存在两个缺 点：①由于灯具的上半部几乎没有光线， 顶棚很暗，它和明亮的灯具开口形成严重 的对比眩光；②光线方向性强，阴影浓重。
灯具布置的美观性
• （1）接近性 • （2）相同性 • （3）连续性
• 2 半直接型灯具 • 用透明材料作灯罩或在不透明灯罩上部开 透光缝，这就形成半直接型灯具。这类灯 具有60%～90%的光通量向下方射出到工 作面上，有10%～40%的光通量向上部射 出，增加顶棚的亮度，降低顶棚与灯具之 间过大的亮度反差。
• 3 扩散型灯具 • 此类灯具的灯罩，多用扩散透光材料制成， 上﹑下半球分配的光通量相差不大。 • 4 直接—间接型灯具 • 直接—间接型灯具是直接和间接型灯具的 组合，在一个透光率很低或不透光的灯罩 里，上﹑下个安装一个灯泡。