《光污染及其控制》PPT课件.ppt

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1、第七章 光污染及其控制主要内容第一节 概述第二节 光学基础第三节 光环境评价与质量标准第四节 光污染防治技术第一节第一节 概述概述 一、光环境一、光环境 二、光源及其类型二、光源及其类型 三、光污染三、光污染 （一）光环境的定义（一）光环境的定义（二二）光环境的）光环境的影响因素影响因素 （三三）光环境）光环境中光中光的的效果效果 一、光环境一、光环境 光环境光环境（一）光环境的定义（一）光环境的定义l定义定义：由光照射于内外空间所形成的环境。由光照射于内外空间所形成的环境。l光源光源：光环境中的光源包括：光环境中的光源包括l天然光天然光l人工光人工光光环境光环境（一）光环境的定义（一）光环境

2、的定义室内光环境室内光环境l定义定义：由光与颜色在室：由光与颜色在室内建立的、同房间形状有内建立的、同房间形状有关的生理和心理环境。关的生理和心理环境。l功能功能：满足物理、生理：满足物理、生理( (视觉视觉) )、心理、人体功效、心理、人体功效学及美学等方面的要求。学及美学等方面的要求。室外光环境室外光环境l定义定义：在室外空间由光在室外空间由光照射而形成的环境。照射而形成的环境。l功能功能：除满足与室内光：除满足与室内光环境相同的要求外，还要环境相同的要求外，还要满足节能和绿色照明等社满足节能和绿色照明等社会方面的要求。会方面的要求。 1 1、照度和亮度：、照度和亮度：是保证光环境的光量和

3、光质量的基本条件。是保证光环境的光量和光质量的基本条件。 2 2、光色：、光色：光源的颜色。按标准表色体系，将单色光混合，可匹配光源的颜色。按标准表色体系，将单色光混合，可匹配出感觉到与任意光的颜色相同的光出感觉到与任意光的颜色相同的光 3 3、周围亮度：、周围亮度：容易看到注视点的最佳环境是周围亮度大约等于容易看到注视点的最佳环境是周围亮度大约等于注视点亮度。注视点亮度。4 4、视野外的亮度分布：、视野外的亮度分布：室内顶棚、墙面、地面、家具等室内顶棚、墙面、地面、家具等表面的亮度分布。表面的亮度分布。 5 5、眩光：、眩光：在视野中由于亮度的分布或范围不当，或在时空方面存在视野中由于亮度的

4、分布或范围不当，或在时空方面存在着亮度的悬殊对比，以致引起不舒适感觉或降低观看细部或目标的能在着亮度的悬殊对比，以致引起不舒适感觉或降低观看细部或目标的能力眩光在光环境中是有害因素，应设法控制或避免。力眩光在光环境中是有害因素，应设法控制或避免。6 6、阴影：、阴影：阴影能突出物体的外形和深度，丰富物体的视觉效果。阴影能突出物体的外形和深度，丰富物体的视觉效果。 （二）光环境的影响因素（二）光环境的影响因素 （三三）光环境）光环境中光中光的的效果效果 （2 2）光的造型立体感效果光的造型立体感效果 （3 3）光的表面效果光的表面效果 （4 4）光的色彩效果光的色彩效果 （1 1）光的方向性效果

5、光的方向性效果 l光的方向：顺光、侧光、逆光、顶光、底光。光的方向：顺光、侧光、逆光、顶光、底光。 顺光顺光 侧光侧光 逆光逆光 （1 1）光的方向性效果光的方向性效果 l光的方向性效果：光的方向性效果：l 增强室内空间的可见度增强室内空间的可见度，l 增强或减弱光和阴影的对比增强或减弱光和阴影的对比l 增强或减弱物体的立体感增强或减弱物体的立体感l在室内光环境中只要调整光源的位置和方向，就能在室内光环境中只要调整光源的位置和方向，就能 获得所要求的方向性效果。获得所要求的方向性效果。 l光的方向性效果对建筑功能、室内表面、人物形象光的方向性效果对建筑功能、室内表面、人物形象及人们的心理反应都

6、起重要作用。及人们的心理反应都起重要作用。 （1 1）光的方向性效果光的方向性效果 l光的造型立体感效果光的造型立体感效果 ：物体表面上由于光的物体表面上由于光的 明暗变化所产生的立体感效果，简称立体感。明暗变化所产生的立体感效果，简称立体感。l在光环境中室内外表面在光环境中室内外表面 的细部、浮雕、雕塑等的细部、浮雕、雕塑等 都会出现光的立体感效都会出现光的立体感效 果，使人们获得美好的果，使人们获得美好的 感受。感受。（2 2）光的造型立体感效果光的造型立体感效果 l光的表面效果：光的表面效果：室内空间中光在各表面上的室内空间中光在各表面上的 亮度分布或有无光泽。亮度分布或有无光泽。l表面

7、亮度表面亮度：室内空间中光在各表面上的反射程度：室内空间中光在各表面上的反射程度 取决于表面与背景之间的亮度比。适宜的亮度比取决于表面与背景之间的亮度比。适宜的亮度比 有利于视觉功效与工作行为相协调，并能降低室有利于视觉功效与工作行为相协调，并能降低室 内眩光。内眩光。l表面光泽表面光泽：在室内空间中光照射到表面时，由于：在室内空间中光照射到表面时，由于 反射光在空间分布而呈现出表面的外观性质。反射光在空间分布而呈现出表面的外观性质。 （3 3）光的表面效果光的表面效果 l光的色彩效果：光的色彩效果：在室内光环境中，光的照射在室内光环境中，光的照射 使材料表面呈现出的色彩效果。使材料表面呈现出

8、的色彩效果。 l光和色彩光和色彩：对室内光环境二者不可分开，可见光：对室内光环境二者不可分开，可见光 的反射比越大，色彩的明度也越大的反射比越大，色彩的明度也越大（表表7-17-1）。l色彩效果色彩效果：在光环境中，光照射到各种材料表面：在光环境中，光照射到各种材料表面 会呈现出不同色彩效果。通过光的色彩效果可获会呈现出不同色彩效果。通过光的色彩效果可获 得知觉效果，还可获得感情、联想等心理效果。得知觉效果，还可获得感情、联想等心理效果。明度明度/ /度度0 01 12 23 34 4反射比反射比0.000.001.211.213.133.136.566.5612.0012.00明度明度/ /

9、度度5 56 67 78 89 9反射比反射比19.7719.7730.0530.0543.0643.0659.1059.1078.6678.66表表7-1 7-1 色彩的明度与光的反射比的关系色彩的明度与光的反射比的关系 （4 4）光的色彩效果光的色彩效果 光源光源 自然光源自然光源人工光源人工光源 日光日光月光月光 热辐射光源热辐射光源气体放电光源气体放电光源其他光源其他光源激光光源激光光源场致发光光源场致发光光源半导体光源半导体光源化学光源化学光源 二、光源及其类型二、光源及其类型 ( (一一) )热辐射光源热辐射光源l热辐射光源热辐射光源：依靠电流通过灯丝发热依靠电流通过灯丝发热到白炽

10、程度而发光的电光源。到白炽程度而发光的电光源。l类型类型：l 1. 白炽灯白炽灯l 2. 卤钨灯卤钨灯1. 1. 白炽灯白炽灯优点优点： 显色性好、光谱连续、显色性好、光谱连续、 结构简单、易于制造、结构简单、易于制造、 价格低廉、使用方便。价格低廉、使用方便。缺点缺点: :能量转换效率低，大部分能量转换效率低，大部分能量转化为红外辐射损失，能量转化为红外辐射损失，可见光不多，发光效率低，可见光不多，发光效率低，使用寿命短使用寿命短1. 1. 白炽灯白炽灯发光效率高发光效率高长寿命长寿命涂白白炽灯涂白白炽灯氪氪(Kr)(Kr)气白炽灯气白炽灯红外反射膜白炽灯红外反射膜白炽灯 v白炽灯的改进：白

11、炽灯的改进：涂白白炽灯涂白白炽灯2.2.卤钨灯卤钨灯v卤钨灯卤钨灯：灯泡内含一定比灯泡内含一定比 例卤化物的改进型白炽灯。例卤化物的改进型白炽灯。v卤钨灯内形成卤钨再循环过卤钨灯内形成卤钨再循环过 程，防止钨沉积在玻璃内壳程，防止钨沉积在玻璃内壳 上，降低灯丝的老化速度。上，降低灯丝的老化速度。v卤钨灯与普通白炽灯相比卤钨灯与普通白炽灯相比v发光效率提高约发光效率提高约3030；v高质量的卤钨灯寿命可高质量的卤钨灯寿命可 提高提高3 3倍左右。倍左右。（二）气体放电光源（二）气体放电光源l气体放电光源气体放电光源：电极在电场作用下，电流电极在电场作用下，电流通过一种或几种气体或金属蒸气而发光的

12、电通过一种或几种气体或金属蒸气而发光的电光源光源l优点优点：气体放电光源比热辐射光源的发光：气体放电光源比热辐射光源的发光效率高得多，应用广泛。效率高得多，应用广泛。l类型类型：气体发电光源按充气压力大小可分：气体发电光源按充气压力大小可分为为低压气体放电灯低压气体放电灯和和高压气体放电灯高压气体放电灯。（二）气体放电光源（二）气体放电光源气体气体放电放电光源光源高高压气体放电灯压气体放电灯低低压气体放电灯压气体放电灯高压高压钠钠灯灯高压高压汞汞灯灯 荧光高压汞灯荧光高压汞灯金属卤化物灯金属卤化物灯荧光灯荧光灯低压钠灯低压钠灯 直管型直管型环管型环管型紧凑型紧凑型1.1.荧光灯荧光灯（日光灯）

13、（日光灯）l荧光灯荧光灯：利用低压汞（利用低压汞（HgHg）蒸气放电产生的紫）蒸气放电产生的紫外线，激发涂在灯管内壁上的荧光粉而转化为可外线，激发涂在灯管内壁上的荧光粉而转化为可见光的电光源。见光的电光源。 l优点优点：与普通白炽灯比，发光效率是与普通白炽灯比，发光效率是3 3倍以上，倍以上，使用寿命约使用寿命约4 4倍，灯壁温度低，发光均匀柔和，应倍，灯壁温度低，发光均匀柔和，应用广泛。用广泛。l缺点缺点：使用电感镇流器时的功率因数低，有频使用电感镇流器时的功率因数低，有频闪效应。闪效应。 粗管灯粗管灯（直径（直径38mm38mm）细管灯细管灯（直径（直径26mm26mm）直管型荧光灯直管型

14、荧光灯 直管荧光灯直管荧光灯灯管内壁涂料灯管内壁涂料 卤磷酸盐荧光粉卤磷酸盐荧光粉 三基色荧光粉三基色荧光粉 能把紫外线转换成能把紫外线转换成更多的可见光，发更多的可见光，发光效率高光效率高 环管型荧光灯环管型荧光灯 紧凑型荧光灯紧凑型荧光灯 l镇流器和灯管一体化的新型电光源。镇流器和灯管一体化的新型电光源。镇流器镇流器 电感镇流器电感镇流器 电子镇流器电子镇流器 电子节能灯电子节能灯 兼具白炽灯和荧光灯的优点，兼具白炽灯和荧光灯的优点，发光效率高、节电、显色性好，发光效率高、节电、显色性好，改善频闪效应，提高启动性能。改善频闪效应，提高启动性能。双曲形双曲形 双双D D形形 单单U U型型

15、双双U U形形 三三U形形 2.2.高压汞灯高压汞灯l高压汞灯高压汞灯：内部充汞和氩气，利用汞放电：内部充汞和氩气，利用汞放电时产生的高气压获得可见光的电光源时产生的高气压获得可见光的电光源。 l优点优点：发光效率与普通荧光灯相当，使用发光效率与普通荧光灯相当，使用寿命却比较长。寿命却比较长。 l缺点缺点：显色性差些，发出蓝绿色的光，缺显色性差些，发出蓝绿色的光，缺少红色成份，除照到绿色物体上外，其他多少红色成份，除照到绿色物体上外，其他多呈灰暗色，而且不能瞬时启动。呈灰暗色，而且不能瞬时启动。 2.2.高压汞灯高压汞灯内壳涂荧光粉的内壳涂荧光粉的 高压汞灯高压汞灯完全透明的高压汞灯完全透明的

16、高压汞灯 3.3.金属卤化物灯金属卤化物灯l金属卤化物灯金属卤化物灯：通电使金属通电使金属HgHg蒸气和蒸气和NaNa、TlTl、InIn、ScSc、DyDy、CsCs、LiLi等金属卤化物分解物的混合等金属卤化物分解物的混合体辐射发光的电光源体辐射发光的电光源 。 l优点优点：发光效率高，显色性较好，使用寿命较发光效率高，显色性较好，使用寿命较长长 。可以用在要求显色性较好的场所。可以用在要求显色性较好的场所。 l注意注意！为避免影响光电特性，使用中有位置朝为避免影响光电特性，使用中有位置朝向要求。向要求。 3.3.金属卤化物灯金属卤化物灯v金属卤化物灯结构与高压汞灯相似。金属卤化物灯结构与

17、高压汞灯相似。 4.4.高压钠灯高压钠灯v利用高压钠蒸气放电发光的电光源。利用高压钠蒸气放电发光的电光源。5.5.低压钠灯低压钠灯v利用低压钠蒸气放电发光的电光源。利用低压钠蒸气放电发光的电光源。 三、光污染三、光污染 光污染的产生光污染的产生 光污染的来源光污染的来源 光污染的分类光污染的分类 光污染的危害光污染的危害 n 定义定义：过量光辐射对人们的生活、工：过量光辐射对人们的生活、工 作环境以及人体健康产生不利影响的作环境以及人体健康产生不利影响的 现象称为光污染。现象称为光污染。n 主要指由人工光源导致的违背人的生主要指由人工光源导致的违背人的生 理与心理需求或有损于生理与心理健理与心

18、理需求或有损于生理与心理健 康的现象。康的现象。光污染的产生光污染的产生 n 类型类型：n 眩光污染眩光污染n 射线污染射线污染n 光泛滥光泛滥n 视单调视单调n 视屏蔽视屏蔽n 频闪频闪n 特点特点：n 局部性污染；局部性污染；n 随距离增加而迅速减弱；随距离增加而迅速减弱；n 在环境中无残余物，光源消失，污染即在环境中无残余物，光源消失，污染即 消失。消失。 光污染的来源光污染的来源 l城市建筑物采用城市建筑物采用大面积镜面式铝合大面积镜面式铝合金装饰的外墙、金装饰的外墙、玻玻璃幕墙璃幕墙所形成的光所形成的光污染。污染。 光污染源光污染源1l城市城市夜景照明夜景照明亮亮度过高，特别是大度过

19、高，特别是大功率高强度气体放功率高强度气体放电电光源所形成的光光源所形成的光污染。污染。光污染源光污染源21.1.玻璃幕墙形成光污染玻璃幕墙形成光污染v条件条件v（1 1）使用）使用大面积大面积高反射率镀膜玻璃。高反射率镀膜玻璃。v（2 2）在）在特定方向特定方向和和特定时间特定时间下产生。下产生。v（3 3）光污染的程度与玻璃幕墙的方向、）光污染的程度与玻璃幕墙的方向、 位置及高度密切相关。位置及高度密切相关。玻璃幕墙相对太阳玻璃幕墙相对太阳照射的方向，或与照射的方向，或与人所成的特定角度。人所成的特定角度。 太阳对地球的相对位太阳对地球的相对位置总是在不断变化，置总是在不断变化，因此，产生

20、特定角度因此，产生特定角度也是有特定时限的。也是有特定时限的。 l人的视角在人的视角在2m2m高左右高左右150150夹角之内影响最大；夹角之内影响最大；l光反射的强度与反射物到人光反射的强度与反射物到人眼的距离的平方成反比；眼的距离的平方成反比；l直射日光的反射光的产生方直射日光的反射光的产生方向取决于玻璃面对太阳的几何向取决于玻璃面对太阳的几何位置关系。位置关系。 v夜景照明光污染夜景照明光污染v1 1、大气光污染：、大气光污染：地面发出的人工光在尘埃、空气或其它地面发出的人工光在尘埃、空气或其它大气悬浮粒子的散射作用下，扩散入大气层中，形成城市大气悬浮粒子的散射作用下，扩散入大气层中，形

21、成城市上空很亮的大气光污染。上空很亮的大气光污染。 v2 2、侵扰光污染：、侵扰光污染：夜景照明中的部分散逸光和建筑（或墙夜景照明中的部分散逸光和建筑（或墙面）的反射光，透过门窗射向住宅、医院、旅馆等人们休面）的反射光，透过门窗射向住宅、医院、旅馆等人们休息的场所，侵扰睡眠与健康。息的场所，侵扰睡眠与健康。 v3 3、眩光污染：、眩光污染：视野中的道路照明、广告照明、体育照明、视野中的道路照明、广告照明、体育照明、标志照明等产生的直接眩光和雨后地面、玻璃墙面等光泽标志照明等产生的直接眩光和雨后地面、玻璃墙面等光泽表面的反射眩光。表面的反射眩光。v4 4、颜色污染：、颜色污染：视场中颜色的对比引

22、起视觉的不适应，导视场中颜色的对比引起视觉的不适应，导致视觉对物体颜色的感觉出现差异或不敏感。致视觉对物体颜色的感觉出现差异或不敏感。 2.2.夜景照明形成的光污染夜景照明形成的光污染 3.3.室内光污染的成因室内光污染的成因1室内装修采用室内装修采用镜面、釉面砖、镜面、釉面砖、磨光大理石以磨光大理石以及各种涂料等及各种涂料等装饰反射光线，装饰反射光线，明晃白亮，眩明晃白亮，眩眼夺目。眼夺目。2室内灯光配置室内灯光配置不合理，致使不合理，致使室内光线过亮室内光线过亮或过暗或过暗，造成，造成不同程度的眩不同程度的眩光污染光污染 。3夜间室外照明，夜间室外照明，特别是建筑物特别是建筑物的泛光照明产

23、的泛光照明产生干扰光，影生干扰光，影响人们的正常响人们的正常生活。生活。l室内产生严重的眩光污染的原因室内产生严重的眩光污染的原因白亮污染白亮污染 人工白昼人工白昼 彩光污染彩光污染 c c光污染的分类光污染的分类 阳光照射强烈时，城市建筑的玻璃阳光照射强烈时，城市建筑的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃白亮种涂料等装饰反射光线，明晃白亮，眩眼夺目。，眩眼夺目。 白亮污染白亮污染 夜间照明过度，如同白昼。夜间照明过度，如同白昼。 舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构灯、荧光灯以及闪烁的

24、彩色光源构成了彩光污染。成了彩光污染。彩光污染彩光污染 人工白昼人工白昼 l对附近居民的影响对附近居民的影响 l对行人的影响对行人的影响l对交通系统的影响对交通系统的影响 l对天文观测的影响对天文观测的影响对人的影响对人的影响l影响植物的正常影响植物的正常生长，降低产量。生长，降低产量。l影响动物的生活影响动物的生活习性和新陈代谢。习性和新陈代谢。对动植物的影响对动植物的影响光污染的危害光污染的危害 一、光的基本物理量一、光的基本物理量第二节第二节 光学基础光学基础二、电光源的基本技术参数二、电光源的基本技术参数v1、光通量v2、发光强度v3、照度v4、亮度v5、曝光度v6、明度一、光的基本物

25、理量一、光的基本物理量( )( ) ( )mPVK(7-1)(7-1)（一）光通量（一）光通量 （简称光通）（简称光通）v定义：以人眼的光感觉量为标准评价光的辐射通量。定义：以人眼的光感觉量为标准评价光的辐射通量。v单位：单位： lm (lm (流明流明) )v计算式计算式：( )( )P( )VmK式中：式中： 波长为波长为的光通量，的光通量，lm； 波长为波长为的辐射通量，的辐射通量，w； 波长为波长为的光谱光效率，由图的光谱光效率，由图7-1给出；给出； 最大光谱光效率，对明视觉，在最大光谱光效率，对明视觉，在=555nm 处，其值为处，其值为683lm/w。2-2-明视觉明视觉 1-1

26、-暗视觉暗视觉图图7-1 7-1 相对光谱效率曲线相对光谱效率曲线V V( () ) （一）光通量（一）光通量 （简称光通）（简称光通）v多色光的光通量为各单色光之和多色光的光通量为各单色光之和(7-2)(7-2)12()( )() ( ) ( )nmKPVv光通量的意义：光通量的意义：表明某一光源向四周发射表明某一光源向四周发射出的光能总量。不同光源发出的光通量在出的光能总量。不同光源发出的光通量在空间分布是不同的。空间分布是不同的。 v定义：定义：光通量的空间密度光通量的空间密度 。v单位：单位：cd (坎德拉坎德拉) v计算计算：光源在某一方向的发光强度为：光源在某一方向的发光强度为（二

27、）发光强度（二）发光强度 I 式中：式中： 光通量，光通量，lmlm； 立体角，立体角，srsr； I I发光强度，发光强度，cd (cd (坎德拉坎德拉) )。 dId(7-3)(7-3)(7-4)(7-4)v发光强度平均值发光强度平均值 （二）发光强度（二）发光强度 I Iv发光强度的意义：发光强度的意义： 光源在某一方向单位立体角内所发出的光通量，光源在某一方向单位立体角内所发出的光通量，表示光源在表示光源在1 sr1 sr立体角内发射出立体角内发射出1 lm1 lm的光通量，的光通量，即即 1lm1cd1srv立体角立体角( () )的含义：的含义： 球的表面积球的表面积S S 对球心

28、所形成的角，即以表面积对球心所形成的角，即以表面积S S与球的半径平方之比来度量，即与球的半径平方之比来度量，即v当当 时，对球心所成的立体角时，对球心所成的立体角=1sr=1sr（球面度）（球面度）2Sr2S r（二）发光强度（二）发光强度 I v发光强度的标注：发光强度的标注：为了区别不同的部位，在为了区别不同的部位，在发光强度符号发光强度符号I I的右下角标注角度数字的右下角标注角度数字。v如如40 W40 W的白炽灯在光轴线处，即正下方的发光的白炽灯在光轴线处，即正下方的发光强度表示为强度表示为 30cd;30cd;v =0cd =0cd，则表示沿光轴往上转，则表示沿光轴往上转1801

29、80度即正上方度即正上方处的发光强度。处的发光强度。v标注数字表明光源向四周空间发射的光通量分标注数字表明光源向四周空间发射的光通量分布情况。布情况。180I0I v定义：定义：被照面上的光通量密度，即被照面单被照面上的光通量密度，即被照面单位面积位面积S S上所接受的光通量数值，用以表示被上所接受的光通量数值，用以表示被照面的照射程度。照面的照射程度。v定义式：定义式：v单位单位：lxlx（勒克斯，简称勒），（勒克斯，简称勒），1 1勒克斯等于勒克斯等于1 1流明的光通量均匀分布在流明的光通量均匀分布在1 1平方米的被照面平方米的被照面上。上。 （三）照度（三）照度E ES(7-6)(7-6

30、)2lm1lxm11v 1. 照度形式照度形式（三）照度（三）照度E l平面照度只说明光通量在某一平面照度只说明光通量在某一平面上的密度，不能反映照度平面上的密度，不能反映照度在整个空间的分布情况。在整个空间的分布情况。l如一房间具有暗色墙壁和天棚如一房间具有暗色墙壁和天棚（表面反射系数很低），即使（表面反射系数很低），即使水平照度很高，仍会感到房间水平照度很高，仍会感到房间很暗很暗l常采用的照度形式常采用的照度形式。 照度矢量照度矢量 l某点的照度矢量是以该点为中心的某点的照度矢量是以该点为中心的微圆盘两侧的照度最大值，此最大值微圆盘两侧的照度最大值，此最大值的法线方向即为矢量照度的方向。的

31、法线方向即为矢量照度的方向。l照度矢量对说明阴影状况更为有利照度矢量对说明阴影状况更为有利。 平均球面照度平均球面照度 （又称标量照度）（又称标量照度）l空间一点的被照射量可用此点上一空间一点的被照射量可用此点上一小球表面上的平均照度来表示。小球表面上的平均照度来表示。l给出照度的无方向量，较接近立体给出照度的无方向量，较接近立体物件的视感。物件的视感。平均柱面照度平均柱面照度 l表示一个小垂直圆柱表面上的平均表示一个小垂直圆柱表面上的平均照度，更接近对室内照明丰满度的主照度，更接近对室内照明丰满度的主观感觉。观感觉。v 2. 照度和光强的关系照度和光强的关系（三）照度（三）照度E v点光源点

32、光源垂直入射垂直入射的照度基本公式的照度基本公式 距离平方反比定律距离平方反比定律 l式式(7-7)(7-7)表明，入射角为零时，表面照度与点光表明，入射角为零时，表面照度与点光源在垂直方向上的光强源在垂直方向上的光强I I成正比，与表面距点光源成正比，与表面距点光源距离的平方距离的平方r r成反比。成反比。2IEr(7-7)(7-7)v 2. 照度和光强的关系照度和光强的关系（三）照度（三）照度E v点光源与表面的法线成点光源与表面的法线成角入射角入射的照度公的照度公式式l式式(7-8)(7-8)表明，表明，光线与表面法线成光线与表面法线成角处的照度角处的照度，与光线至点光源距离的平方成反比

33、，与光源在，与光线至点光源距离的平方成反比，与光源在方向的光强和入射角方向的光强和入射角的余弦成正比。的余弦成正比。 (7-8)(7-8)arIEcos2v定义：定义：发光体在视线方向单位面积上的发发光体在视线方向单位面积上的发光强度光强度 v单位：单位：nt (nt (尼脱尼脱) ) （SISI制）制）v意义：意义：1 1表面积上，沿法线方向表面积上，沿法线方向( (0 0) )产生产生lcdlcd的发光强度，即的发光强度，即 1 nt =1cd/m2 （四）亮度（四）亮度 La （也称辉度（也称辉度 ）【说明说明】：有时也用另一较大单位有时也用另一较大单位sb (sb (熙提熙提) )，l

34、sblsb10104 4ntnt；v意义意义：1c1c面积上发出面积上发出lcdlcd的发光强度。的发光强度。v计算式计算式：或或（四）亮度（四）亮度 La （也称辉度（也称辉度 ）(7-9)(7-9)cosaadILdSacosaaILSa(7-10)(7-10)【说明说明】：亮度符号右下角标：亮度符号右下角标，指明物体表面的法线与光线，指明物体表面的法线与光线之间的夹角。之间的夹角。1200白炽灯（充气灯）白炽灯（充气灯）0.8晴天天空晴天天空(平均值平均值)200白炽灯灯丝（真空灯泡）白炽灯灯丝（真空灯泡）160000太阳表面太阳表面(近地平线近地平线)0.2阴天天空阴天天空(平均值平均

35、值)225000太阳表面太阳表面(正午正午)亮度值亮度值/sb光源名称光源名称亮度值亮度值/sb光源名称光源名称表表7-2 7-2 常见光源亮度值常见光源亮度值 v定义：定义：受照表面的照度受照表面的照度E E对被照时间对被照时间t t的积的积分称为该表面的曝光量，符号为分称为该表面的曝光量，符号为H H。 v计算式计算式v单位单位vlxlxs (s (勒克斯秒勒克斯秒) )v或或lxlxh (h (勒克斯小时勒克斯小时) ) （五）曝光量（五）曝光量H H0tHEdt(7-11)(7-11)（六）明度（六）明度色彩分类色彩分类方法方法 有彩色系有彩色系无彩色系无彩色系n光源色、反射光或透射光

36、能够在光源色、反射光或透射光能够在 视觉中显示出某一种单色光特征视觉中显示出某一种单色光特征 的色彩序列。的色彩序列。n可见光谱中的红、橙、黄、绿、可见光谱中的红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫基本色及其混合色都青、蓝、紫基本色及其混合色都 属于有彩色系。属于有彩色系。n 基本参量：基本参量：明度明度、色调和饱和度、色调和饱和度 n光源色、反射光或透射光未能在光源色、反射光或透射光未能在 视觉中显示出某一种单色光特征视觉中显示出某一种单色光特征 的色彩序列。的色彩序列。n黑色、白色及二者按不同比例混合黑色、白色及二者按不同比例混合 所得的深浅各异的灰色系列等所得的深浅各异的灰色系列等n基本参量：基本

37、参量：明度明度（六）明度（六）明度v定义：色彩的明暗程度，也称色阶、光度定义：色彩的明暗程度，也称色阶、光度或色度。或色度。 v内容内容n 颜色本身的明度颜色本身的明度 n黄色明度最高，紫色明度最低，其它各色黄色明度最高，紫色明度最低，其它各色 基本处于灰与深灰之间，属中间明度；基本处于灰与深灰之间，属中间明度；n 同一色相的颜色具有不同的明度同一色相的颜色具有不同的明度n红颜色的明度：桔红、朱红较深红、玫瑰红颜色的明度：桔红、朱红较深红、玫瑰 红亮，大红、土红则介于中间值；红亮，大红、土红则介于中间值；n 某种颜色由于光照强弱不同，产生不同明某种颜色由于光照强弱不同，产生不同明 暗变化暗变化

38、 （六）明度（六）明度v计算基准：计算基准：灰度测试卡（国际通用）灰度测试卡（国际通用）v孟塞尔色彩体系：孟塞尔色彩体系：0 0l0l0之间等间隔地分之间等间隔地分为为9 9个阶层，黑色为个阶层，黑色为0(0(几乎不反射光几乎不反射光) )，白色为白色为10(10(几乎反射全部光几乎反射全部光) )v有彩色或无彩色各自的明暗度在灰度测有彩色或无彩色各自的明暗度在灰度测试卡上都对应着一定的位置值。试卡上都对应着一定的位置值。v明度具有较强的对比性的效果明度具有较强的对比性的效果。 一、光的基本物理量一、光的基本物理量第二节第二节 光学基础光学基础二、电光源的基本技术参数二、电光源的基本技术参数二

39、、电光源的基本技术参数二、电光源的基本技术参数基本技术基本技术参数参数 1.1.发光效率发光效率 2.2.光源寿命光源寿命 3.3.光源颜色光源颜色 4.4.光源启动性能光源启动性能 1.1.发光效率发光效率 v定义：定义：电光源发出的光通量和所用电电光源发出的光通量和所用电功率之比，简称光效。功率之比，简称光效。v单位：单位： lm/W ( (流明流明/ /瓦瓦) )v是评价电光源用电效率最主要的技术参是评价电光源用电效率最主要的技术参数。数。v光通量越大，光效越高。光通量越大，光效越高。n灯开始点燃至灯的光通量灯开始点燃至灯的光通量衰减到额定光通量的某一百衰减到额定光通量的某一百分比（一般

40、分比（一般70708080）时所经历的点灯时数。时所经历的点灯时数。有效寿命有效寿命 平均寿命平均寿命 光源寿命光源寿命 （光源寿期）（光源寿期） n一组试验样灯从点燃至其一组试验样灯从点燃至其中中5050的灯失效时所经历的的灯失效时所经历的点灯时数。点灯时数。 2.2.光源寿命光源寿命 l寿命是评价电光源可靠性和质量的主要技术参数；寿命是评价电光源可靠性和质量的主要技术参数；l寿命长表明其服务时间长，耐用度高，节电贡献大。寿命长表明其服务时间长，耐用度高，节电贡献大。n当光源的发光颜色与把当光源的发光颜色与把黑体黑体加热到加热到 某一温度所发出的光色相同时的温某一温度所发出的光色相同时的温

41、度，称为光源的色温。度，称为光源的色温。n色温是灯光颜色给人直观感觉的度色温是灯光颜色给人直观感觉的度 量，与光源的实际温度无关。量，与光源的实际温度无关。n不同色温给人不同的冷暖感觉。不同色温给人不同的冷暖感觉。 色温色温（单位（单位K） 显色指数显色指数Ra Ra 光源颜色光源颜色 （光色）（光色） 3.3.光源颜色光源颜色 n光源照射到物体后，与光源照射到物体后，与参照光源参照光源相相 比对颜色相符程度的度量参数。比对颜色相符程度的度量参数。n是衡量光源显色性优劣或在视觉上是衡量光源显色性优劣或在视觉上 失真程度的指标。失真程度的指标。n参照光源的显色指数定为参照光源的显色指数定为100

42、100，其他，其他 光源的显色指数均小于光源的显色指数均小于100100。nRaRa越小，显色性越差，反之越好。越小，显色性越差，反之越好。 l黑体黑体：能全部吸：能全部吸收光能的物体。收光能的物体。 l参照光源：参照光源：一般以一般以日光或接近日光的人日光或接近日光的人工光源为参照光源工光源为参照光源 色温与感觉的关系（表色温与感觉的关系（表7-37-3） 色温色温/ /K K50005000330033005000500033003300感觉感觉冷冷中间中间暖暖v低照度下采用底色温的光源会感到温馨快活；低照度下采用底色温的光源会感到温馨快活；v高照度下采用高色温的光源则感到清爽舒适；高照度

43、下采用高色温的光源则感到清爽舒适；v比较热的地区宜采用高色温冷感光源；比较热的地区宜采用高色温冷感光源；v比较冷的地方宜采用低色温暖感光源。比较冷的地方宜采用低色温暖感光源。显色性的等级标准显色性的等级标准 （表（表7-47-4） v国际照明委员会（国际照明委员会（CIECIE）用显色指数把光源的显色性分为优、）用显色指数把光源的显色性分为优、 良、中、差四组作为判别光源显色性能的等级标准。良、中、差四组作为判别光源显色性能的等级标准。v显色性是择用光源的一项重要因素显色性是择用光源的一项重要因素v对显色性要求很高的照明用途，如，美术品、艺术品等对显色性要求很高的照明用途，如，美术品、艺术品等

44、的展示销售，为避免颜色失真，不宜采用显色性差的光源。的展示销售，为避免颜色失真，不宜采用显色性差的光源。v显色性要求不高，而要求彩色调节的场所，可利用显色显色性要求不高，而要求彩色调节的场所，可利用显色性的差异来增加明亮提神的气氛。性的差异来增加明亮提神的气氛。显色性组别优良中差显色指数范围80100607940592039各类光源的光效和显色指数（各类光源的光效和显色指数（RaRa）对照）对照 （表（表7-57-5） 灯类型灯类型光效光效/lmW-1显色指数显色指数普通照明用灯普通照明用灯150W(1000h)14.4100卤钨灯卤钨灯150W(2000h)17100多荧光粉多荧光粉6595

45、三基色荧光粉（三基色荧光粉（80）9380陶瓷金属卤化物灯陶瓷金属卤化物灯150W9085高压钠灯高压钠灯150W高显色性高显色性8660高压钠灯高压钠灯150W高光效高光效11625低压钠灯低压钠灯131W SOX E206-45高压汞灯高压汞灯3500 125W5450白炽灯及卤钨灯显色指数白炽灯及卤钨灯显色指数为为100100，显色性极好，但，显色性极好，但发光效率很低。发光效率很低。 显色指数为负值，几显色指数为负值，几乎无显色性相反，发乎无显色性相反，发光效率最高。光效率最高。 4.4.光源启动性能光源启动性能 v光源的启动性能是指灯的启动和再启动特性，用启光源的启动性能是指灯的启动

46、和再启动特性，用启 动和再启动所需要的时间来度量。动和再启动所需要的时间来度量。v热辐射电光源的启动性能最好热辐射电光源的启动性能最好，能瞬时启动发光，也，能瞬时启动发光，也 不受再启动时间的限制；不受再启动时间的限制；v气体发电光源不能瞬时启动气体发电光源不能瞬时启动。除荧光灯能快速启动外，。除荧光灯能快速启动外， 其他气体放电灯的启动时间至少在其他气体放电灯的启动时间至少在4min4min以上，再启动以上，再启动 时间最少也需要时间最少也需要3min3min以上。以上。第三节第三节 光环境评价与质量标准光环境评价与质量标准二、人工光环境的评价二、人工光环境的评价 二、人工光环境的评价二、人

47、工光环境的评价二、人工光环境的评价二、人工光环境的评价 一、天然光环境的评价一、天然光环境的评价二、人工光环境的评价二、人工光环境的评价 一、天然光环境的评价一、天然光环境的评价( (一一) ) 采光系数采光系数 C Cv定义：定义：室内某点的天然光照度室内某点的天然光照度（En）与同一）与同一时间室内无遮挡的天空在水平面上产生的照时间室内无遮挡的天空在水平面上产生的照度（度（Ew）之比）之比。 v定义式：定义式：100%nwECE(7-12)(7-12)l两个照度值均不包括直射日两个照度值均不包括直射日 光的作用。光的作用。l晴天或多云天气，不同方位晴天或多云天气，不同方位 上的天亮度有差别

48、，计算值上的天亮度有差别，计算值 与实测值有偏差。与实测值有偏差。( (二二) ) 采光系数标准采光系数标准 视觉作业场所工作面上的采光系数标准值视觉作业场所工作面上的采光系数标准值 （表（表7-67-6） 注：1、表中所列采光系数标准值适用于我国类光气候。采光系数标准值是根据室外临界照度为5000lx制定的。 2、亮度对比小的、级视觉作业，其采光等级可提高一级采用。v评价内容：评价内容：v(一一) 适当的照度水平适当的照度水平v(二二) 舒适的亮度比和亮度分布舒适的亮度比和亮度分布v(三三) 适宜的光色适宜的光色v(四四) 避免眩光干扰避免眩光干扰v(五五) 立体感立体感二、人工光环境的评价

49、二、人工光环境的评价 二、人工光环境的评价二、人工光环境的评价v适宜的照度：适宜的照度：在具体工作条件下，大多数在具体工作条件下，大多数人都感觉比较满意且保证工作效率和精度人都感觉比较满意且保证工作效率和精度均较高的照度值。均较高的照度值。v满意人数最大百分比满意人数最大百分比的照度的照度约约150015003000lx3000lxv不同工作性质的场所对照度值的要求不不同工作性质的场所对照度值的要求不同同(一) 适当的照度水平n在一个维护周期内照度变化在一个维护周期内照度变化 曲线的中间值。曲线的中间值。n西欧一些国家采取使用照度西欧一些国家采取使用照度 标准。标准。 使用照度使用照度 维持照

50、度维持照度 设计标准设计标准1.1.照度标准照度标准 n是必须更换光源或在预期清是必须更换光源或在预期清 洗灯具和清扫房间周期终止洗灯具和清扫房间周期终止 前，或者同时进行上述维护前，或者同时进行上述维护 工作时所应保持的平均照度。工作时所应保持的平均照度。n通常维护照度不应低于使用通常维护照度不应低于使用 照度的照度的80%80%。n美国、我国采用此标准。美国、我国采用此标准。2.2.照度均匀度照度均匀度 v定义：定义：工作面最小照度与平均照度之比。工作面最小照度与平均照度之比。v意义：意义：表示给定平面上照度分布的量。表示给定平面上照度分布的量。v工作面工作面：规定照度的平面（参考面）即为