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,照明基础知识,第一章 光度、色度基本概念及知识,什么是光，光是指辐射能的一部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。 从物理学的观点说，光是电磁波谱的一部分，波长范围在380780nm（纳米）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。 任何物体发射或反射足够数量合适波长的辐射能，作用于人眼睛的感受器官，就可看见该物体。 一般辐射能波谱的范围，可见光谱辐射能的波长在380x10-910-9m（即380780nm）之间，仅是辐射能中很小的一部分。 在1666年，牛顿使一束自然光线通过棱镜，从而发现光束中包含组成彩虹的全部颜色。可见光谱的颜色实际上是连续光谱混合而成的。波长从380nm向780nm增加时，光的颜色从紫色开始，按蓝、绿、橙、红的顺序逐渐变化。如下图：,第一节：光的度量及其单位,一、 光通量 光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量。单位为流明（lm）。光通量=光效X功率 二、 发光强度（光强） 光源在空间某一方向上单位立体角内发射的光通量与该立方体角的比值，称为光源在这一方向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（ cd）。 三、 照度 照度是用来说明被照面（工作面）上被照射的程度，通常用其单位面积内所接受的光通量来表示，单位为勒克斯（lx）或流明每平方米（lm/m2）。 四、 亮度 亮度也是用来表示物体表面发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值，称为发光面的表面亮度，单位为坎德拉每平方米（cd/m2）。,具体如下图指示:,第二节：光源的色温及显色性,一、 色温 将一标准黑体加热(如白炽灯中的钨丝)，随着温度升高黑体的颜色开始沿着深红-浅红-橙-黄-白-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜色与标准黑体处于某温度的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为光源的色温，以绝对温度K来表示。基本色 如表所示：,(色温常识)表一,色温(3300K)较低的空间,色温(5000K)较高的空间,(色温感知)表二,(不同色温空间效果)图例说明：,色温低,色温高,K值(色温)越低，光色越偏红。 K值(色温)越高，光色越偏蓝。,二、 显色性 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度，显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色再现较差，我们所见到的颜色偏差也较大，用显色指数（Ra）表示。 国际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为100，各类光源的显色指数各有相同， 如：高压钠灯的显色指数为Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60-90。显色指数越接近100，显色性就越好。 如下图：不同显色指数下的物体所呈现出来的效果:,自然的显示方法,效果显色,忠实地再现色彩,光源一般显色指数类别,三、 颜色显色性和照度 光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系：用显色指数Ra90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra60）照明的办公室效果好，照度值可降低25%以上。 应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。,照度低、显色指数低的空间 阴湿的空间印象。 阴郁的空间印象。,照度、色温低的空间印象,绿色的线条内是基本上让人感觉心情舒畅的范围。（只从色温和照度的视点）,四、眩光评价方法 在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象，称为眩光。眩光是影响照明质量的最重要因素。 从眩光的作用来看可分直接眩光和反射眩光，直接眩光是在观察物体的方向或接近这一方向内存在发光体所引起的眩光。反射眩光是发光体的镜面反射，特别是在观察物体方向或接近这一方向出现镜面反射所引起的眩光。 眩光按其效应又可分为失能眩光和不舒适眩光。失能眩光又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适。不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。,眩光(英国)标准分类,(多数用在照明设计中用到),眩光限制等级表：,对眩光程度的感觉，仅4种因素值得考虑 （1）灯具亮度； （2）房间长度和灯具安装的高度（即距高比）； （3）由平均水平照度表示的视适应水平； （4）灯具种类，如灯具侧面是否发光等；,(多数用在照明设计中用到),光度量的比较,1、从定性的角度分析光度量的基本概念，了解其内在关系。 2、光通量、光效、光强和亮度反应光源特性的基本量，说 明的是光源的发光情况。 3、照度是表征被照物接受光通强弱的物理量，有着本质的区 别。 4、其次在应用中，单位上比较容易混淆；在定性和定量分析 中，各有所偏重。,第二章 光源结构及原理,在照明工程中常用的光源有白炽发光的白炽灯和卤钨灯，低压气体放电的各种荧光灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等。常用光源分类如下表：,不同光源所呈现色温显色指数分类,第一节：白炽灯与卤钨灯 一、 白炽灯原理 凡是根据热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。 白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。在灯丝发光的同时还产生大量的红外辐射和小量的紫外辐射，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。,白炽灯,一、白炽灯 构造：,第三章 电光源,灯 头,支 架,发光材料,玻璃外壳,惰性气体,1、白炽灯的结构 普通白炽灯泡由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，通常的工作压力约为1.013x105Pa，而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在86%98%之间。,2、白炽灯类型：白炽灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。 3、白炽灯的色温、显色指数 白炽灯的光效较低（约为1217lm/W），色温较低一般为24002900K，但显色性较高，显色指数Ra高达99100。到目前为止，它是应用最广泛的一种光源。,4、白炽灯的特点及应用,有高度的集光性，便于光的再分配,适合频繁开关，点灭性能及寿命影响小,显色性能好,光效较低,特点,白炽灯的应用,适用于家庭、宾馆、饭店及艺术照明,信号照明、投光照明和小型建筑物照明,电影、剧院和舞台布景照明,二、卤钨灯 卤钨灯属于热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，在结构上有较大的的差别。最突出的差别就是卤钨灯泡内所填充的气体含有部分卤族元素或卤化物。 卤钨灯的光效较高（约为1821lm/W），色温较低一般为27003300K，显色性较高，显色指数Ra高达99100。,二、卤钨灯 1、结构及卤钨循环：,石英玻璃管,金属支架,灯丝,单端式,双端式,1、卤钨灯的结构 卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻璃泡和灯头等构成。卤钨灯有双端、单端和双泡壳之分； 2、卤钨灯的分类 （1）按充入灯泡内的不同卤素可为碘钨灯和溴钨灯； （2）按灯泡外壳材料的不同可分为硬质玻璃卤钨灯、石英玻璃卤钨灯；,3卤钨灯按工作电压的高低不同可分为市电卤钨灯（220V）和低电压型卤钨灯（6V、12V、24V）； 4卤钨灯按灯头结构的不同可分为双端、单端卤钨灯； 5.卤钨灯的工作原理 当充入卤素物质的灯泡通电工作时，从灯丝蒸发出来的钨，与卤素化合，形成一种挥发性的卤钨化合物。卤钨化合物在灯泡中扩散运动，当扩散到较热的灯丝周围区域时，卤钨化合物分解成卤素和钨，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素再继续扩散到其温度较低的灯泡壁区域与钨化合，形成卤钨循环。,6.卤钨灯的特点和应用 使用时应注意以下问题： 卤钨灯不适用于低温场合。双端卤钨灯工作时，灯管应水平安装，其倾斜角度不得超过40，否则会缩短其使用寿命；另外，由于卤钨灯灯丝细长又脆，卤钨灯使用时，要避免震动和撞击，也不宜作为移动照明灯具。,灯杯（MR16、MR11）,灯珠,PAR灯光源,卤钨灯的特点和应用： 由于卤钨作用的原因，灯的寿命大大的提高 （1500-2000）H 温度升高，可见光增加，光色改善，显色性好。（99） 透过率改善，光效提高。1030Lm/W,应 用,体育场、广场、会场、舞台、机场、商业和摄影等,！,水平安装,避免与易燃物接触,不宜作为移动式的局部照明,40,第二节：荧光灯 荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。,1、荧光灯的发光原理 荧光灯的常用荧光粉是三基色粉；一种低压汞蒸气体放电灯。灯管内水银蒸气的原子在放电时激发出253.7 nm紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉吸收，转变成可见光。转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。,汞Ar,e,自持放电,电离,荧光粉,紫外线,可见光,2、 荧光灯的能量转换示图,荧光灯,灯管电极发热34,紫外线63,可见光3,紫外线发热38,荧光粉发光25,对流 传导 热辐射,可见光,40W,100,28,72,2、荧光灯的光电特征 （1）、电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的6以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。,（2）、开关次数对寿命的影响 荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃3h的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。,（3）、环境温度对荧光灯的影响 灯的工作特性，还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同时紫外线的辐射减少。当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。荧光灯不宜用在户外。,光 效,紫外线强度,汞蒸气压力,形状、冷端温度,室 温,光 通,环境温度对光效影响很大！,在200C光 效 最 高,低于100C 启动困难,-50C 无 法 启 动,温度的影响,（4）、环境温度对荧光灯的影响,湿度过高对荧光灯的启动和工作不利。 严重影响其使用寿命！,相对湿度在60%以下对荧光灯的工作是有利的，75 % 85 %时是最不利的,3、荧光灯的特点及应用,寿命长光通衰减少,启动慢 点燃迟,发光效率高,不能频繁启动 环境要求高,光色丰富 显色性能好,3000h,3-5S,25-67 Lm/W,温度 湿度,R70-99 色温范围广,荧光灯的应用,适用于进行较精细的工作，照度要求较高或进行长时间视觉工作的场所。,光谱较连续，显色性好，故适于需要正确识别色彩的场所。 节能的场所。,光色特殊，故适合于无天然采光的空间照明或要求环境较舒适的场所，但悬挂不宜太高。,不宜在开关频繁的场所和环境质量恶劣的地方使用，瞬时启动和调光的场所也不适合。,1、概念 由于管壁温度而建立发光电弧，其发光管表面负荷超过3W/Cm2的气体放电灯，称为气体放电灯。 如：高压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯和氙灯等。 2、结构和工作原理,辅助电极,主电极,发光管,外壳,第三节：高强度气体放电灯 荧光灯以外的气体放电灯都属于第三代光源。,双端金卤灯（R*7S）,单端插口金卤灯（G12）,3、气体放电灯特性比较,灯 型,特性,灯 型,特性,3、气体放电灯特性比较 续,4、高压气体放电灯的应用,高压汞灯,高大的厂房、体育场馆、一般的街道、广场、车站码头等。,对光效要求不高,对光色无特殊要求,金卤灯,高压钠灯,较繁荣街道、商业照明、广场照明、舞台摄影、体育场馆等,主干道路灯照明、港口车站和广场照明等,对光色要求较高,对光色无特殊要求,而光效较高的场所,5、 高压气体放电灯建议,在室外照明设计中，对于综合性空间的照明处理应按金卤灯和高压钠灯混光配合，互为补充，以求得更好的照明效果！,建议,一、光源的选择和灯具（怎样选择光源） 1、光源的种类和特性 2、光色（色温）和照明,商品的显色方法,适应卖场的气氛,空间上的愉悦感所必要的空间,色温体现出充实感、心理上的满足所必要的空间,第三章 照明设计基础理论,二、商业照明的分类和方法 商业照明基本上是由：1、一般照明 2、重点照明 3、装饰照明三部分构成。三部分的构成比例要适当，而且要统筹兼顾、相互配合，就能获得优美的照明效果。,基础照明,环境照明,确保店铺内必要的基本的亮度的照明。,环境照明,重点照明,局部突出的照明。,基础照明的进一步设想，进一步演绎渲染店铺 环境照明一般表现在远观效果,基础照明,重点照明,基础照明,商品照明例,使用筒射灯的重点照明,使用柜架下方照明的商品照明,商品照明例,(重点照明)突出金属的光泽感,柜下灯的照明,突出商品的凹凸感,三、照明设计标准 (参考) 国外商业照明照度标准值（lx）,日本JIS照度标准值,国际照明委员会照明标准（CIES 008/E-2001）商业部分,住宅、办公建筑照明的照度,是指在一定自然采光的区域正常工作状态下所需的照度。 各工作面的推荐照度取值应考虑其本身的反射比、对比、重要性、年龄因素等。 制定照度标准的因素：,