环境照明设计实用教案

1、2. 光通量光通量 光通量就是按照人眼光光通量就是按照人眼光(yngung)感觉来度量光的辐射功感觉来度量光的辐射功率。率。当=555 nm时光感觉最强，V（555）1，此时，Pw（555）=1 w， 光瓦。 其它波长的光由于相对视敏函数下降，辐射功率为1w所产生的光通量均小于1光瓦。 (555)1（2）复色光光通量：复色光光通量： 若光源的辐射功率为 ，其总光通量为其组成的各波长的光通量之和， ( )P780380( )( )( )PVd ( )( )( )wPV ( )V( )wP (1)单色光光通量单色光光通量： 为辐射功率 与相对视敏函数 的乘积 单位：光瓦第1页/共27页第一页，共2

2、8页。（3）光通量单位）光通量单位 国际单位是流明（国际单位是流明（lumen，简写，简写lm）。）。 定义：绝对定义：绝对(judu)黑体黑体(在任何温度下对任何波长的辐射在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于能的吸收率都等于1的物体，是一种理想的模型的物体，是一种理想的模型 )在铂的凝固温在铂的凝固温度下，从度下，从5.30510-3 cm2面积上辐射的光通量为面积上辐射的光通量为1 lm。 例如：例如： 一个一个40w40w的钨丝灯泡的光通量为的钨丝灯泡的光通量为468 lm468 lm，发光效率，发光效率11.7 lm11.7 lmw w 一个一个40w40w的日光灯的光通量为的

3、日光灯的光通量为2100 1m2100 1m，发光效率为，发光效率为52.5 lm52.5 lmw w。 有的人工有的人工(rngng)(rngng)光源发光效率可达光源发光效率可达100 lm100 lmw w。 光瓦与流明光瓦与流明(limng)(limng)的换算关系：的换算关系： 由于波长为由于波长为555 nm555 nm的单色光的单色光1 w1 w辐射功率所产生的光通量恰为辐射功率所产生的光通量恰为680 lm680 lm，即即1 1光瓦光瓦680 lm680 lm第2页/共27页第二页，共28页。3. 3. 发光强度发光强度4I4 I例如：例如：点光源，球心对球面的立体角为4立体

4、弧度 cd， lm 例如：计算例如：计算(j sun)(j sun)漫射面（余弦射漫射面（余弦射面）的光通量特性。面）的光通量特性。dId 指光源在单位立体角内的光通量，简称光强，用I表示，单位为坎德拉（cd）。 光强与光通量的关系为： 坎德拉（cd） 立体角立体角：球面积与球半径平方之比。光强测量光强测量：用“光度计”可以直接测量某个方向上的发光强度。第3页/共27页第三页，共28页。dd cosILs图3.4 发光面的亮度眼睛dIdS亮度的意义：亮度的意义： 表示表示(biosh)(biosh)发光面的明亮程度。发光面的明亮程度。 发光发光(f un)面是指面光源、面是指面光源、反射面、透

5、射面等。反射面、透射面等。4. 4. 亮度亮度 （1 1）定义：发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面投影面积之比。）定义：发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面投影面积之比。 由图由图3.43.4可以可以(ky)(ky)得到亮度的表达式为得到亮度的表达式为第4页/共27页第四页，共28页。 上式说明：理想漫散射面虽然在各个方向上的光强和光通量不同，但在不同角度的亮度感觉相同。 例如：电视显象管的荧光屏就是一个近似余弦分布的散射面，即使(jsh)人从不同角度去看电视图象，其亮度感觉也是相同的。dcosd cosnnILIs漫射光源的亮度： 亮度单位：亮度单位

6、： 国际单位为：坎德拉米（国际单位为：坎德拉米（cd/m2），）， 公制单位为：熙提（公制单位为：熙提（Stilb，sb）, 它们它们(t men)之间的关系为：之间的关系为： 1sb=1cd/cm2=104cd/m2第5页/共27页第五页，共28页。 5. 照度照度 定义定义(dngy)：光通量与被照射：光通量与被照射表面面积之比。表面面积之比。 ddEsdsr法线A222coscos4cosdIEdsrrdsdIdIr 如果点光源A发出的光线与被照表面的法线间成夹角 ，则照度为 上式表明，被照射表面的照度上式表明，被照射表面的照度(zho d)E(zho d)E与光源的光强与光源的光强I

7、I成正比，与夹角的余弦成正比，而与光源至表面的距离成正比，与夹角的余弦成正比，而与光源至表面的距离r r的平方的平方成反比（照度成反比（照度(zho d)(zho d)的平方反比定律）。的平方反比定律）。 单位：勒克斯（单位：勒克斯（Lux，缩写为，缩写为lx）。）。 lx定义：定义：1m2的面积上均匀的面积上均匀(jnyn)照射照射1 lm的光通量，其照度为的光通量，其照度为1 lx。照度测量：用照度计直。照度测量：用照度计直接测量。接测量。第6页/共27页第六页，共28页。 结论：结论： 当使用点光源时，为了增加工作面的照度值，当使用点光源时，为了增加工作面的照度值，通常将灯放低，并尽可能

8、放在工作面的正上方。通常将灯放低，并尽可能放在工作面的正上方。 另外，也可通过提高另外，也可通过提高(t go)(t go)光强或光通光强或光通量来增加照度。量来增加照度。 对于平行光源，照度值与距离对于平行光源，照度值与距离r r无关。无关。 第7页/共27页第七页，共28页。1. 1. 照明与疲劳照明与疲劳 照明对工作的影响，表现照明对工作的影响，表现(bioxin)(bioxin)为能否使视觉为能否使视觉系统功能得到充分发挥。系统功能得到充分发挥。三. . 照明条件(tiojin)(tiojin)对作业的影响 中心中心(zhngxn)视力：指视网膜中心视力：指视网膜中心(zhngxn)窝

9、处的视力。窝处的视力。周边视力：视网膜中心周边视力：视网膜中心(zhngxn)窝周围的视力。窝周围的视力。（1 1）视力）视力: : 从广义上说，表示人的眼睛识别物体形状的能力。 通常的视力是注视力，包括中心视力、周边视力。 在正常条件下，工作效率和工作质量与照明及其布局是否合理密切相关，集中反映在照明的数量数量和质量质量上。照明的数量照明的数量可用照度值表示. 照明的质量照明的质量则要通过眩光、光色、光谱分布、阴影、明暗变化等因素来评价。第8页/共27页第八页，共28页。（2） 眼球活动机能眼球活动机能 眼球通过六根眼肌（内、外、上、下直肌，上、下斜肌）的眼球通过六根眼肌（内、外、上、下直肌

10、，上、下斜肌）的收缩完成运动（瞳孔转向内上方、内下方、内侧、外侧、外下收缩完成运动（瞳孔转向内上方、内下方、内侧、外侧、外下方和外上方）。方和外上方）。 通过睫状肌的收缩与舒张使晶状体变厚，增加眼睛的折光能通过睫状肌的收缩与舒张使晶状体变厚，增加眼睛的折光能力，或使晶状体变薄，减弱折光能力，来调节眼睛看近物和远力，或使晶状体变薄，减弱折光能力，来调节眼睛看近物和远物的能力。物的能力。 括约肌使瞳孔收缩和开大。瞳孔缩小，减少强光进人眼内，括约肌使瞳孔收缩和开大。瞳孔缩小，减少强光进人眼内，或使瞳孔开大，增加进入眼内的弱光。或使瞳孔开大，增加进入眼内的弱光。 可以看出：可以看出： 外界外界(wij

11、i)光线变化，眼睛会产生相应的运动，易造成视光线变化，眼睛会产生相应的运动，易造成视觉疲劳。觉疲劳。注意：注意： （1）明视觉好是指中心视力好，暗视觉好是周边视力好。）明视觉好是指中心视力好，暗视觉好是周边视力好。 （2）暗视觉好：周边视力观察力非常敏锐，易发现运动物体。）暗视觉好：周边视力观察力非常敏锐，易发现运动物体。 （3）明视觉好：中心视力比周边视力好，便于物体仔细观察。）明视觉好：中心视力比周边视力好，便于物体仔细观察。 （4）物体的亮度愈大，视力愈好（瞳孔缩小）物体的亮度愈大，视力愈好（瞳孔缩小(suxio)，视网膜上成像清楚）。，视网膜上成像清楚）。第9页/共27页第九页，共28

12、页。（3 3）照明对视觉）照明对视觉(shju)(shju)的影响的影响人的眼睛能够适应10-3105 lx的照度范围。实验表明(biomng)：照度自10 lx增加到1000 lx时，视力可提高70%。 视力不仅受注视物体亮度的影响(yngxing)，还与周围亮度有关，当周围亮度与中心亮度相等，或周围稍暗时，视力最好；若周围比中心亮，则视力会显著下降。在照明条件差的情况下，作业者长时间反复辨认对象物，使明视觉持续下降，引起眼睛疲劳（眼球干涩、怕光、眼痛、 视力模糊、眼球充血、产生眼屎和流泪等。 ），严重时会导致作业者的全身性疲劳（疲倦、食欲不振、神经失调）。第10页/共27页第十页，共28页

13、。 2. 2. 照明与工作效率照明与工作效率 通过通过(tnggu)(tnggu)改善照明条件，可以提高识别速度改善照明条件，可以提高识别速度和立体视觉效果，从而可以降低视觉疲劳，提高工作效率和立体视觉效果，从而可以降低视觉疲劳，提高工作效率和准确性，提高产品质量。和准确性，提高产品质量。 如图为一个精密加工车间的劳动生产率随照度值的增加而提高及视觉疲劳逐渐降低的情况，这种趋势在1200 lx以下时尤为明显。 生产率视疲劳生产率增长相对视觉疲劳（102 lx）案例案例1第11页/共27页第十一页，共28页。 日本一家纺织公司，原来用白炽灯照明只有(zhyu)60 lx，改为荧光灯照明后，在耗电

14、量相同的情况下，可获得150 lx，结果产量增加了10%。 案例案例(n l)2 徐联仓、凌文栓1981年对北京清河毛纺厂质量检验员的工作质量与照明条件的关系的研究表明：人眼长期进化的结果，对日光产生了最佳的适应，日光的显色性最好（日光显色指数为100，荧光灯显色指数为6080），因此在日光下最容易发现产品的斑疵。 检验工作场所的照度值应达到500800 lx，且要求光线的显色性好。照度值过高或过低、不均匀、显色性差均会使检验人员的视觉功能下降，使眼睛产生不适感觉，降低工作效率，增加漏检率。改用金属卤化物灯（250W，显色指数为9095，漫散射光，工作台面的照度值为7201080 lx）代替荧

15、光灯（显色指数为6080，工作台面照度值为2301040 lx）后，检验工自我感觉良好，工作效率大幅度提高，漏检率由51降到20。 案例案例3第12页/共27页第十二页，共28页。 调查分析得出：不同调查分析得出：不同(b tn)年龄组的人从事性质不同年龄组的人从事性质不同(b tn)的工作，对照度值的要求是不同的工作，对照度值的要求是不同(b tn)的。的。从事一般性工作，改善照明条件后，各年龄组的劳动生产率提从事一般性工作，改善照明条件后，各年龄组的劳动生产率提高的幅度均相同。高的幅度均相同。从事要求视觉条件比较高的紧张作业时，年龄大的人的工作效从事要求视觉条件比较高的紧张作业时，年龄大的

16、人的工作效率比年轻人更依赖于照明条件。率比年轻人更依赖于照明条件。 结论：结论：(1)(1)当照度值增加到临界水平时，工作效率迅速当照度值增加到临界水平时，工作效率迅速(xn s)(xn s)提高。提高。(2)(2)在临界水平，工作效率平稳，超过这个水平，增加照度值不能提高工作效率，有时会起到在临界水平，工作效率平稳，超过这个水平，增加照度值不能提高工作效率，有时会起到消极作用（可能引起眩光）。消极作用（可能引起眩光）。 第13页/共27页第十三页，共28页。 3. 照明照明(zhomng)与事故与事故 事故的数量与工作环境的照明事故的数量与工作环境的照明(zhomng)条条件也有关系。件也有

17、关系。每天利用人工照明时数人工照明时数每月事故数月份图3.8 事故数量与室内照度的关系 英国对事故发生次数与照度关系的进行了统计分析。 在英国，11月、12月、1月的日照时间短，工作场所的人工照明时间长。由于人工照明比自然光照明的照度值低，故冬季事故次数在全年中最高。案例案例1照明条件好的优势：照明条件好的优势：增强眼睛的辨认增强眼睛的辨认(binrn)(binrn)能力，减少识别物体色彩的错误率；能力，减少识别物体色彩的错误率；增强物体的轮廓立体视觉，便于辨认增强物体的轮廓立体视觉，便于辨认(binrn)(binrn)物体的相对位置；物体的相对位置；扩大视野，防止错误和工伤事故的发生。扩大视

18、野，防止错误和工伤事故的发生。第14页/共27页第十四页，共28页。 据调查资料表明，在机械、造船、铸造、建筑、纺织等部门，人工照明的事故比自然光照明条件下增加 25，其中由于跌倒引起的事故增加74%。 据美国研究者的统计，由于企业照明条件很差，在人身事故诸原因中占5，在人身事故间接原因中占20。改善了照明条件后，全厂的事故次数减少了16.5。 可 以 看 出 ， 改 善 照 明 条 件 对 减 少 事 故 具 有 非 常(fichng)重要的意义。第15页/共27页第十五页，共28页。四. . 工作场地的照明设计 1. 1. 照明照明(zhomng)(zhomng)方式方式（1 1）工业生产

19、中的三种照明）工业生产中的三种照明(zhomng)(zhomng)方式：方式：自然照明自然照明(zhomng)(zhomng)、人工照明、人工照明(zhomng)(zhomng)和混合照明和混合照明(zhomng)(zhomng)（自然（自然+ +人工）。人工）。（2）人工照明按灯光照射范围和效果(xiogu)分为四种方式：a. a. 一般照明：也称全面照明。一般照明：也称全面照明。 根据充分满足夜间照明要求进行设计。根据充分满足夜间照明要求进行设计。 适用：工作地较密集，或者作业时工作地不固定的场所。适用：工作地较密集，或者作业时工作地不固定的场所。 优点：照度较均匀优点：照度较均匀(jny

20、n)(jnyn)，一次性投资较少，照明设备型式统一，便于维，一次性投资较少，照明设备型式统一，便于维护修理护修理. . 缺点：耗电量大。缺点：耗电量大。 第16页/共27页第十六页，共28页。（2 2）局部照明）局部照明(zhomng)(zhomng)： 为特定工作地而设置的照明为特定工作地而设置的照明(zhomng)(zhomng)。 优点：靠近工作面，使用较少的照明优点：靠近工作面，使用较少的照明(zhomng)(zhomng)器器具便可以获得较高的照度，耗电量少，明视中心具便可以获得较高的照度，耗电量少，明视中心突出。突出。 缺点：易产生眩光和周围变暗造成比较强烈的亮度对缺点：易产生眩光

21、和周围变暗造成比较强烈的亮度对比。比。 （4 4）特殊照明：）特殊照明： 用于特殊用途和特殊效果的照明方式，根据各自用于特殊用途和特殊效果的照明方式，根据各自(gz)(gz)的特殊需要选取光源。的特殊需要选取光源。 例如：摄影、舞台灯光、建筑夜景灯。例如：摄影、舞台灯光、建筑夜景灯。 （3 3）综合照明：）综合照明： 由一般照明和局部照明共同组成的照明方式。由一般照明和局部照明共同组成的照明方式。 优点优点(yudin)(yudin)：是一种最经济的照明方式，不仅工作场所的利：是一种最经济的照明方式，不仅工作场所的利用系数高，而且还能防止产生使人腻烦的阴影、直射眩光用系数高，而且还能防止产生使

22、人腻烦的阴影、直射眩光和反射眩光。和反射眩光。 适用：常用于要求照度值高，工作地分布较稀疏的场所。适用：常用于要求照度值高，工作地分布较稀疏的场所。 第17页/共27页第十七页，共28页。2 2、光源选择的基本原则、光源选择的基本原则(yunz)(yunz) 选用何种照明方式，与工作性质和工作地布置有关。选用何种照明方式，与工作性质和工作地布置有关。它不但影响照明的数量和质量，也关系到设计投资及使用它不但影响照明的数量和质量，也关系到设计投资及使用维修费的经济性和合理性。维修费的经济性和合理性。 （2 2）使所选择的人工）使所选择的人工(rngng)(rngng)光源尽量接近自然光（日光）、不

23、宜采用有色光源。光源尽量接近自然光（日光）、不宜采用有色光源。 例如：荧光灯的发光效率高，柔和、均匀、热辐射少。例如：荧光灯的发光效率高，柔和、均匀、热辐射少。 为了消除光的波动，尽量采用多管灯具。为了消除光的波动，尽量采用多管灯具。（1 1） 尽量采用自然光照明尽量采用自然光照明 自然光明亮柔和，同时光谱自然光明亮柔和，同时光谱(gungp)(gungp)中的紫外线对人体生理机能还有良中的紫外线对人体生理机能还有良好的影响（符合人体生理机能）。因此在设计中应最大限度地利用自然光。好的影响（符合人体生理机能）。因此在设计中应最大限度地利用自然光。 自然照明是通过建筑物的天窗和侧窗自然采光。自然

24、照明是通过建筑物的天窗和侧窗自然采光。第18页/共27页第十八页，共28页。（3） 合理选择直接光源合理选择直接光源(gungyun)、反射光源、反射光源(gungyun)和透射光源和透射光源(gungyun)。1.1.什么是眩光什么是眩光 视野内出现亮度极高或对比度过大，且引起刺眼并降低观察力的光线称为眩视野内出现亮度极高或对比度过大，且引起刺眼并降低观察力的光线称为眩光。光。2.2.眩光的类型眩光的类型 有三种：直射眩光、反射有三种：直射眩光、反射(fnsh)(fnsh)眩光和对比眩光。眩光和对比眩光。直射光源的光线直射在物体上，由于物作反射效果不同，物体向光部分明亮，背光部分较暗，照度分

25、布不均匀，对比度过大。反射光源的光线经反射物漫射到被照空间的物体上。透射光源的光线经散光的透明材料使光线转为漫射，漫射光线亮度低而且柔和(ruh)，可减轻阴影和眩光，使照度分布均匀。五、眩光及其防治措施第19页/共27页第十九页，共28页。（1 1）直射眩光：）直射眩光： 由亮度极高的光源直射引起的。由亮度极高的光源直射引起的。 图图3.9 3.9 为直射眩光效应与眩光源位置为直射眩光效应与眩光源位置(wi zhi)(wi zhi)的的关系。关系。 例如：汽车灯照射例如：汽车灯照射（2 2）反射眩光：）反射眩光： 强光经反射引起的眩光。强光经反射引起的眩光。 例如例如(lr)(lr)：电影院看

26、电影。：电影院看电影。（3 3）对比眩光：）对比眩光： 由物体与背景明暗反差太大造成由物体与背景明暗反差太大造成(zo chn(zo chn) )的眩光。的眩光。 例如：晚上看路灯，由于背景漆黑，形成很大的亮度对比感到刺眼构成眩光，例如：晚上看路灯，由于背景漆黑，形成很大的亮度对比感到刺眼构成眩光，而白天由于背景是自然光，亮度对比小不能构成眩光。而白天由于背景是自然光，亮度对比小不能构成眩光。 第20页/共27页第二十页，共28页。3.3.眩光效应的危害眩光效应的危害 （1 1）破坏视觉的暗适应，产生视觉后象，使视觉效率）破坏视觉的暗适应，产生视觉后象，使视觉效率(xio l)(xio l)降

27、低。降低。 例如：手电光在眼前晃动。例如：手电光在眼前晃动。 盗猎分子偷猎。盗猎分子偷猎。 司机驾驶汽车相互会车时，不开大车灯司机驾驶汽车相互会车时，不开大车灯( (远灯远灯) )。4. 防止和控制眩光的措施防止和控制眩光的措施 （1）限制光源的亮度）限制光源的亮度(lingd)。 16 sb 例如：磨砂灯，增强漫射效果。例如：磨砂灯，增强漫射效果。 高速公路中间的隔离带（图）。高速公路中间的隔离带（图）。（2）产生(chnshng)视觉不舒适感和分散注意力，造成视觉疲劳。 例如：夜间驾驶汽车。 第21页/共27页第二十一页，共28页。（5）减少亮度对比。）减少亮度对比。 在可能在可能(knng)的条件下，适当提高背景照明亮度，减少的条件下，适当提高背景照明亮度，减少亮度对比。亮度对比。 （2）合理布置光源。）合理布置光源。 例如：灯的悬挂高度应在视线例如：灯的悬挂高度应在视线450以上以上(yshng)。 采用不透明灯伞或灯罩遮挡眩光。采用不透明灯伞或灯罩遮挡眩光。（3）灯光转为散射光。）灯光转为散射光。 例如：灯光经灯罩或天花板及墙壁例如：灯光经灯罩或天花板及墙壁(qingb)漫漫射到工作空间。射到工作空间。（4）改变光源或工作面的位置。）改变光源或工作面的位置。