第七章-光污染及其控制

第七章光污染及其控制第一节概述一、光环境（luminousenvironmengt）（一）光环境光环境室内光环境室外光环境由光与颜色在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境在室外空间由光照射而形成的环境二、光源及其类型自然光源和人工光源自然光源：日光和月光人工光源：热辐射光源、气体放电光源、其他光源（一）热辐射光源依靠电流通过灯丝发热到白炽程度而发光的电光源

1.白炽灯：

2.卤钨灯：在灯泡中充入少量卤化物的改进型白炽灯用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。

（二）气体放电光源电极在电场作用下，电流通过一种或几种气体或金属蒸气而发光的电光源低压气体放电灯高压气体放电灯荧光灯2.高压汞灯3.金属卤化物灯4.高压钠灯5.低压钠灯三、光污染（一）光污染的产生狭义光污染：已形成的良好的照明环境，由于逸散光而产生被损害的状况，又由于这种损害的状况而产生的有害影响广义光污染：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康的现象。特点：局部的随距离的增加而迅速减弱不存在残余物（二）光污染的来源

城市建筑物采用大面积镜面式铝合金装饰的外墙、玻璃幕墙所形成的光污染城市夜景所形成的光污染1.玻璃幕墙形成的光污染产生条件使用大面积高反射率镀膜玻璃玻璃幕墙相对太阳照射的方向，或与人所成的特定角度光污染的程度与玻璃幕墙的方向、位置高度有关2.夜景照明形成的光污染大气光污染：人工光在尘埃、空气或其他大气悬浮粒子的散射作用下，扩散入大气层中形成城市上空很亮的大气光污染侵扰光污染：夜景照明中美投向投射对象的部分逸散光和建筑的反射光，透过门窗射向不该照亮的场所眩光污染：光泽表面的反射眩光引起视觉不适、疲劳及障碍颜色污染：有色光引起驾驶员对交通信号及衣着不鲜艳的行人失去正确判断3.室内光污染的成因室内装修采用镜面、釉面等反射光线灯光配置设计不合理，致使室内光线过亮或过暗夜间室外照明（三）光污染的分类1.白亮污染阳光照射强烈时，建筑物反射，明晃白亮。2.人工白昼污染

当夜幕降临后，酒店、商场的广告牌、霓虹灯使人眼花缭乱。一些建筑工地灯火通明，光直冲云霄、亮如白昼3.彩光污染

彩光活动灯、荧光灯以及各种闪烁的彩色光源则构成了彩光污染（四）光污染的危害１．对人的影响（1）对附近居民的影响：照明设备产生的入射光线使居民的睡眠受到影响商业性照明产生的闪烁的光线或停车场车辆的灯光使居民感到烦躁，影响正常生活（2）对行人的影响安装不合理的灯具，本身产生眩光是行人感到不舒适，降低视觉功能亮度太高行人无法看清周围较暗的地方，容易成为犯罪分子藏身之处（3）对交通系统的影响影响驾驶者的视觉功能，应对突发事件反映滞后降低交通信号可见度规则布置的灯具会引起闪烁，使驾驶者产生不舒适感使驾驶者对航空和轮船的驾驶灯塔导航系统产生误解（4）对天文观测的影响夜空亮度越低，越有利于天文观测地进行2.对动植物的影响

（1）对植物的影响：自然生命周期受到干扰影响其正常生长（2）对动物的影响：生殖周期受到破坏，无法正常繁殖改变鸟的生活习性，影响鸟的飞行方向吸引更多昆虫，危害自然环境和生态平衡第二节光学基础一、光的基本物理量（一）光通量(luminousflux)

光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。单位：流明（lm）（二）发光强度（luminousintensity）光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。单位：坎德拉（cd）球的表面积S对球心所形成的角（三）照度

(illuminance)

照度是表示被照面上的光通量密度，即被照面单位面积上的光通量。单位：勒克斯（lx）

4.亮度（luminance）发光体在视线方向单位面积上的发光强度单位：坎德拉/平方米（cd/m2）第三节光环境评价与质量标准一、天然光环境的评价采光设计标准是评价天然光环境质量的准则国际照明委员会（CIE）编写了《CIE天然采光指南》我国发布《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001（一）采光系数（daylightfactor）在室内给定平面上的一点，由直接或间接地接收天空漫射光而产生的照度与同一时间不受遮挡的该天空半球在室外水平面上产生的天空漫射光照度之比。En——室内某点的天然光照度Ew——同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的照度（二）采光系数标准当室外照度高于临界照度时，才考虑室内完全用天然光照度，以此规定最低限度的采光系数标准二、人工光环境的评价（一）适当的照度水平照度标准

《民用建筑照明照度标准》值应按以下系列分级:0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500和2000lx.工业企业照明设计标准2.照度均匀度表示给定平面上照度变化的量.照度均匀度=工作面最小照度/平均照度工作面：由室内墙面限定的距地面0.7-0.8m的水平面办公室、阅览室等一般照明照度的均匀度,不宜小于0.7作业临近环境的亮度应当尽可能低于作业本身亮度，但不低于作业亮度的1/3周围视野的亮度不低于作业亮度的1/10（二）舒适的亮度比和亮度分布（三）适宜的光色（四）立体感（五）避免眩光干扰CIE对眩光定义为：眩光是一种视觉条件。这种条件的形成是由于亮度分布不适当，或亮度变化的幅度太大，或空间、时间上存在着极端的对比以致引起不舒适或降低观察重要物体的能力，或同时产生这两种现象分类：直接眩光（directglare）：光线直接进入眼内而产生反射眩光（reflectedglare）：光线被物体表面反射后进入眼内而形成反射眩光失能眩光不舒适眩光导致视力下降，甚至丧失视力使人感到不舒服，影响注意力的集中，时间长会增加视觉疲劳眩光评价方法CIE总结各国的研究成果，推荐一个国际通用的眩光指数（CGI）公式

眩光指数与不舒适眩光感觉的关系表眩光等级眩光效应评价标准眩光指数眩光等级眩光效应评价标准眩光指数AB刚好不能忍受刚好有不舒适感2822CD刚好能接受刚刚感觉到168第四节光污染的防治技术光污染按照光波波长分为可见光污染、红外线污染和紫外线污染三类，分别采用不同的防治技术一、可见光污染防治眩光污染是城市中光污染的最主要形式（一）直接眩光的限制用透光材料减弱眩光：格栅控制光源直射，将灯嵌入建筑物提高光源位置降低光源亮度增加眩光源的背景亮度（二）反射眩光的限制降低光源亮度根据反射原理，妥善布置灯具，求出反射眩光区，使灯具布置在该区域外改变工作面的位置，使反射角不在视线范围内增加光源的数量来提高照度，减少反射光的比例提高环境亮度二、红外线、紫外线的污染防治（一）对有红外线和紫外线污染的场所采取必要的安全防护措施对紫外消毒设施要定期检查，发现灯罩破损要立更换确保在无人状态下进行消毒，杜绝将紫外灯作为照明灯使用。对产生红外线的设备定期检查和维护，严防误照。（二）佩戴个人防护眼镜和面罩，加强个人防护措施亮度（luminance）单位：坎德拉每平方米（cd/m2,），尼特（nt）是旧的亮度单位

名称，现已废除不用。

光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。

光效（luminousefficacyoflightsource）单位：流明/瓦（lm/W）

光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。

平均寿命（averagelife）单位：小时（h）

指一批灯燃点，当其中有50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。

色度

色温CT-colourtemperature

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体对应的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（kelvim）表示。

黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。

相关色温CCT-correlatedcolourtemperature

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源的相关色温，单位为K。

由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。

色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。

（二）光环境的影响因素（1）照度和亮度（2）光色：光源的颜色（3）周围亮度：最佳环境是周围亮度大约注视亮度（4）视野外的亮度分布：室内顶棚、墙面、地面、家具等表面的亮度分布（5）眩光：在视野中由于亮度的分布或范围不当，或在时空方面存在两度的悬殊对比，以致引起不舒适感觉或降低观看细部或目标的能力（6）阴影：（1）光的方向性效果：顺光、侧光、逆光、顶光、底光可增强室内空间的可见度增强或减弱光和阴影的对比增强或减弱物体的立体感（2）光的造型立体感效果物体表面上由于光的阴暗变化就会产生光的造型立体感效果，简称立体感（三）光环境中光的效果（3）光的表面效果在室内空间中光在各表面上的亮度分布或有无光泽，构成光的表面效果（4）光的色彩效果光的反射比越大，色彩的明度越大为获得明亮的光环境，一般高明度色彩用于室内上部取得明亮效果，低明度色彩用于下部取得稳定效果第二节光学基础一、光的基本物理量（一）光通量

(luminousflux)

光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。单位：流明（lm）——波长为λ的光通量，lm——波长为λ的辐射能通量（辐射源在单位时间内发射的能量）,W——波长为λ的光谱光视效率——最大光谱光视效能多色光的光通量为各单色光之和（二）发光强度（luminousintensity）

光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光强。单位：坎德拉（cd）

球的表面积S对球心所形成的角——发光强度——光通量，lm——立体角，球面度sr（三）照度

(illuminance)照度是表示被照面上的光通量密度，即被照面单位面积上的光通量。单位：勒克斯（lx）

照度和光强的关系亮度（luminance）发光体在视线方向单位面积上的发光强度单位：坎德拉/平方米（cd/m2）（五）曝光量受照表面的照度E对被照时间t的积分，符号H,单位勒克斯·秒(Lx·s)，

（六）明度色彩的明暗程度，也称色阶、光度或色度例如黄色就比蓝色的明度高计算明度的基准，目前国际通用灰度测试卡：黑色为０，白色为10二、光源及其类型自然光源和人工光源自然光源：日光和月光人工光源：热辐射光源、气体放电光源、其他光源（一）热辐射光源依靠电流通过灯丝发热到白炽程度而发光的电光源1.白炽灯：2.卤钨灯：在灯泡中充入少量卤化物的改进型白炽灯特点：显色性好（Ra=100）、开灯即亮、亮暗可通过调整点燃电压连续变化、结构简单、成本低廉。

缺点：是寿命短、光效低

用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。

运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、走廊灯用途：会议室、展览展示厅、客厅、商业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明。

高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯低压钠灯特点：发光效率特高、寿命长、光通维持率高、透雾性强，但显色性差。

用途：隧道、港口、码头、矿场等照明。特点：寿命长、光效高、透雾性强。

用途：