建筑电气 课件 第一章 光学基本知识

第一章光学基本知识CONTENT目录光的性质、度量01照度标准02颜色特性与眩光控制03复习与思考04光的性质、度量01光是一种电磁波，具有波动性。其波长范围在380nm到780nm之间，涵盖了人眼可见的紫、蓝、绿、黄、橙、红等颜色。这种波动性使得光能够产生干涉、衍射等现象，为光学研究和应用提供了基础。光的波动性光的波粒二象性光还具有粒子性，表现为光子。光子是光的最小能量单位，具有量子化特性。这种粒子性解释了光电效应等现象，是量子光学的基础。光的粒子性1.1光的性质1、光通量：光源在单位时间内向周围空间辐射出的，使人产生光感的能量，称为光通量。用符号Φ表示，单位为流明（lm）。例如，36W的荧光灯光通量约为2400lm。2、发光强度:光源在某一个特定方向上单位立体角内的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。用符号I表示，单位为坎德拉(cd)。3、照度：被照面单位面积上接受的光通量称为照度。用符号E表示，单位为勒克斯（lx）。计算公式为E=dΦ/dA。4、光出射度:如果光源是一个面光源，则发光面面积元出射的光通量称光出射度，用符号M表示，单位为lm/㎡。5、亮度:被视物表面在某一视线方向或给定方向单位投影面上的发射或反射的光强称为亮度。用符号L表示，单位为坎德拉/平方米（cd/m2）。例如，太阳的亮度约为1.6×10⁹cd/m²，而荧光灯的亮度约为7000cd/m²。1.2光的度量其中照度是照明工程中最常用的术语和物理量之一，作为考察照明效果的量化指标。人在环境中能否看清周围物体，一方面取决于被视物体的尺寸大小，另一方面取决于物体与周围环境的亮度对比，被视物体的尺寸越小，要求的照度水平越高。为了增加对照度概念的理解举例如下：1lx的照度能辨别物体的轮廓，5~10lx看书模糊，短时阅读照度不应低于50lx。一只220V、40W的白炽灯平均光强为28cd，灯下1米远处的照度约为30lx；满月晴朗月空下位0.2lx；晴朗白天室内为100~500lx。照度标准021、影响人的视力的因素：生理因素、背景亮度、亮度对比及年龄。2、照度标准制订的依据：视觉功效特性、视疲劳性、经济性。3、照度标准制订的目的：为了在各类建筑的照明设计中贯彻执行国家的有关技术经济政策，使设计符合建筑功能和保护人们视力健康的要求，提高产品质量和劳动生产率，做到节约能源、技术先进、经济合理、使用安全和维修方便。4、《建筑照明设计标准》（GB50034/T—2024）：将照度分为21级，包括0.5lx、1lx、2lx、3lx、5lx、10lx、15lx、20lx、30lx、50lx、75lx、100lx、150lx、200lx、300lx、500lx、750lx、1000lx、1500lx、2000lx、3000lx、5000lx。2.1照明标准制定依据典型场景照度与健康照明要求不同场景有明确的照度要求：办公室照度为300lx，教室照度为300lx，超市照度为300–500lx，黑板照度需≥500lx。典型场景新标准强调健康照明，包括频闪控制和显色性要求。频闪控制可减少视觉疲劳，显色性要求确保物体颜色还原真实。健康照明房间或场所参考平面及其高度/m照度标准值/lx显色指数Ra起居室一般活动0.75(水平面)10080书写、阅读300卧室一般活动0.75(水平面)7580床头阅读150*餐

厅0.75(水平面)20080厨房一般活动0.75(水平面)10080操作台台面300**卫生间0.75(水平面)10080表1.1居住建筑照明标准值房间或场所参考平面及其高度/m照度标准值/lxUGR显色指数Ra普通办公室0.75(水平面)3001980高档办公室0.75(水平面)5001980会议室0.75(水平面)3001980接待室、前台0.75(水平面)300—80营业厅0.75(水平面)3002280设计室实际工作面5001980文件整理、复印、发行室0.75(水平面)300—80资料、档案室0.75(水平面)200—80表1.2办公建筑照明标准值颜色的特性、眩光033.1颜色的形成：各种光源发出的光，光波的长短、强弱、比例性质不同，形成不同的色光，称为光源色。光源色是发光体发出的光所产生的颜色。色相由波长决定，如红、绿、蓝等。不同波长的光呈现不同颜色，这是颜色的基本属性。01色相明度由反射比决定，从白色到黑色的变化。高反射比的物体看起来更亮，低反射比的物体看起来更暗。03明度彩度表示颜色的纯度，高彩度的颜色更鲜艳，低彩度的颜色更灰暗。02彩度（饱和度）3.2颜色的三属性1、孟塞尔表色系统为了能准确地说明相近颜色之间的细小差别，孟塞尔创立了比较完整的、采用颜色图册的表色系统，如按颜色的3个属性进行分类，并以它们的各种组合来表示。孟塞尔表色系统用数字和符号表示颜色的方法是：先写色调，其次写明度，最后在斜线下写出彩度，即HV/C。例如：某颜色样品的孟塞尔表达式为5YR8/3，表示该颜色的孟塞尔色调为5YR，即黄红色；明度V为8，表示颜色较亮；彩度C为3，表示彩度不高，不够鲜艳。对于非彩色的黑白系列，只需标注颜色的明度，一般用符号N表示，再加上明度值。例如：N5即为明度V为5的中灰色。孟塞尔表色系统是国际上应用较广的一种物体表面色的表色系统。在实际使用中，可预先制作孟塞尔颜色标号的样品，将待测颜色与样品比较，判断颜色的孟塞尔颜色标号。孟塞尔表色系统可提供颜色样品5000多种，其优点是比较直观，但只适用于物体表面色的表示，不能用来做颜色的计算。3.3颜色的表示2、CIE表色系统国际照明委员会（InternationalCommissiononillumination，CIE）是由国际照明工程领域中光源制造、照明设计和光辐射计量测试机构组成的非政府间多学科的世界性学术组织。CIE表色系统是国际电工照明委员会采用的表色系统，其原理是任何一种颜色都可以由三原色【红（R）、绿（G）、蓝（B）】按不同比例混合而成。它的颜色表达公式为：[C]=r[R]+g[G]+b[B]。3、光源的颜色（1）光源的色表：光源的色表是指光源的表观颜色，是人眼直接观察光源所看到的颜色。在照明应用方面，光源的色表可用色温或相关色温来表示。当黑体

（能吸收全部光能的物体）

被加热到某一温度，它所发出的光的颜色与标准光源所发出的光的颜色相同时，这一温度就称为该光源的颜色温度，简称色温，单位为K（开尔文）。3.3颜色的表示（1）光源的色表光源色温在800~900K时呈红色，2100~2900K时呈红黄色，3300K左右时呈黄白色，3500K时呈白色，5500K时呈冷白色，8000K以上时呈浅蓝色。（2）光源的显色性光源所发出的光照射到物体上，在与标准参照光源相比时对物体色产生的颜色效果，称为光源的显色性。在电气照明技术中，光源的显色性一般以Ra来表示。人类由于长期生活在日光下，

习惯以日光照明下的物体色作为物体的本色。所以，在显色性测定中，将日光或与日光很接近的人工标准光源的显色指数定为100。对于同一物体，在被测光源的光照射下呈现的颜色，与在标准光源的光照射下呈现的颜色的一致程度越高，Ra就越大，显色性越好；反之，Ra就越小，显色性越差。3、光源的颜色2、眩光类型：失能眩光：光是降低视觉功效和可见度的眩光。会导致短暂失明，如车灯直射；不舒适眩光：会导致视觉疲劳，如屏幕反光。1、概念：视觉内存在强烈亮度对比或过高的亮度，引起人眼产生不舒适的感觉或视力下降，这种现象称为眩光。3.4眩光调整光源角度，避免高亮光源进入视线；使用漫反射材料，如磨砂罩、抗眩屏，减少眩光影响。3、控制措施：复习与思考041、光的本质是什么？光的