第4章建筑电气照明.doc

第4章 建筑电气照明 4.1 照明技术的基本概念 4.1.1光觉的特性 1．光的辐射 从物理学中“电磁波理论”的观点解释，光是一种携带电磁辐射能量的电磁波，它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光只占电磁波波谱的很小一部分，如图4-1所示。 图4-1 电磁辐射波谱分布 由图4-1可看出，在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同，表现为不同的颜色感觉。当波长在780～380nm之间变化时，颜色依次按：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。比红光波长长的一段为红外线波谱，是人眼看不见的；波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。但是，红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚焦、成像等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光；光谱上的谱色光为单色光。有两种及以上波长成分的是复合光；太阳光就是复合光，它给人以“混合”的白光感觉。 和所有电磁波辐射一样，光在真空中的传播速度约每秒30万公里。而当光线在不同媒质中传播时速度将发生变化。频率不同的光在媒质中的传播速度不同，折射率亦不同。这样，当包含有多种频率成分的复合光通过三棱镜时，光中不同频率的部分将按不同的折射角分开而形成光谱分布。 2．视觉特性 人的眼球构造如图4-2所示。 图4-2 眼球截面简图 眼睛是一个构造极其复杂的器官，它的正前方的一小部分是有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼内。其余部分为白色不透明组织，称为巩膜。巩膜里面有一层虹膜，起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色，如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。瞳孔的大小可通过虹膜的环状肌来调节，它可以控制进入眼睛内部的光通量，起着照相机中光圈的作用。 眼球内层的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳孔、晶状体和玻璃状液体聚焦在视网膜上时，感光细胞受到光刺激而发生电化学过程，其发出的生物电脉冲，经视神经传入大脑的视神经中枢形成视觉。视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。锥状细胞在正常光照条件下起作用，其既能分辨光线的强弱而形成明暗感觉，也能分辨光线的色彩。这被称为人眼的明视觉状态。杆状细胞灵敏度高，在微弱的光照环境下由它负责工作。但是，杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什么在夜晚微弱的光线下，人只能看到物体黑白的影像而看不出物体颜色的原因。人眼的这种状态是暗视觉状态。 人眼对不同波长的光线灵敏度不同。简单地说，可见光范围内不同波长的光，在人眼里会呈现不同的颜色；现在即使让它们辐射功率相同，人感觉这些彩色光也不一样亮。经测试人眼对黄绿光最敏感，在辐射功率相同条件下感到黄绿色光最亮，而蓝、紫色光和红光则感到很暗。 4.1.2 光的度量 1．光通量（φ） 光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生光感的辐射能，称为光通量，简称光通，用符号φ表示。其单位为流明（1m）。 2．发光强度（I） 光源在某一特定方向上单位立体角内辐射的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，简称光强，符号为I。其单位为坎德拉（cd）。对向各方向均匀辐射光通量的光源，各方向的光强相等，其值为 （4-1） 式中 φ——光源在W立体角内的辐射出的总光通量（lm）； ——光源发光范围的立体角，，r为球的半径（m），A是与立体角相对应的球表面积（）。 照度（E ） 受照物体单位面积上接收到的光通量称为照度，符号为E，单位为勒克斯（lx），它是指被照面上的光照强弱程度。是以单位面积被照面上的光通量密度来表示。其值为 （4-2） 式中 φ——光均匀辐射到物体表面的光通量（lm）； A——受照表面积（）。 在照明设计中，照度是一个很重要的物理量。 亮度（L ） 光源在给定方向单位投影面上的发光强度称为亮度，符号为L，单位为坎德拉每平方米（cd/），用公式表示为 （4-3） 图4-3 说明亮度的示意图 式中 ——物体在观察方向上的发光强度（cd）； I——发光强度（cd）； A—发光体面积（）； ——视线与受照面法线之间的夹角。 说明亮度的示意图，如图4-3所示。 4.1.3 物体的光照性能 当光通量φ投射到物体上时，一部分光通量从物体表面反射回去，一部分光通量被物体所吸收，余下的光通量则透过物体，如图4-4所示。 图4-4 光通投射到物体上的情形 —反射光通 —吸收光通 —透射光通 为表征物体的光照性能，特引入以下三个参数。 1．反射比 曾称反射率或反射系数，符号为，其定义为反射光通。与投射光通之比，即 （4-4） 2．吸收比