人因工程第六章.ppt

目 录 第一节 光的物理特性 第二节 光的基本物理量 第三节 环境照明对作业的影响 第四节 环境照明的设计 室内采用自然光照明是最理想的。因为自然光明亮柔和，人们习惯，光谱中的紫外线对人体生理机能还有良好的影响。因此在设计中应最大限度地利用自然光。但是，自然光受昼夜、季节和不同条件的限制，因此在生产环境中常常要用人工光源做补充照明。 二、光源选择 * * 马如宏 盐城工学院机械工程学院 Email:maruhong@ycit.edu.cn 第六章 环境照明 人因工程 光具有二重性，既有粒子特性，又兼有波动特性。 光的波动特性认为，光是一种电磁辐射波。电磁波的波谱范围极其广泛，有无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、X射线、γ射线等等（图5－1）。 第一节 光的物理特性 第一节 光的物理特性 只含单一波长成分的光称为单色光；包含两种或两种以上波长成分的光称为复合光。复合光给人眼的刺激呈现为混合色。太阳辐射多种波长的电磁波，其中只有波长为380～760nm的电磁波能为人眼所感知，并给人以白光的综合感觉。 第一节 光的物理特性 光从一种媒质进入另一种媒质时，将产生折射现象。光的波长越短，折射程度就越甚。当把一束白光投射到棱镜上时，光线经过棱镜后再投射到白色屏幕上，形成一个连续分布的彩色光带，依次是：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。白光被分解为各种单色光的现象，称为白光的分解，或称为光的色散。 第一节 光的物理特性 相对视敏函数 光通量、发光强度与亮度 照度 第二节 光的基本物理量 视觉效果由可见光刺激人眼而引起。如果光的辐射功率相同而波长不同，则引起的视觉效果也不同。随着波长的改变，不仅色觉不同，而且亮度感觉也不相同。例如，在等能量分布的光谱中，人眼感到最暗的是红色，其次是蓝色和紫色，最亮的是黄绿色。反之，要获得相同的亮度感觉，红光所需要的辐射功率要比绿光大得多。为了确定人眼对不同波长光的敏感程度，引用相对视敏函数的概念。 一、相对视敏函数 实测表明，当光的辐射功率相同时，波长为555nm黄绿光的主观感觉最亮，以视敏度（K）555为基础，把任意波长为λ的光的主观感觉亮度称为视敏度K（λ）。把任意波长光的视敏度K（λ）与Km之比称为相对视敏函数，并用V（λ）表示。即 V（λ）＝K（λ）／K （555）＝K（λ）／Km 一、相对视敏函数 同理，当主观感觉亮度相同时，波长为555nm的黄绿光的辐射功率Pr（555）最小。任一波长为λ的光，其相对视敏函数V（λ）还可用光的辐射功率Pr（λ）表示为 V（λ）＝Pr（555）／Pr（λ） 一、相对视敏函数 光通量 既然人眼对不同波长光的亮度感觉不同，因此从人眼的光感觉来度量某一波长光的辐射功率，不仅与该波长光的辐射功率有关，也与人眼对该波长光的视敏度有关，光通量就是按照人眼光感觉所度量的光的辐射功率。 二、光通量、发光强度与亮度 对于波长为λ的单色光，光通量Φ（λ）等于辐射功率Pw（λ）与相对视敏函数V（λ）的乘积，即： Φ（λ）＝Pw（λ）V（λ） （光瓦） 二、光通量、发光强度与亮度 当λ1＝555nm时，光感觉最强，V（555）＝1，此时，1W辐射功率产生的光通量定为1光瓦，于是，二者在数值上相等。在其它波长时，由于人眼视敏度下降，1W辐射功率产生的光通量均小于1光瓦。 二、光通量、发光强度与亮度 如果光源的辐射功率波谱（辐射功率密度分布）为P（λ），则其总的光通量应为各波长成分的光通量之和，即 Φ＝∫780 P（λ）V（λ）dλ （光瓦） 380 二、光通量、发光强度与亮度 目前，国际上通用的光通量单位是流明（Lumen，缩写lm）。国际照明委员会规定，绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10-3cm2面积上辐射出的光通量为1lm。而1W辐射功率为555nm波长的单色光所产生的光通量恰为680 lm。于是，光瓦与流明间的关系为： 1光瓦＝680 lm 或 1 lm＝1／680光瓦 二、光通量、发光强度与亮度 亮度 亮度是指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直所取方向的平面上的投影之比，其数学表达式可按图5－5中所用符号表示为： L＝d Ia／dscosα 二、光通量、发光强度与亮度 二、光通量、发光强度与亮度 当亮度用每单位面积的发光强度表示时，国际单位为坎德拉／平方米（cd／cm2），公制单位为熙提（Stilb，sb） 1 sb＝1 cd／cm2＝104 cd／m2 二、光通量、发光强度与亮度 照度 光通量与被照射表面面积之比称为照度（Illuminance），符号为E，即 E＝dΦ／ds 照度单位为勒克司（Lux，缩写为lx），其定义为