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1、光源参数知识第1页，本讲稿共38页一 光和光源的概述1.光的概述2.光源的概述3.光环境的概述第2页，本讲稿共38页什么是光人类视觉感知人类视觉感知不到+可见光波可见光波380nm780nm红外线、紫外线红外线、紫外线电磁波+1.1.1.1.光光光光 的的的的 定定定定 义义义义 光是电磁波光是电磁波可见光是波长为可见光是波长为380780纳米纳米 的电磁波。的电磁波。第3页，本讲稿共38页可见光光谱第4页，本讲稿共38页光的波长、颜色与人对颜色的敏感度第5页，本讲稿共38页2.光源：自身发光的物体称为光源.分类：冷光源:利用化学能、电能,生物能激发的光源，激发只产生 可见光，没有红外线。冷光
2、源的特点是把其他的能量几乎全部转化为可见光了，其他波长的光很少。（萤火虫、霓虹灯，三基色荧光管节能灯、LED灯、冷阴极管霓 虹灯等）热光源：利用热能激发的光源（通俗讲靠温度升高发光）。激发除了有可见光外还有大量的红外光，相当一部分能量转化为对照明没有贡献的红外光了。（白炙灯、卤素灯、钠灯）我们不是根据灯具外壳的温度来定义为冷光源,还是热光源。第6页，本讲稿共38页 3.光环境：人们在一定的视觉空间对光的心理感受！光环境：人们在一定的视觉空间对光的心理感受！人们通过听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉认识世界，在所获得的人们通过听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉认识世界，在所获得的信息中有信息中有80来自光引
3、起的视觉来自光引起的视觉。设计光环境的时候，我一般都要先考虑到灯光的照明类型，然后才能在设计中考虑到使用需求，进而考虑到眼睛的舒适与健康。集中式光源的灯光是直射灯，以集中直射的光线照射在某个特定的区域里或某一具体物体上。在设计工作，写字，阅读，做饭，用餐时要使用集中式照明。而光束的大小则由灯罩的形状和灯的位置来决定的。但集中式照明的照度很大，眼睛长时间处于这种环境下会感到疲劳，所以要设计一些辅助式光源，比如：立灯，台灯。辅助式光源的灯光属于扩散性光线，光亮在集中式照明和普照式之间。普照式光源指的是天花板灯。我们通常称为居室里的主灯。主灯与其他的灯搭配使用，形成不同的光圈效果，可以合理调节眼睛的
4、疲劳，也可以轻松的在室内阅读。设计的规律和配比原则是：5：3：1，这是一条黄金定律。“5”是指光亮最强的集中性光线，比如射灯；“3”是指给柔和的辅助式光源；“1”是指主灯 第7页，本讲稿共38页二 光量特性1.光通量2.光照度3.发光强度4.光亮度5.眩光6.配光曲线7.光束角8.频闪效应9.发光效率 10.光效寿命第8页，本讲稿共38页1.光通量()：光源每秒钟发出可见光量的总和。单位：流明（lm）光通量是衡量光源输出可见光多少的一个指标。光通量是衡量光源输出可见光多少的一个指标。第9页，本讲稿共38页 2.光照度(E)：是受光表面上光通量的面密度，即单位面积的光通量.故照度是表示受光表面被
5、照亮程度的一个量。单位:勒克斯（lm/）。第10页，本讲稿共38页常见场所照度：场所照度场所照度 （Lux）书房、办公室 5001000餐桌 300500 浴厕、更衣室 200500客厅（不阅读书报）150300电梯、走道 100200走廊、楼梯 3575车库、仓储 3075第11页，本讲稿共38页照度照度(Lux)实例实例300 Luxroom center2500 Luxinside window10 Lux in the cellar6000 Luxunder marquee100000 Luxin the Sun10000 Lux in the shadow第12页，本讲稿共38页3.
6、发光强度(I)：是光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，也就是衡量光源发光强弱程度是光通量的空间密度，即单位立体角的光通量，也就是衡量光源发光强弱程度的量。单位的量。单位:坎德拉（坎德拉（cd）。）。4.光亮度（光亮度（L）：单元表面在某一方向上的光强密度，它等于该方向上的发光强度和此）：单元表面在某一方向上的光强密度，它等于该方向上的发光强度和此表面在该方向上的投影面积之比。单位：坎德拉每平方米，符号：表面在该方向上的投影面积之比。单位：坎德拉每平方米，符号：cd/。第13页，本讲稿共38页光量指标形象对比第14页，本讲稿共38页 5.5.眩光：在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过眩
7、光：在视野范围内有亮度极高的物体，或亮度对比过大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或大，或空间和时间上存在极端的对比，就可引起不舒适的视觉，或造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象。造成视功能下降，或同时产生这两种效应的现象。眩光是影响照明质量的最重要因素。眩光是影响照明质量的最重要因素。从眩光的作用来看从眩光的作用来看：直射眩光：指光源发出的光线直接射入人眼；直射眩光：指光源发出的光线直接射入人眼；反射眩光：在具有光泽的墙面、桌子、镜子等物面上反射的光刺反射眩光：在具有光泽的墙面、桌子、镜子等物面上反射的光刺入人眼。强烈的眩光会使室内光线不和谐使人感到不舒适，严重时入
8、人眼。强烈的眩光会使室内光线不和谐使人感到不舒适，严重时会觉得昏眩。会觉得昏眩。第15页，本讲稿共38页眩光按其效应又可分为眩光按其效应又可分为失能眩光：又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，失能眩光：又称为生理眩光，这种眩光会妨碍对物体的视看效果，使视功能下降，但它不一定引起不舒适。使视功能下降，但它不一定引起不舒适。不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定不舒适眩光又称为心理眩光，这种眩光使人不舒适，但它不一定妨碍对物体的视觉功能效果。妨碍对物体的视觉功能效果。眩光标准分类（眩光标准分类（眩光指数：眩光指数：预测和评定室内工作环境不舒适眩预测和评定室内工作环境不舒
9、适眩光状况的指标光状况的指标）眩光指数眩光指数GI眩光标准分类眩光标准分类10勉强感到有眩光勉强感到有眩光16可以接受的眩光可以接受的眩光19眩光临界值眩光临界值22不舒适的眩光不舒适的眩光28不能忍受的眩光不能忍受的眩光第16页，本讲稿共38页对眩光程度的感觉，有4种因素值得考虑（1）灯具亮度（2）房间长度和灯具安装的高度（即距高比）（3）由平均水平照度表示的视适应水平（4）灯具种类，如灯具侧面是否发光等第17页，本讲稿共38页 6.配光曲线：配光曲线：配光曲线是用来描述某灯具或光源发射出的光在空间中的分布情况或状态。它可以记录灯具的光通量、光源数量、功率、功率因数、灯具尺寸、灯具效率包括灯
10、具制造商、型号的等信息。当然最关键的还是记录了灯具在各个方向上的光强。配光曲线按照其对称性质通常可分为：轴向轴向对称、对称和非对称配光对称、对称和非对称配光。第18页，本讲稿共38页光强分布曲线光强分布曲线 （配光角度）配光角度）1/10 Imax 1/10 Imax (美美 IES);1/2 ImaxIES);1/2 Imax (欧欧 CIE)CIE)第19页，本讲稿共38页 7.光束角光束角：灯具的光束角主要是反映经灯具反光罩反射后发出光斑的最大范围，一般是同一平面上配光垂直中心光强的最大光强1/2处与二方向间的夹角，如图所配光按照其光束角度通常可分为：窄配光(40)宽配光(40)。第20
11、页，本讲稿共38页 8.频闪效应：频闪效应：电感式荧光灯随着电压电流周期性变化，光通量也周期性地产生强弱变化，使人眼观察物体时产生不舒服的感觉。9.发光效率发光效率()：发光效率是以其所发出的光通量除以其耗电 量所得的比值，单位：流明/瓦（lm/w）。所以对于使用时间较长之场所，如办公室、走廊、酒店等，光源效率通常是一个重要的考虑因素。第21页，本讲稿共38页 lm/W白炽灯10-15卤素灯15-25节能灯60-80荧光灯60-100汞灯55金卤灯60-100钠灯100-150低压钠灯150-200光效=光通量功率的输入光通量(lm)功率(W)第22页，本讲稿共38页第23页，本讲稿共38页
12、10.光源寿命：又称光源寿期。光源寿命：又称光源寿期。通常用有效寿命和平均寿命两个指标表示：通常用有效寿命和平均寿命两个指标表示：全寿命全寿命：指的是光源从开始点燃到不能再启动的时间总和。：指的是光源从开始点燃到不能再启动的时间总和。有效寿命（经济寿命）：有效寿命（经济寿命）：指灯开始点燃到灯的光通量衰减到额定光通指灯开始点燃到灯的光通量衰减到额定光通量的某一百分比时所经历的点灯时数。一般这一百分比规定在量的某一百分比时所经历的点灯时数。一般这一百分比规定在70-80%。平均寿命：平均寿命：指一组试验样灯，从点燃到其中的指一组试验样灯，从点燃到其中的50%的灯失效时，所经的灯失效时，所经历的点
13、灯时数。历的点灯时数。#寿命是评价电光源可靠性和质量的主要技术参数，寿命长表明它的服务时寿命是评价电光源可靠性和质量的主要技术参数，寿命长表明它的服务时间长，耐用度高，节电大间长，耐用度高，节电大.#经济寿命也是有效寿命，当光衰达到经济寿命也是有效寿命，当光衰达到30%时，即已经不是节能产品。时，即已经不是节能产品。失去了继续利用的价值。失去了继续利用的价值。同时我们还得综和考虑和光源有关电器的寿命，比如节能灯，无同时我们还得综和考虑和光源有关电器的寿命，比如节能灯，无极灯，极灯，LEDLED都需要电解电容，温度升高都需要电解电容，温度升高1010度，使用寿命缩短到原来度，使用寿命缩短到原来的
14、的1/21/2。温度。温度6565度下工作度下工作3000h3000h，7575度时寿命为度时寿命为1500h.1500h.第24页，本讲稿共38页寿命对比 灯种灯种光源寿命光源寿命（h）光源经济寿命光源经济寿命（h）电器寿命电器寿命（h）综合寿命综合寿命（h）节能灯节能灯12000120001200012000无极灯无极灯无限无限120001200012000LED50000120001200012000第25页，本讲稿共38页三 光色特性指标1.三基色2.色温3.显色性第26页，本讲稿共38页1三基色：三基色：红、绿、蓝（稀土元素在紫外线照射下呈现的三种颜色）。可见光谱中的大部分颜色可以由
15、三种基本色光按不同的比例混合而成。（红绿蓝光按69%：21%：10%混合纯白光）第27页，本讲稿共38页三基色光源的特点 1.灯光源发出的光为全色光。灯光源发出的光为全色光。所谓全色光所谓全色光,即光谱连续分布在人眼可见范即光谱连续分布在人眼可见范围内围内,视觉不易疲劳。视觉不易疲劳。2.灯光光谱成分中应没有紫外光和红外光。因为长期过多接受紫外灯光光谱成分中应没有紫外光和红外光。因为长期过多接受紫外线线,不仅容易引起角膜炎不仅容易引起角膜炎,还会对晶状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外还会对晶状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外线极易被水吸收，过多的红外线经过人眼晶状体聚集时即被大量吸收，久而
16、线极易被水吸收，过多的红外线经过人眼晶状体聚集时即被大量吸收，久而久之久之晶状体会发生变性，导致白内障。晶状体会发生变性，导致白内障。3.光的色温应贴近自然光。色温是用温度表示光的颜色的一种量化指标光的色温应贴近自然光。色温是用温度表示光的颜色的一种量化指标,因因为人们长期在自然光下生活为人们长期在自然光下生活,人眼对自然光适应性强，视觉效果好。人眼对自然光适应性强，视觉效果好。试验证明：自然光条件下的视觉对比灵敏度高于人工光试验证明：自然光条件下的视觉对比灵敏度高于人工光520以上。以上。4.灯光为无频闪光。频闪光是发光时出现一定频率的亮暗交替变化。灯光为无频闪光。频闪光是发光时出现一定频率
17、的亮暗交替变化。普通日光灯的供电频率为普通日光灯的供电频率为50赫兹，表示发光时每秒亮暗赫兹，表示发光时每秒亮暗100次，属于次，属于低频率的频闪光，会使人眼的调节器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于紧低频率的频闪光，会使人眼的调节器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于紧张的调节状态，导致视觉疲劳，从而加速青少年近视。如果发光时的供电张的调节状态，导致视觉疲劳，从而加速青少年近视。如果发光时的供电频率提高到数百赫兹以上，或成直流供电，人眼即不会有频闪感觉，也不频率提高到数百赫兹以上，或成直流供电，人眼即不会有频闪感觉，也不会造成视力伤害，这种光称为无频闪光。会造成视力伤害，这种光称为无频闪光。具备以上四
18、个方面的光才是优质光源。具备以上四个方面的光才是优质光源。第28页，本讲稿共38页2.色温（CT）：）：以绝对温度开尔文（K）来表示，即将一标准黑体加热，温度升高到到一定程度时颜色开始由深红浅红-橙红-白-蓝，逐步改变，当光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体绝对温度称为该光源之色温。第29页，本讲稿共38页 光源类型光源类型 色温数值（色温数值（K）标准烛光标准烛光 1930 钨丝灯钨丝灯 2760-2900 荧光灯荧光灯 3000 闪光灯闪光灯 3800 中午阳光中午阳光 5400 蓝天蓝天 12000-18000第30页，本讲稿共38页色温色温光色光色气氛效果气氛效果大于大于5000K清凉（
19、带蓝的白清凉（带蓝的白色）色）清冷的感觉清冷的感觉三基色荧光灯三基色荧光灯水银灯水银灯3300-5000K左左右右中间（接近自然中间（接近自然光）光）无明显视觉心理无明显视觉心理效果效果三基色荧光灯三基色荧光灯金卤灯金卤灯小于小于3300K温暖（带桔花的温暖（带桔花的白色）白色）温暖的感觉温暖的感觉白炽灯白炽灯石英卤素灯石英卤素灯第31页，本讲稿共38页不同的色温，照明相同展品时，视觉效果完全不同低色温灯杯高色温灯杯第32页，本讲稿共38页 3显色性：显色性：即光源射到物体上，呈现物体颜色的程度。显色性越高，则光源对颜色的表现较好，我们见到的颜色也越接近自然色。（通常也叫做显色指数（Ra），国
20、际照明委员会CIE把太阳的显色指数定为Ra=100，各类光源的显色指数各不相同。）忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数(Ra)高的光源，其数值接近高的光源，其数值接近100，显色性最好。，显色性最好。效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有
21、冷的感觉。采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。第33页，本讲稿共38页显色指数的理解第34页，本讲稿共38页常用光源的显色指数光源光源 显色指数（显色指数（Ra）白炽灯白炽灯 99-100卤钨灯卤钨灯 99-100日光色荧光灯日光色荧光灯 80-94暖白色荧光灯暖白色荧光灯 80-90白色荧光灯白色荧光灯 75-85金属卤化物灯金属卤化物灯 60-65高压钠灯高压钠灯 20-30高压汞灯高压汞灯 30-40第35页，本讲稿共38页 注：色温高不等于显色指数高，显色指数高也不等于色温高。注：色温高不等于显色指数高，显色指数高也不等于色温高。指数（指数（Ra）等级等级 显色性显色性 一般应用一般
22、应用 90-100 1A 优良优良 需要色彩精确对比的需要色彩精确对比的场所（电视转播）场所（电视转播）80-89 1B 需要色彩正确判断的需要色彩正确判断的场所场所60-79 2 普通普通 需要中等显色性的场需要中等显色性的场所所40-59 3 对显色性的要求较低，对显色性的要求较低，色差较小的场所色差较小的场所20-39 4 较差较差 对显色性无具体要求对显色性无具体要求的场所（道路）的场所（道路）第36页，本讲稿共38页 光 效色 温显色指数寿寿 命命白炽灯 /卤钨灯10 20 lm/W24002900K991001Kh /3Kh荧光灯60 100 lm/W25008000K801.52Kh金属卤化物灯60 100 lm/W40005600K6065520Kh高压钠灯80 140 lm/W19002500K20301.53.2h高压汞灯40 60 lm/W40006000K30401W2Wh大功率LED（2009）60 110 lm/W250010000K70905Wh第37页，本讲稿共38页第38页，本讲稿共38页