Lighting Handbook(照明设计手册)

Lighting Handbook(照明设计手册)

字号: 小中大| 打印发布: 2008-4-01 09:37 作者: ALINA 来源: 照明工程师社区查看:

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摘要：從一個物理的觀點, 光明顯為能量現象。然而, 並非下定義，據此操作工程學領域的那些人需要理解兩個主要方面來描述光的特性, 即幾何學和能量學的方面。

关键字：照明设计發光流量配光曲線

章節1-知識庫

從一個物理的觀點, 光明顯為能量現象。然而, 並非下定義，據此操作工程學領域的那些人需要理解兩個主要方面來描述光的特性, 即幾何學和能量學的方面。

光在空間中傳播方式根據幾何學光學的定律可歸類於幾何學方面;由電磁波可攜帶能量的類型和量則與能量學方面相關聯。

1.1 自然光

光-我們用以表示電磁射線這一詞, 當穿透眼睛時,被轉換成為神經的刺激並產生可看到之感覺。電磁射線的範圍是相當寬廣的，但是只有一小部份限定範圍的波可被眼睛辨識。

如果我們試著提升一個物體的溫度, 它將開始釋放熱射線能量(紅外) , 以及在此之後, 在更高的能量階, 它將發射光。

幾個理論建立光的發射和發光之間的相互關係。根據波理論, 以電磁波形式傳送放射能量特點為兩個物理學的量: 波長和頻率。

波長, 常規用希臘字母L來表示, 是在完全振盪週期期間由波傳播的距離。在國際系統中用米或者毫微米表示。

頻率, 用字母N表示, 表示在一秒鐘內發生的完全振盪週期的數量, 用赫茲(Hertz)表示。

傳播速度C是為完成振盪的波長和時間之間的比例,以公里/每秒(km/s)測量。

電磁波的傳播速度根據它發生的場所的媒介不同而變化。

於真空如下:

Co @300 Km/s

在任何媒介中適用下面的關係式:

C =Co / n

N為介質場所與真空比較的折射索引表。

頻率N,傳播速度C和波長的L , 如下關聯式:

C = n . l

透過如果頻率N為所知, 我們能夠容易計算波長L , 反之亦然。

基於電磁波的各自波長能夠給電磁波分類:使用電磁射線的光譜圖表表示這個分類。

電磁射線光譜和可見的射線光譜。

在光譜中含有的波長範圍很廣, 從10 -5次方nm到10 16次方nm。

在可見射線領域中間更小得多, 包括這個紫外線極限值-380nm-和這個紅外線極限值-780nm。

把" 光" 定義為由在這二個極端之間的射線產生的感覺。

1.2刺激作用, 感覺和視覺的感知。

眼睛是我們的身體的器官中負責從這個外部世界收集發光刺激和轉換為神經刺激傳送給腦。眼睛為一個類似攝影照相機的方法工作。虹膜調節光的量, 以與快門相同的精確模式, 而眼睛的水晶體正好像一個照相機鏡頭, 雖然調整系統是不同的,在眼睛為水晶體的形狀中的變化,在照相機中為鏡頭的一個向前向後的運動。最後,視網膜在這個神經結尾那裡,這是敏感元素,等同於攝影底片。

這個光學神經的結尾由光敏感的巢型網格稱為錐形物和棒形成了。尤其是, 把棒用作夜晚視力(或者較暗視力)且並對顏色不敏感, 而錐形物為白天視力(或者光適應的視力) , 由亮度和照明的水準在某種門限上面產生,並可以容易感知和識別顏色。

optical nerve:視力神經fovea:蜂窩體組織cornea:角膜cavity:眼腔lens:水晶體Vitreous body:玻璃體iris with pupil as the visual arerture:虹膜及瞳孔ciliary musde:睫毛肌retina:視網膜choroids membrane:脈絡膜sclera:鞏膜

FIGURE 2

人類眼睛的示意性橫截面。

眼睛負責從這個外部世界捕捉發光刺激和到對腦傳送的神經脈衝裡轉換他們。

視網膜表面上錐形物和棒筋條發送不同類的刺激訊號, 並且根據視網膜部分對不同的光刺激產生了結果的回應。更近一步我們從最高光感應集中的蜂巢組織中心發現，更多的視網膜感應性質減少了。亦即表示敏銳的視覺只能在非常小的角度中達成。

FIGURE 3

一個攝影照相機的軸向剖面部分。

由視網膜捕捉的發光的使錐形物和棒筋條激活, 產生電信號; 接下來傳送訊號及由腦處理, 產生視覺感覺。只要刺激突然以及劇烈的增加或者減少,視網膜要花費相當數量的時間以適應於這個新能級,在這期間視力是缺乏效能的。

當過渡從黑暗到光亮下條件完全調整適應正常需要的時間是大約1 分鐘, 處於相反的情況的時間大約30秒鐘。調整適應曲線根據亮度不同而定, 根據初始很快速的調整以及後續變慢速度標出的一個對數模式圖而定。

Visual field (1), preferred visual field (2) and opt

Visual field (1), preferred visual field (2) and optimum field of vision(3) of a person standing (above) and sitting (centre, below) for vertical visual tasks.

Frequency H of angle of sight .for horizontal visual tasks. Preferred field of vision between 15° and 40°, preferred direction of view 25°.

FIGURE 4

這個人類視覺範圍的圖表。眼睛對發光刺激的靈敏性根據刺激的視網膜的部分不同而變化。

視覺過程從由眼睛收到的刺激的捕捉開始, 結束於腦的處理和詮釋。刺激詮釋只一部分是與生俱來的,且易受時間增長不斷進化和調整。必須牢記, 無論如何, 視覺不歸屬於單一獨立的刺激, 而在他們的全部所有發光環境的條件中。一個一如往例光的環境可能會被感覺是恰當或者不足,其根據使用者的需要和行動方式, 外部天氣條件,每年的不同時間段而感覺不同。在其他方面，眼睛和腦對照明和亮度的絕對值不特別敏感, 而對在這個視覺範圍之內值的差別極為敏感。在空間中光的調制和光的質量在設計中難以去量化; 無論如何, 真誠製作為成功照明設計的元素。

因此工程師應該主要集中於在”如何做”上面, 而非多少量去照亮; 在後續的時間才將照樣估算照明和亮度的層次的精確規格。

1.3 CIE EYE

人類眼睛對射線有不同的敏感程度, 根據這後面圖表的波長顯示。在1931 CIE定義的" 平均眼睛" 常規特性以及相關的能見度曲線用作照明工程中參考。

射線可能的相關能見度值的識別最大值晝間視力等於波長為555nm和為夜間視力的

的波長為507nm。

FIGURE 5

相關能見度因素的光譜曲線。

A:晝間視力

B:夜間視力

1.4 THE ORIGINS OF COLOUR(顏色的原色)

透過在一個玻璃棱柱的一個面上投射一束白光,白色光譜分解成不同波長的部分,其變得可見。光譜由七種基本顏色形成: 紅色,橙色,黃色,綠色,藍色, 靛青藍色和紫色。

不像聽到一樣, 視覺感覺不允許各種單色光部分的詮釋, 並且當做為單一顏色感知光束結果。由於顏色感覺的這個混和影響, 能夠認為任何給定的顏色被解釋為三個基本光譜顏色的特定結合顏色。

CIE收錄定義3個基本顏色波長為:

700 nm = red (R)

546,1 nm = green (G)

435,8 nm = blue-violet (B)

白光本身僅僅是這三種基本顏色的特定結合。

1.5 BASIC PHOTOMETRY QUANTITIES(基本光度測定值)。

按照放射能量描述光,這可能是看來適合屬於無線電波的測量,取而代之光照明工程使

用從光度學得到的量和方法,和按照視覺刺激作用而非根據絕對值測量。

光度測量的值, 不測量以絕對方法在可見光譜中放射的能量的值, 而就CIE眼睛光譜靈敏性作為一個相對值而論。

光量測基本量的目錄如下: 發光流量,光強度,照度和輝度。

為了幫助理解下面的定義, 我們將使用以由點狀為基礎的光源噴發的光和由噴灑器發

發散的水之間的相似之處的例子。根據這個類似方式能夠把光歸因於某種材料特性, 這否則說明起來困難。

1.6 LUMINOUS FLUX(發光流量)

這個測量表達由時間單位中的光源發射的能量的數量。

發光流明的液壓等價物是由時間單位中的噴灑器發射的水的數量, 和每分鐘多少公升

測量。

這種發光流量, 以流明被測量, 通常用符號F表明。

把流明定義為由在半球中心點狀的光源在固體單位角之內發射的發光流量, 這光強度

為在每一個方向相當於1cd。在國際系統中( I.S. )對用於固體角度測量的單位是球面度(SR ) :

1 lm =1 cd x sr.

由於發光流量涉及由時間單位中的光源源發射的光的量, 它與一個能量的單位一致(能量/ 時間單位) 。

FIGURES 7-8

1.6.1 LUMINOUS INTENSITY(光強度)

這量表達在特定方向發射的發光能量的數量。

把光強度(I)定義為由光源在一個固體角和自身角度之間為極小角度發射發光流量兩個之間的比例。

I = df/dw

這裡df表示光源在距離為dw的固體角內發射的發光流量。

在液壓比喻中, 測量由噴灑器在所知尺寸的一個錐形物角度之內發散的水的數量。

其定義符號為I 以及其測量單位表示為燭光(cd)。