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照度标准及照明质量

2010-08-05 09:43
FlappyBird
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  一、衡量照度的指标:

       衡量照度的标准,除取决于能否年看清物体以外,还有看清物体的容易程度和主观感觉是否舒适等。因此,照度首先满足“可见度”,其次才是“满意度”。照度水平要综合考虑视觉功效、舒适感、经济性和节能等因素。不同的社会条件、不同地区的照度水平可能存在较大的差别。

  1、可见度:

        当物体细节尺寸确定以后,可见度取决于照度以及视作业的亮度对比。人眼的可见度随照度增加提高很快。当照度超过500lx时,再提高可见度就必须成倍地增加照度。这使费用大大提高,因而是否必要需进行经济分析。

  2、满意度:

        满意度由两方面决定:一是实际条件下看的容易程度;二是视觉环境舒适满意的程度。前者为生理指标;后者为心理指标。人们心理上的满意度要受个人爱好、文化水平、鉴赏能力以及过去的经验等因素所支配,并与照明环境的室内色彩及陈设等有关。

  二、照度标准分级

        照度级差是主观上能反映出的最小的差别,并且与CIE推荐值一致。《工业企业照明设计标准》对照度标准级如下:(单位为lx):0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、2000、3000。在相邻两级照度中,后者是前者的1.5倍为最佳分级。

  三、照明质量:

        照明质量包括光环境的亮度分布、照度均匀度、光色和显色性、眩光限制水平、光的方向性和物体立体感等。

  1、亮度分布:

  a)、工作区亮度分布:

        作业亮度和环境亮度不宜过于悬殊,以免使视觉容易疲劳。从视觉舒适的角度要求,环境亮度最好低于作业面亮度。只有工作性质要求人的注意力主要集中于周围时,才可采用环境亮度较高的照明。环境亮度最好不低于作业亮度的1/3。

  b)、人脸亮度和室内环境亮度:

        就人脸亮度而言,英国规定,人员逗留时间较长的房间和一切工作房间室内照度为200lx。这一数据可作为我国一些公共建筑的参考值。

  c)、灯具亮度:

        常用亮度限制曲线法评价灯具亮度,按对眩光限制决定灯具亮度,即按眩光限制等级和使用照度确定灯具亮度。在视觉作业很精细时,对眩光限制严格,要求灯具亮度低。而一般视觉作业对眩光限制要求较低时,允许灯具亮度较高。

       当使用照度较高时要求灯具亮度低,使用照度低时允许灯具亮度高。

  2、照度均匀度:

  a)、空间均匀度:

        CIE规定最小照度与平均照度之比小于0.8,我国标准规定不得小于0.7。在灯具布置小于最大允许距高比的情况下,也应该满足上述要求。布灯距高比比灯具最大允许距高比小得越多,说明光线相互交叉照射越充分,相对均匀度也会有所提高。

  b)、时间均匀度:

        任何照明装置的照度不会始终不变。灯泡发光效率降低、灯具污染老化、房间内表面积灰等都会使照度降低。在我国,取最终维护照度为推荐照度,即取更换光源、清洗灯具之前的平均照度为推荐照度,以便在整个使用周期内得到高于照度标准的照度。在任何情况下,新照明装置和清洁室内的初始照度都不能作为照度推荐值使用。

  3、光色和显色性及其应用:

        光的颜色和显色性在照明工程中十分重要,尤其在光色和显色性要求较高的场所。光的颜色特性主要表现在光的色表和显色能力两个方面。光辐射由许多光谱辐射组成。光谱成分越全,光的色表和显色性能越完善。但两种光谱成分不同的光可以有相同的色表,而显色性却可能差别很大。因此,不能根据光的颜色确定其显色性。

  a)、光源的色表:

  a-1、用CIE1931色度图表示光源的颜色:

         任何一种颜色都能用两个色坐标在色度图上表示出来。其根据是,任何一种光的颜色都能用红、绿、蓝三原色光合成出来。三原色光也叫“标准色度观察者光谱三刺激值”,用符号X(λ)、Y(λ)、Z(λ)表示。它们是三条相对灵敏度曲线,代表各种波长纯光谱色所需要的红、绿、蓝三原色量。从三刺激值可以进一步求出任何一种光源色的颜色三刺激值,用X、Y、Z表示。这些量与三个灵敏度曲线及光源的光谱功率分布有关。

  在色度图中x、y、z用相对值表示,显然有

  x+y+z=1

  a-2、用色温表示光源的色表:

        当热辐射光源(如白炽灯、卤钨灯)的光谱与加热到温度为Tc的黑体发出的光谱相似时,温度Tc就称为该光源的色温。非完全辐射体光源色度图不在黑体轨迹线上,而在轨迹附近,其色温可以用“相关色温”表示。相关色温的概念仅对光谱能量分布和完全辐射体近似的光源才有意义。

  色温与光的颜色关系如下:

  a-3、光源色表的属性及色表的应用:

        光源的色温不同,给人的感觉也不同。低色温有暖的感觉,高色温有冷的感觉。CIE把灯的色表分为三类,见下表。其中第一组暖色调适用于居住类场所,如住宅、旅馆、饭店,以及特殊作业或寒冷气候条件;第2组工作场所应用最广泛;第3组冷色调适用于高照度场所、特殊作业或温暖气候条件。

        1941年德国克吕道夫定量提出光色舒适区的范围,后人研究进一步证实了他的结论。

        克吕道夫的第一个准则是,为了显示所视对象的正常颜色,应当根据照度选用不同颜色的光源。低照度时采用暖色;高照度时采用冷色。例如,低照度下用粉红、浅橙或淡黄色等暖色调的不,人的肤色显得“温和”自然,而用冷色调会使人的肤色苍白可怕。在高照度下采用近似日光的冷色,使人的皮肤颜色显得更自然和真实。克吕道夫的第二个准则是,只有在适当的高照下,颜色才能真实反映出来,低照度不可能显出颜色的本性。

        低照度时低色温的光使人感到愉快、舒适,高照度时则有刺激感;高色温的光在低照度时感觉阴沉、昏暗、寒冷,在高照度时感觉舒适、愉快。因此在低照度时采用暖色光,接近黄昏情调,在室内创造亲切轻松气氛;在高照度时宜采用冷色光,给人以紧张、活泼气氛。

       在光源中,显色性差的光的颜色也不好,如荧光高压汞灯Ra为30~40,缺乏红光成分;钠灯Ra为23~25,光中仅突出黄色成分。在室内使用前者使人肤色苍白;使用后者使人呈黄疸色。这两种灯都不宜单独用于室内照明

  b)、光源的显色性:

  4、眩光限制:

   a)、眩光种类及影响:

        眩光是由于视野内亮度对比过强或亮度过高形成的。眩光会使人产生不舒适感或使可见度降低。有不舒适感称为不舒适眩光;降低可见度的称为失能眩光。此外,还有两者兼而有之的视觉状态。

        眩光还有直接眩光与反射眩光之别。直接眩光是由灯具、灯泡、窗子等高亮度光源直接引起的;反射眩光是由高反射系数的表面(如镜面、光泽金属表面或其他表面)反射亮度造成的。朝着眼睛方向的规则反射产生的眩光叫做反射眩光。这些光反射到眼睛时掩蔽了作业体,减弱了作业体与周围物体的对比,产生视觉困难称为光幕反射。

        照明分为两大类:一类为明视照明,以功能为主,要求限制眩光;另一类为气氛照明,主要为了形成较好的环境照明,满足某些特殊要求。因此,常常利用金属、玻璃、光泽物体的小面积眩光产生某种魅力。这种场合对眩光没有限制。

        决定眩光强弱有四个因素:1.光源亮度越高、面积越大,眩光越严重;2.周围环境背景越暗,眩光越严重;3.光源越靠近眼睛,眩光越严重;4.光源位置越靠近视线,眩光越严重。

  b)、眩光限制的分级:

       《工业企业照明设计标准》(GB50034—92)推荐按五级分类;《民用建筑照明设计标准》  (GBJ133—90)分为三级。

  c)、亮度控制方法:

        眩光主要是由灯本身的亮度产生的,因此要采取措施限制灯在人眼方向上的亮度。方法是把灯藏在灯具内或把它们同建筑物构件结合在一起。亮度控制有遮挡、偏转方向、使用半透明材料和间接照明等方法。

        遮挡灯光可用灯具反射器、遮光格栅、遮光环、挡光板等。遮挡的光越多照明效率越低。因此,设计往往在降低亮度与提高效率上做出选择。

       通过一个光学装置可以使光改变方向,例如用透镜、棱镜、镜面等。

       应用半透明材料的完全漫透射性可降低光源的亮度。亮度是其内部光量和它表面投影面积的函数,面积越大表面亮度越低。半透明材料能降低亮度,但光源发出的光通量却降低不多,而且适用于需要提供垂直照度的场所,例如采用磨砂玻璃罩、乳白玻璃灯罩等。还可与其他方法相结合控制亮度,如用半透明挡光板和遮光格栅等。控制间接照明亮度是用两种原理结合而成的。一是应用遮挡的方法把灯隐藏起来;二是应用偏转方向的办法把灯光射向二次发光构件(顶棚或檐壁)。二次发光体的面积越大、亮度越均匀,表面亮度越低,效果越好。有时也可将间接照明、遮挡、偏转几种方法结合使用,效果更好。
 

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