人工光环境设计

第九章人工光环境设计•第一节人工光环境设计内容及过程•第二节照明标准•第三节电光源和灯具•第四节照明计算•第五节人工光环境设计示例•第六节人工光环境与室内设计第一节人工光环境设计内容及过程•人工光环境设计有功能和装饰两个方面的作用。这两种作用是相辅相成的。任何一个比较好的室内光环境，都是这两者的有机组合。1设计对象：了解设计对象的使用功能﹑视觉工作的性质和延续时间﹑使用人的情况﹑可能使用的年限以及其他特殊要求。2设计因素：建筑因素﹑环境因素﹑经济因素﹑安全因素﹑心理因素﹑室内因素﹑管理因素。3设计标准：包括照明的数量和质量两个方面4设计方案：选择合理的照明方式﹑照明设备﹑照明布局及照明装置的细部设计。5照明计算6经济比较：光源和照明方案的全面经济核算，判定照明方案是否经济合理。7设计评价第二节照明标准一选择照明方式•照明方式一般分为：一般照明﹑分区一般照明﹑局部照明﹑混合照明。•一般照明：它是在工作场所内不考虑特殊的局部需要，为照亮整个被照面而设置的照明装置，灯具均匀分布在被照场所上空，在工作面上形成均匀的照度。•分区一般照明：当一工作区需要高于一般照明的照度时可采用分区一般照明。分区一般照明就是根据需要，提高特定区域照度的一般照明。•局部照明：它是在工作点附近，专门为照亮工作点而设置的照明装置，即为满足某些部位的特殊需要而设置的照明。•混合照明：混合照明就是一般照明与局部照明组成的照明。它是在同一工作场所，既设有一般照明，解决整个工作面的均匀照明；又有局部照明，以满足工作点的高照度和光方向的要求二照明标准（一）照明数量•照明标准就是根据识别物件的大小﹑物件与背景的亮度对比﹑国民经济的发展情况等因素来规定必须的物件亮度。（二）照明质量•照明质量是指视觉环境内的亮度分布等。它包括一切有利于视功能﹑舒适感﹑易于观看﹑安全与美观的亮度分布。1眩光•为了提高室内照明质量，不但要限制直接眩光，而且还要限制工作面上的反射眩光和光幕反射。•根据建筑使用功能的不同，眩光限制可分为三个等级。（1）一级：高质量，基本保证无眩光，适用于对眩光控制要求较高的场所。（2）二级：中等质量，室内可有轻微的眩光。（3）三级：低质量，室内有眩光感觉。（1）直接眩光•工业企业室内照明按眩光程度分为五个质量等级：A级—很严格的视觉工作，要求很高质量，感觉不到眩光存在；B级—视觉要求高的作业或视觉要求中等但集中注意力要求高的作业，要求高质量，仅刚刚感到有眩光；C级—视觉要求和集中注意力要求属于中等作业，并且工作人员有一定程度的流动性，要求中等质量，可感到有轻度眩光；D级—视觉要求和集中注意力要求低的作业，工作人员在有限的区域内频繁走动，要求低质量，可存在有不舒适眩光；E级—视觉作业要求低，工作人员不限于一个工作岗位而是来回走动，或不是有同一批人连续使用的房间，只要求很低质量，允许存在一定的眩光。（2）反射眩光•反射眩光既引起不舒适感，又分散注意力。•减少室内人工照明产生反射眩光的方法：①光源的亮度应尽可能低②改变灯具或工作面的位置，使镜面反射光不射向观察人的眼睛。③增加光源数量，使引起反射的光源在工件上形成的照度在总照度中所占比例减少，从而使反射眩光影响减少。④在特殊条件下可改变工作表面特性，以减弱镜面反射与漫反射重叠出现的现象。（3）光幕反射•光幕反射就是在视觉作业上镜面反射与漫反射重叠出现的现象。•当反射影像出现在观察对象上，物件的亮度对比下降，视度变坏，好似给物件罩上一层“光幕”一样。光幕反射降低了作业与背景之间的亮度对比，只是部分地或全部地看不清它的细节。减弱光幕反射的措施：•①尽可能使用无光纸和不闪光墨水，使视觉作业和作业房间内的表面为无光泽的表面。•②提高照度以弥补亮度对比的损失，不过这种做法在经济上可能是不合算的。•③减少来自干扰区的光，增加干扰区外的光，以减少光幕反射，增加有效照度。•④尽量使光线从侧面来。以减少光幕反射。•⑤采用合理的灯具配光2颜色•光源的相关色温不同，产生的冷暖感觉也不同。•冷色一般用于高照度水平﹑热加工车间等；暖色一般用于车间局部照明﹑工厂辅助生活设施等；中间色适用于其余各类车间。•光源的颜色主观感觉效果还与照度有关。在低照度下，采用低色温光源为佳；随着照度水平的提高，光源的相关色温也应相应提高。•物体的颜色，在一定程度上要取决于照明光源发射的光的颜色，所以应根据视觉作业对颜色辨别的要求，选用不同显色性的光源。右图给出光源一般显色指数类别，以及它们的适用范围。•对颜色识别有要求的视觉作业，当使用照度在500lx及以下，采用光源的显色指数较低时，宜提高其照度标准值。采用光源的一般显色指数越小，照度水平越低，相对照度系数就越大。•所谓相对照度系数就是在所用的光源照明和标准光源照明下，达到颜色识别能力相当时，所需要的照度之比值。3照明的均匀度•视野内亮度应做到足够的均匀，尤其是长时间进行视觉工作的场所。•空间照度的最大值﹑最小值与平均值的差值不超过1/6，最低照度与平均值之比不低于0.7.4阴影•注意避免对临近工作面形成阴影，也可增加光的入射方向，或增加漫射光，使阴影浓度减弱。5亮度分布•当视场内各表面的亮度比较均匀，人眼视看才会达到最舒适和最有效率，故室内各表面亮度保持一定比例。6照度的稳定性•供电电压的波动使照度不稳定，影响视觉功能。一般工作场所的室内照明。灯具的端电压不宜高于额定电压的105%，宜不宜低于95%.对视觉要求较高的场合，灯具的端电压不宜低于额定电压的97.5%。7消除频闪效应•在交流电路中，气体放电灯发出的光通量是随电压的变化而波动，这对于旋转的物体易产生视觉失真。应将相邻灯管或灯具，分别接到不同的相位线路上；或选择无频闪效应的光源。第三节电光源和灯具•一电光源•辐射光源是利用电流通过灯丝，将其加热到白炽状态（1000K以上）而发出可见光。•气体放电光源是利用某些元素的原子被电子激发而产生光辐射。•1白炽灯•白炽灯是一种利用电流通过细钨丝所产生的高温而发光的热辐射光源•白炽灯的发光效率仍不高，仅12～18.6lm/W。也就是说，只有2%～3%的电能转变为光，其余电能都以热辐射的形式损失掉了。•白炽灯虽然具有体积小，灯丝集中，易于控光，可在很宽的环境温度范围下工作，结构简单，使用方便，没有频闪现象等优点；但是存在着红光较多，灯丝亮度高，散热量大，寿命短，玻璃壳温度高，受电压变化和机械振动影响大等缺点，特别是发光效率很低，浪费能源。•我国已强调在宾馆﹑饭店﹑商场﹑招待所﹑写字楼，以及工矿企业的车间﹑体育场馆﹑车站码头﹑广场和道路照明等公共场所，尽量取消白炽灯照明。•2卤钨灯•卤钨灯是一个直径约12nm的石英玻璃管，管内充有卤族元素，在管的中轴支悬一根钨丝。•卤族元素的作用是在高温条件下，将钨丝蒸发出来的钨元素带回到钨丝附近的空间，甚至送返钨丝上。这就减慢了钨丝在高温下的挥发速度，为提高灯丝温度创造了条件，而且减轻了钨蒸发对泡壳的污染，提高了光的透过率，故其发光效率和光色都较白炽灯有所改善。•3荧光灯•荧光灯是气体放电光源，它的内壁涂有荧光物质，管内充有稀薄的氩气和少量的汞蒸气。•荧光灯与白炽灯有很大区别，其特点如下；发光效率高﹑发光表面亮度低﹑光色好且品种多﹑寿命较长﹑灯管表面温度低。•（二）光源的选择•不同光源在光谱特性﹑发光效率﹑使用条件和价格上都有各自的特点，应根据不同场所的具体情况，来确定光源的类型。•二灯具•灯具是光源﹑灯罩及其附件的总称。灯具可分为装饰灯具和功能灯具两大类。•国际照明委员会按光通量在上﹑下半球的分布将灯具分为五类：直接﹑半直接﹑均匀扩散﹑半间接﹑间接。•1直接型灯具•直接型灯具是指90%～100%的光通量向下半球照射的灯具。•直接型灯具虽然效率较高，但存在两个缺点：①由于灯具的上半部几乎没有光线，顶棚很暗，它和明亮的灯具开口形成严重的对比眩光；②光线方向性强，阴影浓重。•2半直接型灯具•用透明材料作灯罩或在不透明灯罩上部开透光缝，这就形成半直接型灯具。这类灯具有60%～90%的光通量向下方射出到工作面上，有10%～40%的光通量向上部射出，增加顶棚的亮度，降低顶棚与灯具之间过大的亮度反差。•3扩散型灯具•此类灯具的灯罩，多用扩散透光材料制成，上﹑下半球分配的光通量相差不大。•4直接—间接型灯具•直接—间接型灯具是直接和间接型灯具的组合，在一个透光率很低或不透光的灯罩里，上﹑下个安装一个灯泡。•5半间接型灯具•这种半间接型灯具的上半部是透明的，下半部是扩散透光材料。•6间接型灯具•间接型灯具是用不透明材料做成，几乎全部光线都射向上半球。•扩散性很好，光线柔和而均匀，并且完全避免了灯具的眩光作用，但是利用率很低，在要求高照度时，使用这种灯具很不经济。灯具的选择•（1）首先考虑灯具的配光及保护角特性。光在空间的分布情况会直接影响到光环境的组成与质量。•（2）应充分考虑与环境的协调和配合。在选择灯具时，应注意温度﹑湿度﹑尘埃﹑腐蚀﹑爆炸危险等因素，还要使灯具的造型与环境的风格相协调。•（3）还应考虑所选灯具的经济性。应选择那些灯具效率高的灯具，使得在获得同一照度时，消耗的电功率最小。灯具布置的美观性•（1）接近性•（2）相同性•（3）连续性