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照明计算Lighting Calculation 陈育明 Index 光与视觉 照明术语 照明计算 一、光与视觉 什么是光？ 光(visible light)就是电磁波(electromagnetic wave)中的其中一员.它同时具有wave duality 和 particle duality(第二者解释了它是一种物质,光由photons组成). 视觉范围 明视觉和暗视觉 (1) 锥体细胞和杆体细胞 (2) 明视觉：L3cd/m2，锥体细胞起主要作用，λm=555nm，黄绿光明亮，有色感 ； (3) 暗视觉：L0.03cd/m2，主要由杆体细胞工作,λm=507nm，蓝绿色明亮； (4)中间视觉：0.03ntL3nt，杆状体、锥状体都参与工作 视觉灵敏度曲线 为了描述人眼对不同波长的光所具有的不同的视觉效果，引入了光谱光效率效率的概念，记作V(λ)，它是波长的函数。 视觉阈限 ⑴定义：能引起人有光感的最低限度的光量，一般用亮度来度量时，称为视觉亮度阈限。 ⑵影响视觉阈限的因素： A. 目标物的大小，用视角表示 对比灵敏度 亮度差： 亮度比： 临界亮度比： 亮度对比灵敏度： 视力 (1) 定义：眼睛能分辨的最小视角（分）的倒数。 (2) 视力与亮度的关系： ①当L1000cd/m2时，L↑，视力大大加强； ②当1000cd/m2L10000cd/m2,L↑，视力↑，但增加的程度放慢； ③L104cd/m2，L↑，视力不再↑。 ④周围亮度≤被视点亮度时，视力较高 周围亮度被视点亮度时，视力下降； (3)兰道尔圆环视标 兰道尔圆环是一个缺口圆环，设缺口的尺寸为Dm，视距为Pm，则以分为单位计算眼睛的视角α为： 设Dm=1mm，视距为Pm=5m，则： 设Dm=1.5mm，视距为Pm=5m，则： 视觉感受速度 (1) 是眼睛能感受对象所必需的最小时间tmin的倒数，即形成视觉所需时间的倒数。 (2) 影响视觉感受速度的因素： 颜色特性 3.1.1 视网膜的颜色区 ⑴ 中央区（全色区） 主要由锥体细胞起作用 ⑵ 边缘区（红绿盲区、全色盲区） 锥体细胞逐渐较少，杆体细胞逐渐增多 3.1.2 颜色的形成 (1) 光源色：因发光体发出的光而引起人们色觉的颜色； (2) 光谱色：当发光体发出的是单色光，那么其光源色称为光谱色； (3) 物体色（表面色）：非发光体（即一般物体）的颜色，这是物体在光源照射下产生反射光所引起的颜色。 光谱色的波长和波长范围 颜色的分类及各自特性 ⑴非彩色  A. 范围：包括黑色、白色和深浅不同的灰色  B. 特性：有明度，无色调和彩度 ⑵彩色 A. 范围：除黑白色以外的颜色。  B. 特性： 三色原理 任何颜色都可以用三原色混合而成。三原色为700nm的红色、546.1nm的绿色和435.8nm的蓝色。 混合色 [C]=R(R)+G(G)+B(B) (R),(G),(B)表示单位三原色 R，G，B表示混合色中三原色的量 光源的颜色 光源的色表 ——表观颜色，用色温或相关色温来表示。 色温：当某一光源的色度与某温度下完全辐射体（黑体）的色度完全相同时，完全辐射体（黑体）的温度即为该光源的色温。用绝对温度表示。K 色温——热辐射光源 相关色温——非热辐射光源 光源的显色性 (1) 标准光源 (2)显色性 光源照射到物体上所显现出来的颜色的性能称为光源的显色性。 也就是光源照射物体表面与在标准光源照射下显示的颜色相符合的程度。由光源的光谱能量分布决定。 (3)显色指数 特殊显色指数Ri：适用于评价光源对特定颜色的显色性。 一般显色指数Ra：适用于对人工照明光源的显色性评价 。 把Ra=80-100显色性优良；Ra=50-79一般；Ra50较差。 1.光通量 ⑴定义：按人眼对光的感觉量为基准，来衡量辐射通量。 ⑵表达式： 例：某白炽灯的光谱能量分布如表所示，求该灯的光通量。 光效 光源显色指数和光效 2. 发光强度（光强） ⑴定义：光源在某一个约定方向上单位立体角内（每球面度内）的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，称为光强。 面积A对球心形成的角成为立体角Ω 如果A=r2， Ω=1sr ⑵表达式： (3)单位：坎德拉 cd 例：100W普通白炽灯输出的光通量为1250lm，假设光源向四周是均匀发射其光通量的，求光源某方向上的光强。 解： 3. 照度 ⑴定义：被照面上单位面积所接受的光通量。 ⑵表达式： E=dφ/dA E=φ/A ⑶单位：lx 勒克斯