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第八讲
建筑光环境
清华大学建筑学院
建筑技术科学系
主要内容
?光的性质与度量
?视觉与光环境
?天然采光
?人工照明
?光环境控制技术的应用
2
建筑光环境及其意义
?人时时刻刻离不开光
?人从外界获得的信息约有80%来自光和视觉
?建筑光环境
?由光（照度水平和分布、照明的形式和颜色）
与颜色（色调、饱和度、颜色分布和显色性）在
建筑室内建立的与房间（空间）形状有关的生理
和心理环境3
光环境控制的意义
?减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心
健康
?提高劳动生产率
?降低能耗
?人工照明能耗
?空调能耗
4
北京大型公共建筑能耗比例
宾馆
写字楼
电梯
9%
其他
18%
空调
44%
办公设备
22%
电梯
%
其他
10%空调
37%
办公设备
4%照明
25%
商场
照明
28%
其他10%
照明
40%
空调
50%
5
第一节
光的性质与度量
光的性质和度量
?光的特征：电磁波的一部分，光子的波动运动
无线电短VHFUHF雷达远红外红紫外射线?线宇宙线
波外
红外红橙黄绿青蓝紫
紫外
?在带有多种光谱成分的光源中，如
果某一部分占比例较大，就呈现出
那个波长对应的颜色。
较短的波长为主较长波长为主
7
光通量?
?物理意义：说明光源发光能力的基本量，能量单位
?定义
?辐射体单位时间内以电磁辐射的形式向外辐射的
能量称辐射功率或辐射通量(W)
?光源的辐射通量中被人眼感觉为光的能量波长
38－780nm称为光通量
?单位流明(lume，lm)
?人眼在观看同样功率的辐射时在不同波长时感觉
到的亮度是不同的，人眼的这种特性用相对光谱光
效率V来表示
8
不同波长的相对光谱光效率
同等辐射通量条件
?明视觉：555nm黄绿光最亮下视亮度最高的单色
波长：?
m555nm
?暗视觉：510nm蓝绿光最亮
?波长为的单色光的光谱光视效率
??=
辐射通量??=???nm)
辐射通量?亮度相等)
≤??
?光视效能K?)
?描述光能和辐射能之间关系的量，单
位lm/W
?最大值Km=683lm/W,?=555nm
9
单色光谱光视效率
发光强度I
?发光强度：表示光源光通量的空间密度
?定义：光源在这一方向上单位立体角元内发射的光通
量和距离无关。单位：坎德拉(candela,cd)
?表达式：
?=
??
??
?
S
?其中：
?=
?
??
r
O
r
10
光通量?相同发光强度却不同
大
小
11
照度Elx)
?定义：落在单位面积被照面上的光通量的数值。表示被照面
被照射的程度。
??
?表达式：
?=
??
?单位：勒克斯(lux,lx，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2
的被照面上
?
1lm
A
1m2
12
照度E
?性质：可叠加性。
?几个光源同时照射被照面时，实际照度为单个光
源分别存在时形成照度的代数和
13
照
度
14
亮度L
光源或被照面
?定义：正在发光或反光表面的明亮程度。
?亮度是与眼睛感觉有关的量，取决于进入眼睛的光
通量在视网膜物象上的密度。
?物理亮度
?发光体在视线方向上单位面积发出的发光强度，单位是
尼特(nitn、熙提stils)
1n=1cd/m21sb=1cd/cm=10nt
?视网膜只可承受16s以下的亮度！
15
亮度表达式
??=
???
??????
光
?
当量面积dAco?
dI?
?主观亮度
?是指人眼受背景亮度的影响会产
物体
生不同的亮度感觉；例如白天、晚
上人眼对信号灯亮度的不同感受16
亮度和照度有何区别？
——照了不一定亮！
照度相同
17
反光材料，亮度高
吸光材料，亮度低
光源的发光强度与被照面的照度E的关系
?点光源的发光强度与被照面照
度E的关系：
E?
I
2
r
cos
?
I
r
?
?线光源是点光源的积分叠加，
面光源是线光源的积分叠加。
E
18
光源的亮度与被照面的照度的关系
光源面积A
L
?
r
?
?
?=??????=?
?????????
??
E
19
光的传播特性
?光遇到介质会发生反射、透射和吸收。
?
?反射、透射光使人眼可以看见。
??
20
?=????c
?将反射、吸收与透射光通量与入射光通量
之比分别定义为：光反射比，光吸收比?
和光透射比：
?+τ+α=1
??
?
c
反光和透光材料
?定向反射与透射材料：入射角＝反射角，透射方向
与入射方向一致
?镜面玻璃
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