《环境照明设计》课件

环境照明设计陈玮然1艺术设计学院环艺专业目录•第一章概述•1.1环境照明的发展趋势•1.2环境照明•1.2.1环境和个人领域空间•1.2.2照明功能•1.2.3照明研究内容•第二章理论构架•2.1人眼球的结构及视觉范围•2.1.1人眼的结构•2.2人的视觉特性•2.3光的基本性质•2.3.1光的电磁理论•2.3.2光的活动•2.3.3光的性能指标及应用•2.4光源•2.4.1光源发展史•2.4.2电光源分类•2.4.3光源特征比较•2.5灯具•2.5.1构造要素•2.5.2主要特征•2.5.3布置第三章案例分析3.1景观3.1.1景观照明设计概3.1.2宁波环城西路方案3.2住宅样板3.2.1住宅各功能区域的照明分析3.2.2住宅样板照明设计案例解析3.3餐厅3.3.1餐厅照明设计概述3.3.2功能分区照明设计第四章课程设计及作业解析4.1教学目的4.2项目基地4.3设计内容4.4成果要求4.5设计阶段成果参考文献2武汉大学出版社第一章概述1.1环境照明的发展趋势照明设计是环境设计的一个重要环节，也是保证环境设计质量和设计构想最终实施的重要手段。环境照明学科的发展包含照明技术和应用环境的发展趋势。1.2环境照明1.2.1环境和个人领域空间(1)环境的定义和分类“环境”指人们在使用建筑时，对于建筑内部或者外部所产生的生理、心理和社会意识的总和，既有物质的围合空间，也有非物质的心理感受空间。(2)个人领域空间按照距离远近关系可以将领域分为主要领域、次要领域及公共性领域。(3)领域性行为的作用领域性行为有不同的作用，其中多与基本的生活有关，领域性行为起着促进社会过程的作用，如制定计划、预测他人行为、参与不间断的活动和安全感。3武汉大学出版社1.2.2照明功能在研究视觉环境对活动信息要求时，应按照人们从视野中提取信息时所需要的信息类型来分别考虑，视觉作业在难度和复杂性方面有显著的差别，不同的场合活动和作业难度需要不同的照度要求。表1-1给出了酒店内不同功能空间所需要的照度要求，表1-2给出了不同精度作业的所需照度要求。1.2.3照明研究内容照明研究的范围侧重于照明对人生理及心理的反应研究，同时照明设计也受到历史及民族等文化因素的影响。4武汉大学出版社第二章理论构架2.1人眼球的结构及视觉范围2.1.1人眼的结构眼睛是一个构造极其复杂的器官，它的正前方的一小部分是有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼内。其余部分为白色不透明组织，称为巩膜。巩膜里面有一层虹膜，起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色，如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。眼球主要包括聚光和感光两个部分。眼球的运作就如一部摄像机，整个眼球包裹在一层巩膜之内，巩膜就如同摄像机的黑箱。眼球的前段是聚光部分，由眼角膜、瞳孔、晶状体状体及玻璃体组成。它们的功能是调节及聚合外界射入的光线。光线通过眼角膜、瞳孔及品状体后就会聚合在眼球的后段。cornea（角膜-光圈）lens（晶状体-透镜）fovea（视网膜）iris（虹膜-内存卡）opticnerve（视神经）5武汉大学出版社2.1.2视觉范围1.视角人的视觉角度主要有四种:平视、仰视、俯视、鸟瞰。1）平视:人在正常站立的时候，视线在竖向约30度的视角内，上视10.07度、下视20.65度，称为平视。2）仰视:人眼向上的最大垂直视角是500，在这个范围内的视线就被称为仰视。3）俯视:人眼向下的最大垂直视角是70°，在这个范围内的视线称为俯视。4）鸟瞰:当物体与人的视点之间存在较大的高度差，而人站在较高的位置向下俯视时，就形成了鸟瞰的视角。平视仰视俯视6武汉大学出版社2.视距视距是指观者的眼睛与被观察物体之间的距离，它由竖向和横向的视角决定。视距的大小应适宜，太小会引起目眩，太大时细节又会不清晰。因此在导向标识系统的设计中必须处理好视角与视距的关系。首先考虑垂直视线，确定平视、仰视、俯视、鸟瞰中某一种视觉角度，再综合考虑人在水平方向上的视觉角度，最终根据两个方向土的视觉角度和标识的尺度来确定视距，形成最佳的欣赏效果。视野范围7武汉大学出版社2.2人的视觉特性1.识别阈限识别阈限的概念：视觉系统极为复杂，它有很大的自调功能，但这种能力有一定的限度。即视觉器官可以在一个较大的强度范围内感受到光的刺激，但同时也存在一个最低的限度，当低于这一限度时，就不再能引起视觉器官对光的感觉了。能引起光觉的最低限度的光量，就称为视觉识别的阈限，一般用亮度来度量，故又称为亮度阈限。视网膜是人眼感受光的部分，网膜上分布两种不同的细胞。边缘部位杆状细胞占多数，中央部位锥状细胞占多数。这两种细胞对光的感受性是不同的。杆状体对光的感受性很高，而锥状体对光的感受性很低。因此，在微弱的照度下（视场亮度在3×10-5cd／m2），只有杆状体工作，锥状体不工作，这种视觉状态称为暗视觉。当亮度达到3×105cd／m2以上时，锥状体的工作起着主要作用，这种视觉状态称为明视觉。而视场亮度3cd／m2时，杆状体和锥状体同时起作用，这种视觉状态称为中介视觉。另外，杆状体与锥状体对光感的光谱灵敏度也不同。杆状体的最大灵敏度在波长为507nm处，而锥状体的最大灵敏度在波长为555nm处。明暗视觉的转化8武汉大学出版社3.明暗适应明适应：人的眼睛可以在直射的阳光下看见物体，也能够在月光下看见物体。同时人的瞳孔在不同的亮度下会发生大小的变化，这种变化会调节进入瞳孔的光线量。而且人眼还具有呈幅度地增强视网膜灵敏度的能力。暗适应：当人从明亮的环境一下子进入黑暗的环境时，在最初的一段时间里，什么也看不见，在逐渐适应黑暗后，才能区分周围物体的轮廓。这种从亮出到暗处，人的视觉阈限下降的过程就称为暗适应。4.视觉疲劳当人长时间在恶劣的照明环境下进行工作，容易引起视觉疲劳。疲劳可分为全身疲劳和眼睛局部疲劳。9武汉大学出版社2.3光的基本性质2.3.1光的电磁理论电磁波之可见光谱范围大约为390～760nm(1nm=10-9m=0.000000001m)。如图所示，根据不同辐射能的波长与频率排列所得的图形称为辐射能频谱或电磁波谱。整个辐射能频谱综括自宇宙射线(波长最短，频率最高)、g射线、C射线、紫外线、可见光、红外线、微波、广播及电视等无线电波至电力传送(波长最长，频率最低)等电磁波(波长范围由10-16～105m)。接近中央地带即为可见光谱，系唯一人眼可察知的部份，紫外线与红外线分别与其左右相邻；紫外线频率较高、波长较短，红外线则频率较低、波长较长，两者皆不可见。可见光谱的波长范围10武汉大学出版社2.3.2光的活动1.反射1）镜反射：镜反射发生于光亮平滑的表面，光线的反射角恰等于其入射角；2)定向扩散反射：又可称半镜反射。3)漫反射：即光离开一表面如平光白漆或灰泥墙面，而呈全方向的反射现象，可造成一般的柔和感。2.透射1)直线或直接透射：通常可直接透射者为透明材质，因部份为被透射物吸收的缘故，透射光通常稍弱于入射光；2)定向扩散透射：通常可定向扩散透射者为半透明材质，光穿透后略为扩散，但其光束方向大体仍维持一定，光源亦隐约可见。3)漫透射：透射光朝各方向散开，且其光束的整体已不可辨，亦使光源影像模糊。3.折射折射系当光由一介质通过另一介质，行进方向的位移或改变的屈折现象。例如光离开空气进入玻璃或水中，因为介质密度的改变而造成光线的弯折。4.吸收当光触及一表面或介质，不是被反射即是透射，且多少会损失一些光，即被此表面或介质所吸收。11武汉大学出版社2.3.3光的性能指标及应用1.光强表2-3-1光强概念的定义类别概念单位表示字母光通量光源在单位时间内向周围空间辐射并引起视觉的能量。单位：流明（LM）LM）（Φ）照度指单位面积上所接受可见光的。投射到被照面上的光通量与被照面的面积之比称为该面的光照度。E=Φ/SΦ/S单位：勒克斯（LUX）LUX）LM/m2（E）发光强度用于测定一个灯光源的光强分布，指某一方向上的光通量（Φ）与立体角（球面角ω的比值。I=Φ/ωΦ/ω单位：坎德拉（CD）CD）（I）亮度指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的发光强度与人眼所光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。单位：CDCD/m2（L）光强是指光源向空间发射光的数量多少，而光的数量多少可以用两个指标来表现：照度和亮度。照度是指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux)，即lm/m2；亮度是指光源表面发光强弱的物理量，人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）。它们的关系如图2-26所示：光强的表示方法12武汉大学出版社2.色温图2-3-3给出了色温与光色之间的关系，3200K以下光色为暖白光，3200K-6000K之间时，光色逐步从暖黄色过渡到白色，6000K-6500K之间为正白色，6500K以上则逐步从白色过渡到蓝色，综上所述，色温越低光色偏暖，色温越高则偏冷。色温对人们的心理有很大的影响，应给予高度的重视，在考虑色温同时也应与光的亮度一并考虑。3.显色指数显色指数系数仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法，一般用平均显色指数（Ra）来评价。评价显色指数是用作为评价的基准光源和试验光源（8中颜色）光色的偏色进行判断的。把偏色数值化、平均化，最能忠实再现试验光源光色的偏差为0，Ra数值为100。偏差越大，数值越小。显色性的高与低的关键因素在于光线的“分光特性”，可见光的波长在380nm至760nm之范围内，4.发光效率5.眩光色温与光色的关系图极好Ra=100较好Ra80普通60Ra80图2-3-4不同显色性下物体的色彩表现13武汉大学出版社2.4光源2.4.1光源发展史2.4.2电光源分类1.热辐射光源2.气体电光源3.固体发光光源4.光纤照明系统2.4.3光源特征比较电光源是照明灯的核心部分，由于电光源的发光条件不同，其光电特性也各异。对光源的了解将有助于根据环境的特性选择合适的光源，利用它们的特性和长处，充分发挥其优势。根据光的产生原理，常用电光源的主要分类如图所示。分类电光源瓦数(W)光效(lm/w)显色指数(Ra)色温（k）寿命（h）灯丝热辐射发光普通白炽灯25-10010-1599-1002400-29001000左右低压卤素灯10-10020-302000左右气体放电发光金卤灯100-200055-7965-704300-60006000-9000高压汞灯5030-6030-404000-60005000左右高压钠灯12020-9020-251900-250020000左右荧光灯90-1108000-10000电致发光LED灯分类电光源特征用途灯丝热辐射发光普通白炽灯艺术照明和装饰照明、橱窗展示照明和美术馆陈列照明等低压卤素灯宜用在照度要求较高、显色性较好或要求调光的场所，如体育馆、大会堂、宴会厅等。气体放电发光金卤灯按照瓦数的不同可以用于商场店铺室内照明，道路，厂房，广告牌，隧道，公园小区等，体育场馆，高压汞灯适用印刷制版，油墨干燥，光固化，软包装彩印，家具行业，木地板装饰材料等。高压钠灯广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。荧光灯电致发光LED灯大部分用在指示灯、LED广告招牌灯广告招牌灯、汽车信号灯和LED电动车照明灯LED电动车照明灯14武汉大学出版社•1、热辐射光源•白炽灯、玻璃反射灯、卤素灯•卤素灯•2、气体放电光源•荧光灯、低压氖灯、高压钠灯•高压钠灯•霓虹灯•3、固体放电光源•无极感应灯、、LED灯•微波硫灯光纤照明2.5灯具2.5.1构造要素1.功能性灯具构造元素分析（1）光源：光源在灯具中的相对位置是影响灯具配光的重要因素之一，会对光的照射角度、方向产生不同的结果，光源在灯具一般有两种安装方式，一种是顶置，另一种是侧置。顶置中的光源依据灯具的深度，又有