4第三讲：空间光环境设计和光环境质量评价(NXPowerLite

二、空间光环境设计一、光环境质量评价一、光环境质量评价1.1视度及其影响因素1.2主动式光源和被动式光源1.3光环境质量的评价标准一个优良的光环境，应能充分发挥人的视觉功效，使人轻松、安全、有效地完成视觉作业，同时又在视觉和心理上感到舒适满意。一、光环境质量评价人们看物体的清楚程度叫着视度。视度受以下因素的影响。1.1视度及其影响因素1.1.1亮度1.1.2物件尺寸(视角大小)1.1.3亮度对比1.1.4识别时间1.1.5避免眩光1.1.1亮度当物体发光或反光时，人们才能看见它。若亮度过大，超出眼睛的适应范围，眼睛的灵敏度反而会下降，当物体亮度超过16sb时，人们就感到刺眼。实验表明：人们能看见的最低亮度叫最低亮度阈，最低亮度阈仅。以感到“满意”的人所占的百分数为统计结果，符合正则分布。最大百分比在1500～30001x之间。1.1.2物件尺寸(视角大小)物件尺寸d是只需要辨别的尺寸，如图需看清开口方向时，物件尺寸d指开口尺寸。物体尺寸以及眼睛至物件的距离均影响人们观看物件的视度。物件尺寸d、眼睛至物件的距离l、形成视角，其关系：（单位：分或′）1.1.2物件尺寸(视角大小)人分辨物体的最小视角是0.67分，约1分左右。视角小于0.67分的时候，在视网膜上所成的像，就落在同一个感光细胞上，物体上的两点看上去就缩成一点，无从分辩。1.1.3亮度对比式中：Li——目标亮度；Lb——背景亮度。亮度对比是视野中目标和背景的亮度差与背景亮度之比。符号为C。亮度差越大，视度也高：对于均匀照明的无光泽的背景和目标，亮度对比可用光反射比表示，即视功能实验表明：物体亮度、视角大小、亮度对比三个因素对视度的影响是相互有关的。图所示辨别几率为时，三个因素之间的关系。式中：ρi—目标光反射比；ρb—背景光反射比。ibbC曲线表明：①从同一根曲线来看，观看对象在眼睛处形成的视角不变时，若亮度对比下降，则需要增加照度度才能保持相同视度。②不同的曲线(表示在不同视角时)，目标愈小(视角愈小)，需要的照度愈高。③天然光(红线)比人工光(蓝线)更有利于视度的提高。但在观看大的目标时，这种差别不明显。1.1.4识别时间亮度ⅹ时间=常数(邦森—罗斯科定律)眼睛观看物体时，只有当该物体发出足够的光能，形成一定的刺激，才能产生视觉感觉。在一定条件下符合：可见，物体愈亮，察觉它的时间就愈短。人眼能够分辨事物变化的最短时间大概在0.3秒左右右，这是肉眼分辨事物变化形成影象之后传给大脑，让大脑作出判断，再游大脑传递给眼部神经，再做出反应的最短时间。1.1.4识别时间当人们从明亮环境走到黑暗处(或相反)，就会由原来看得清，突然变成看不清，经过一段时间才由看不清东西到逐渐又看得清的变化过程，这叫做“适应”。从暗到明的适应时间短，称“明适应”。在照明设计中应考虑人们流动过程中可能出现的视适应问题。当出现环境亮度变化过大的情况，应考虑在其间设置必要的过渡空间，使人眼有足够的适应时间。例题：在下列措施中，（）对提高视度是无益的。A、增加照度B、增大视角C、提高视看对象与背景之间亮度之比D、将识别物体时间提到5min以上。.D1.1.5避免眩光根据眩光对视觉的影响的程度可分为：失能眩光和不舒服眩光。对于室内光环境来说，只要将不舒适眩光限制在允许的限度内，失能眩光也就消失了。眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒服和降低物体可见度的视觉条件。直接眩光是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所产生的。根据眩光的形成过程，眩光可分为直接眩光和反射眩光：反射眩光是由视野中的光泽表面的反射所产生的，反射眩光往往难以避开。①限制光源亮度（增大面积，降低亮度）如加灯罩等。消除或减轻直接眩光的措施：：②增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比。③减少形成眩光的光源的视看面积（既光源对观测者眼睛形成的立体角）。④尽可能增大眩光源的仰角。①尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱镜面反射而形成的反射眩光；减少反射眩光的方法：②应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域；③使用发光表面面积大、亮度低的光源；④使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响。（不可避免的眩光源可想法降低其照度、亮度，）例题：下列减少反射眩光措施的叙述中，（）是错误的？A、尽量使视觉作业的表面为无光泽表面；B、使视觉作业避开照明光源同人眼形成的镜面反射区域；C、使用发光表面面积大、亮度低的光源；D、提高引起镜面反射的光源照度在总照度中的比例。.D例题：关于直接眩光的叙述中，（）是错误的A、直接眩光是由视野中的高亮度或未曾充分遮蔽的光源引起的；B、直接眩光是由视野中的光泽表面反射所产生的；C、通过增大光源面积，降低亮度可以减轻直接眩光；D、通过增大光源的仰角，消除直接眩光。B人们习惯上有这样一个认识，只有太阳、灯管、灯泡这些自身发光的才叫光源，而实际上被照亮的界面也是一种光源。它们是两种不同的光源，前者可称之为主动式光源，后者为被动式光源；1.2主动式光源和被动式光源主动式光源在光环境设计中大多存在这样一个矛盾，由于表面亮度极高以至于成为眩光，在亮度空间中是一个“畸点”，因此主动式光源只能提供光照而不能参与亮度空间的构成。被动式光源自身是一种适宜的亮度，是一个美丽的“光亮”,因而可直接成为亮度空间构成的有机组成部分，使光照与亮度统一起来。评价一个光环境的质量好坏，用户的意见和反映很重要，但往往在事先提不出具体的物理指标作为设计依据。为了具有人对光环境的主观评价与客观的物理指标的对应关系，现讨论优良光环境的基本要素和评价方法：1.3光环境质量的评价标准优良光环境的基本要素和评价方法共有五项：⑴适当的照度水平⑵舒适的亮度比⑶宜人的光色，良好的显色性⑷避免眩光干扰⑸正确的投光方向与完美的造型立体感。优良光环境的基本要素和评价方法共有五项：⑴适当的照度水平确定照度水平要综合考虑视觉功效、舒适感与经济、节能等因素。在没有专门规定工作位置的情况下，通常以假想的水平工作面照度作为设计标准。对于站立的工作人员水平面距地0.9m;对于坐着的人是0.75m（或0.8m）。任何照明装置获得的照度，在使用过程中都会逐渐降低，这是由于灯的光通量衰减，灯、灯具和房间表面受污染造成的。这时，只有换用新灯，清洗灯具，甚至重新粉刷房间表面，才能大体恢复原来的照度水平。故一般不以初始照度作为设计标准，而采用使用照度、或维持照度制定标准。使用照度：是一个维护周期内平均照度的中值。维护照度：是在必须换灯或清洗灯具和房间表面，或者同时进行上述维护工作的时刻所达到的平均照度，因此使用中的照度水平不得低于这个数值。维持照度不应低于使用照度标准的80%。⑵舒适的亮度比在作业房间中，作业近邻环境的亮度应当尽可能低于作业本身亮度，但最好不低于作业亮度的1/3，而周围视野（顶棚、墙、窗）的平均亮度，应尽可能不低于作业亮度的1/10，灯和白天的窗亮度，应控制在作业亮度的40倍以内。⑶宜人的光色，良好的显色性光源色表的选择取决于光环境所要形成的气氛，比如，照度水平低的“暖”色灯光（低色温）接近日暮黄昏的情调，能在室内创造亲切轻松的气氛；而希望紧张、活跃、精神振奋的进行工作的房间，易于采用“冷”色灯光（高色温），提供较高照度。⑷避免眩光干扰“造型”主要由光的投射方向及直射光同漫射光的比例决定的。目前有三种评价造型立体感的指标：⑴、照度矢量与标量之比。⑵、平均柱面照度于水平面照度之比。⑶、垂直照度与水平面照度之比。⑸正确的投光方向与完美的造型立体感。好的光学设计，应该让光的表现有非常强的目的性，每一种光都对应着一种实体，如设计走廊里的灯，灯光不是照亮头顶，而是照在旁边的景物或壁画，景物形成二次光源照在地面，给人一种舒适、雅致的视觉。二、空间光环境设计例题：下列A-D选项评价优良光环境的基本要素，（）是不正确的？A、适当的照度水平B、选用相关色温低于5000K的低温光源C、宜人的光色，良好的显色性D、避免眩光干扰B光照在物面上，把点光源变成了面光源，形成了室内亮度和景色的互动，又满足了空间亮度的需要。实现照明节能、提高视觉环境质量（明暗对比）以及更为理想的表现三维空间方面，有着持续深入发展的前景。在设计过程中，摒弃“通亮的环境”、“泛光的世界”，追求一种明与暗的对比渗透关系，渐形成一种绿色的空间视觉设计理论。假设人们身处于一个没有采光口的空间内，外面是明亮的天空半球。每当在建筑的壁面上开凿出孔洞或缝隙，光线就会射人空间，照在不同方位的界面上，形成具有各种明暗层次的亮度空间。2.1光箱实验设计亮度空间会随着孔洞或缝隙的位置、大小或数量的变化而变化：如果在孔洞或缝隙中加人遮光、反光、光扩散等构件并配以各种光学材料，亮度空间会更加丰富和细腻，而这些构件自身亦会成为亮度空间中耀眼的“光亮”。在这样一个对“亮度空间”进行动态设计的过程中，必须精心设计孔洞或缝隙的形式，并不断调整孔洞或缝隙与构成空间之界面的位置关系，以及界面与界面之间的位置关系；以使“亮度空间”达到最佳的视觉效果。可以看出在这个模式中，建筑（或室内）设计过程与光环境设计过程是同时的、融合的和一体化的。人们必须从界面或构件对光的导向性和通过反射或透射而对其他界面产生的影响来确定构件和界面的造型和材料；建筑的表皮与界面是亮度的转化器把天空半球发展为完整的“光球”——“天空全球”，并把整个设计过程抽象为这样一个模式：它的起点（初始的已知条件）是天空半球的“亮度空间”和一片漆黑、界面亮度为零的建筑空间，终点（目标和结果）是该建筑空间最终形成的理想的“亮度空间”，中间部分是建筑（或室内）设计与光环境设计的一体化设计过程。感受光压“亮度空间”不仅取决于对采光口和界面的设计与调整，还取决于天空半球的亮度及其分布——天空半球的“亮度空间”，它是形成建筑空间界面亮度的源泉。2.2光箱设计模式