《建筑光环境测量》PPT课件.ppt

1,第七章建筑光环境测量,兰州理工大学土木工程学院建环教研室2012年,2,光的基本性质：波粒二象性；可见光(=380780nm)的性质；光环境(LuminousEnviorn-ment,LE)光的物理量度参数:V()，E，I，L光环境质量的评价标准：适当的照度；舒适的亮度比；宜人的光色；无眩光干扰常用的光环境测量方法及其仪器(照度计、亮度计，LightMeter)的工作机理、使用,学习和掌握的内容(Keys),3,7.1光的性质,光由光源(自身可以发光的物体，如太阳、恒星、灯、燃烧的物质等，有天然和人造之分)发出，可分为自然光和人工光；(建筑)光环境，Luminous(Lighting)Enviornment，LE:自然光和人工光在建筑环境中的综合作用效果；建筑光学：研究自然光和人工光在建筑中的合理应用，满足人们工作、生活、审美、保护视力等需求的应用学科。与建筑声学一样，属于建筑物理学的基本组成部分；舒适的光环境标准：1.合适的光照度及其分布；2.合适的光亮度及其分布；3.光色宜人，无眩光干扰；4.自然光的合理利用(节能)。光的波粒二象性：光在介质(媒质)中以直线形式(称为光线)传播，光是粒子又称为光子，其速度为30106m/s;光也以电磁波形式，=0+nm，向空间传播(或辐射)光能量。所以，光既具有质量也具有能量，Elight=mC2。,4,*光子的波动运动电磁波的一部分,可见光：=380780nm，人眼对波长不同的可见光，产生不同的颜色感觉。如=700nm，光呈现红色；单色光：包含单一波长的光线，呈现该波长对应的一种颜色。复合光：包含多个波长的光线，呈现复合颜色，如阳光。光源：可以发射光线的物体。可分为:1.自然光源(如太阳、恒星)和人工光源(如各种灯具)；2.单色光光源和复合光(或多色光)光源。如只发射波长为583nm的黄色光的钠灯；可发射多个波长的复合光的白炽灯，依照=380780nm，可将复合光分解为紫、蓝、青、绿、黄、橙、红的七钟单色光。,5,7.2光的物理量度参数,辐射度量：它是纯客观的物理量，不考虑人的视觉效果；光度量：综合考虑人的视觉效果的生物物理量；辐射度量与光度量之间有着密切的联系，前者是后者的基础，后者可以由前者导出。常用的光度量参数：有光谱光效率、光通量，照度，发光强度和亮度。,6,1.光谱光效率，V(),V()是描述人们对不同波长的光，所具有不同的视觉效果的参数。它是波长的函数，其最大值为1，发生在人们具有最大视觉效果的波长处，*。偏离该波长*时，即，*或者*，V()1。(V()-接近正态分布)由于每个人的视觉效果会因人而异，即感知相同的光，各人的光谱光效率V()值会不同，导致了光度量方面的困难。所以，必须建立一个统一的标准。国际照明委员会CIE，根据各国对光的研究和测试结果，提出了CIE光度标准观察者的光谱光效率，也称为标准眼睛的光谱光效率。此外，由于人的视觉效果还与环境背景的明亮程度有关。因此，CIE给出了两种光谱光效率：V()bright和V()dark-。,7,第1种是在明亮条件下获得的，称为明视觉光谱光效率，它表明在555nm波长处(黄绿色)视觉效果最高，即最明亮。并且，明亮程度分别向波长短的紫光和波长长的红光方向递减。第2种是在昏暗条件下获得的，称为暗视觉光谱光效率，它表明最高视觉效果发生在507nm波长处(蓝绿光)。Note:光谱光效率V()-也可以由表格形式给出，见表7-1。在照明工程中主要应用明视觉光谱光效率，通常在未明确说明的情况下，均指明视觉条件。,8,2.光通量，LuminousFlux，,光通量：在单位时间内，光源以电磁辐射的形式，向外所辐射的光能量多少，也称光辐射功率或光辐射通量，单位:流明(lumen，lm)，NotW。一般而言，光源的辐射通量中可被人眼感觉为光的能量(波长380780nm)称为光通量。Note：1lm=1cd1sr，即：对于发光强度为1cd的均匀点光源而言，其在1sr立体角内所发出的光通量多少。,9,3.照度，Luminance，E,定义：光源照射在受照面单位面积上的光通量数值，即受照面上所接受的光通量的面密度。表示受照面被光照射程度的强弱。单位：勒克斯(Lux,lx)，相当于1lm的光通量均匀分布在1m2的受照面上。性质：可叠加性。即，几个光源同时照射在同一个受照面时，该受照面的实际照度为单个光源分别存在时，形成照度的代数和。勒克斯是一个较小的照度单位。照度的英制单位是英尺烛光，Foot-Candle,fc，即：lm的光通量均匀照射在1ft2的受照面上，1fc=1lm/ft2=10.76lx。,10,不同情况下的照度,11,4.发光强度，LuminousIntensity，I,对于点光源而言，其在某一方向的发光强度I定义为该光源在此方向上的单位立体角内，所发出的光通量的大小。单位：坎德拉(candela,cd)，1cd=1lm/sr特点：I与距离r无关，反映了光源在特定方向上的光通量的空间密度大小。Example:1只40W的白炽灯泡可以发射出350lm的光通量，则其平均发光强度思考：对于点光源而言，当它照射某个受照面，所产生的照度E与其在该受照面所在方向上的发光强度I是什么关系？,12,*光源的发光强度与受照面的照度关系,已知点光源的发光强度I，以及其与受照面的垂直距离r，即可求得垂直于二者连线的受照面的照度：EI/r2(=900)若点光源与受照面距离为r，夹角为，则实际受照面的照度：En=Esin=Isin/r2(00300300mm)盖在被测点上，测得照度为E0，则：,50,(3)方法步骤同2，但用亮度计进行测量。(4)选择天空扩散光照射的窗户(如北向的窗)，先将光电池置于窗玻璃外侧一点，面向天空，贴紧玻璃，测得入射光照度；再将光电池移入窗内，贴紧窗玻璃内侧的同一点，面向窗外，得投射光照度，则透射比：Note:在现场测量反射比或透射比时，由于测量对象不是标准试件，所以同一类材料或表面要多测几点，取其平均值。,其中：Lr、L0分别为被测面和样卡的亮度,51,颜色测量1.目视比对法由色觉正常的观测者，用蒙塞尔标准色卡与被测表面逐一比对，选出与被测色最接近的色卡，从色卡标注的数据资料上，确定被测色的色调、明度和彩度；还可以得知它的色坐标和反射比。按照规定，目视比对应在标准光源照射下，或在北向晴天天空光下进行。不过，在现场灯光下比对也有实用价值。2.用反射型色度计测量表面色这种方法与入射型色度计的区别在于装有一个标准光源。将测光头置于被测表面，打开标准灯，即能测出在标准灯照射下，表面色的色坐标。这种仪器还能测量两种颜色的色差，储存测量数据，或将测量数据输入外接计算机进行运算处理。,52,对于光源色，过去常用色温表测量灯光的色表，一般摄影用的色温表精度不高，而且不能测量低温色(2800K)温值。近年来，研制的便携式入射型色度计，内装电脑处理测量数据，能直接显示灯光的色坐标的数字，使用方便，根据色坐标，在等温线图上很容易确定灯光的色温或相关色温。目前使用比较广泛的现场测色的仪器还有彩色亮度计。这种测光与测色合为一体的精密仪器设有红、绿、蓝三种滤光器，它们分别与光电接收器匹配后的光谱响应符合CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值(红、绿、兰)。通过内装的微机控制、运算、处理，能直接指示出亮度、色坐标和色温等参数。它的优点是不接触被测表面，通过目视系统瞄准测量对象即可进行测量。另外，彩色亮度计测得的数据反映了一个室内环境在选用的光源照射下，经过各表面颜色相互反射后呈现的实际效果，因此更具有实用价值。,53,CIE1931色度图上的等相关色温线,54,思考题,1.试述舒适的室内光环境包含的内容。2.光的本质是什么？3.试述下列物理量的定义及其单位：(1)光通量；(2)照度；(3)亮度；(4)发光强度；4.什么是明视觉？什么是暗视觉？5.试述制定照度标准的依据。,55,思考题,6.试述眩光产生的原因和眩光的分类。7.试述照度计的工作原理。8.试述亮度计的分类和工作原理。9.简述建筑室内光环境测量的目的和内容。10.试述照度、亮度、采光系数测量的方法。,56,*光源的亮度与被照面的照度关系,ELsinAcos/r2,