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光源篇

- Aug 22, 2016 -

1.1、 光的概念

辐射:由电磁波或粒子发射或传递能量的现象,光是通过视觉器官能够引起视觉的辐射现象。

光:是以电磁波的形式传播的,光源是能被人们的眼睛所感受到的电磁波,其波长范围380nm∽780nm(nm:

-9纳米,长度单位1nm=10m),长于780nm 的为红外线、无线电等,短于380nm 的为紫外线、X 射线、宇宙射线等。

可见光部分又可分解成红光(780nm∽620nm)、橙光(620nm∽590nm)、黄光(590nm∽560nm)、绿光(560nm∽500nm)、青光(500nm∽470nm)、蓝光(470nm∽430nm)、紫光(430nm∽380nm)等七种基本单色光。

光和其它所有的电磁辐射一样,在真空中以每秒30 万千米的速度沿直线传播。当光通过某种物质时,如水或空气,其传播速度会减慢。光在真空中的速度和在媒质中的速度比值称为该媒质的折射率。在折射率不同的两种媒质的界面上,入射光线产生折射与发射现象。另外光在传播过程中还会产生散射、漫反射、漫透射现象等等。

发光:物体吸收了光、电、辐射等能量使之成为激发状态后,又以光的形式发射出能量的现象。

发光形式分为:激光发光(激光)、场致发光(显示屏)、气体放电发光(金卤灯)、光致发光(荧光灯)、

热辐射发光(白炽灯、卤钨灯)、阴极发光(显象管)


1.2、光的度量单位:

光通量: 光源在单位时间内发出的光量称为光通量,符号为φ,单位是流明(Lm)。光通量与能量辐射的关

系为 φ=∫780

380Km φe·λ Vlλ·dλ; 在此式中:Km——最大光谱光效能,是常数(683Lm/w);

V(λ)—--视觉光谱的光效率函数;φe·λ—--波长为λ的能量辐射通量。以上式可以看出,光通

量就是人眼对能量辐射通量的评价。(能量,一公升油跑多少公里?)

光强: 光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量被定义为光源在该方向的光强度,符号为I,单位为

坎德拉(cd),I=dφ/dΩ(Ω为立体角), 光强度的单位是光度测定的基本单位。

辉度: 也叫亮度:光源在某一方向上的单位正投影面在单位立体角中发射的光通量,称为光源在某一方向

2的光亮度,符号为L,L=dl/ds,单位为cd/m (坎德拉每平方米)

照度: 表示表面被照明的程度的量,称为光照度,它是单位面积上受到光通量数,符合为E,E=dφ/ds,

2单位为Lx(勒克斯)1Lx=1Lm/m

发光效率:指光源所发出的光通量中与该光源所消耗的电力功率P 之比,即η=φ/p。

光透射率:透射的光通量与入射的光通量之比值,单位:t 。

光反射率:发射的光通量与入射的光通量之比值,单位:p 。

光吸收率:吸收的光通量与入射的光通量之比值,单位:a 。


二、色

2.1、色的知识:

人的色器官在色彩刺激作用引起大脑的心理反应,即视觉器官受不同波长光线的物理刺激的同时产生色刺激信号并传给大脑,大脑将其接受的色彩信号不断地绎成色彩概念,并与储存在大脑里的视觉经验结合起来,加以解释,形成了颜色知觉。颜色分非彩色和彩色。非彩色是指白色、黑色和各种深浅不同的颜色。彩色是指黑白系列以外的各种颜色。

由于感情效果和对客观事物的联想,色彩对视觉的刺激产生了一系列的色彩知觉心理效应。这种效应随着具体的时间、地点、条件(如外观形状、自然条件、个人爱好、生活习惯、形状大小及环境位置等)的不同而有所不同。一般来讲色彩可以产生温度感、距离感、重量感、空间感、阴暗感等。


2.2、色温及颜色的应用:

2.2.1、色温:

人们用与光源的色温相等或相近的完全辐射体的绝对温度来描述光源的色表(人眼直接观察光源时

所看到的颜色)又称光源的色温。色温是以绝对温度K(开尔文)来表示。

不同的色温的光会引起人们在情绪上不同的反应,我们一般把光源的色温分成三类:

A.暖色光:暖色光的色温在3300K以下,我们的节能灯、插拔管、荧光灯它的暖光色温一般在2700K

左右。暖色光与白炽灯光色相近,红光成分较多,能给人以温暖、健康、舒适的感觉,适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所,或温度较低的地方。

B.暖白光:又叫中间色,它的色温在3300K—5300K之间。如我们的插拔管一般是在4300K左右。

暖白色光线柔和,使人有愉快、舒适、安详的感觉,适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。

C.冷色光:又叫日光色,它的色温在5300K以上,如我们的节能灯、插拔管、荧光灯它的冷光在

6400K左右,光源接近自然光,有明亮的感觉,使人精力集中,适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。



2.2.2、显色性:

光源对物体颜色呈现的程度称为显色性,也就是颜色的逼真的程度,显色性高的光源对颜色的表现

较好,我们所看到的颜色也就较接近自然原色,显色性低的光源对颜色的表现较差,我们所看到的颜色偏差也较大。

为何会有显色性高低之分呢?其关键在于该光线之(分光特性),可见光之波长在380nm至780nm

之范围内,也就是我们在光谱中见到的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的范围,如果光源所放射的光之中所含的各色光的比例与自然光相近,则我们眼睛所看到的颜色也就较为逼真。

我们一般以显色指数为表征显色性。标准颜色在标准光源的照射下,显色指数定为100。当色标被

试验光源照射时,颜色在视觉上的失真程度,就是这种光源的显色指数。显色指数越大,则失真越少,反之,失真越大,显色指数就越小。不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在国际照明协会中一般把显色指数分成五类:


类别 Ra 适用范围

1A >90 美术馆、博物院及印刷等需颜色搭配的行业场所

1B 80—90 家庭、饭店、高级纺织工业及相近行业

2 60—80 办公室、学校、轻工业

3 40—60 重工业工厂、室外街道照明

4 20—40 室外道路照明及一些要求不高的地方


三、电光源

由于利用天然光受到时间和地点的限制,建筑物内不仅在夜间采用人工照明,白天往往也要采用人工照明。照明光源由于它们的发光条件不同,其光电特性各异。为了正确地选用照明光源,必须对它们的电气特性、光电特性和适用场合有所了解。

钻木取火---蜡烛---煤油灯---汽油灯---白炽灯---荧光灯---HID---LED---无极灯

1802年英国开始实验,1879美国科学家爱迪生研究成功。

3.1、光源的分类: (照明光源的分类是按照发光的形式不同进行分类的)

热辐射光源:当物体受热且热能大到使原子或分子发生激烈的相互碰撞而激发时使光发射,白炽

灯是利用电流通过灯丝,将其加热到白炽状态而发出可见光。(热光源)

气体放电光源:是利用某些元素的原子被电子激发而产生辐射。(冷光源)

包括:辉光放电、等离子体、弧光放电、高频放电、脉冲放电

3.1.1、白炽灯:

3.1.1.1、 发光原理:电子的热运动导致固体中原子能级跃迁,电流流过灯丝,而灯丝加热到白炽

状态而发光,由电能转化成光能的过程,实验证明,所有的固体、液体、气

体达到足够高温度,均会产生可见光,如太阳6400K,钨丝3000K,木炭1500K。

3.1.1.2、 效率及寿命见图册附页。

3.1.1.3、 石英灯原理:又叫卤素灯,又叫射灯。

A、原理:石英玻壳内充卤素,惰性气体,通过钨丝通电发光。

B、卤素作用:氟碘溴+蒸发出来的钨 气态钨化物,不黑化玻壳。

C、石英:熔溶态SiO2,高压抑制钨丝蒸发。

D、惰性气体:低热导(石棉)产生高温度钨丝,产生更白光,更高光效3200K(36lm/w)、

2800K(22lm/w),避免氧化。

E、高压石英灯与低压石英灯对比:

·光色更白,显色更好;

·40KHz,光线柔和,安全;

·安全,不爆炸;

·寿命3000 小时以上。


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