1、.1光学设计光学设计五邑大学五邑大学.2第第4讲讲 光与人的关系光与人的关系l1 视觉与视觉适应性视觉与视觉适应性l2 照明设计要点照明设计要点l3 照度与光舒适性照度与光舒适性l4 亮度与光舒适性亮度与光舒适性l5 眩光眩光l6 光的空间分布光的空间分布l7 色温与光舒适性色温与光舒适性l8 闪烁与光舒适性闪烁与光舒适性l9 照明设计要点照明设计要点.31 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性l光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉视觉。l通过视觉，人和动物感知外界物体的通过视觉，人和动物感知外
2、界物体的大小、大小、明暗、颜色、动静，明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有获得对机体生存具有重要意义的各种信息，至少有重要意义的各种信息，至少有8080以上的以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉重要的感觉。 1、视觉、视觉.4.5 视神经盘（视神经乳头） （盲点） 黄斑（密集着椎体细胞的区域，颜色呈黄色）中央凹（最敏感的地方）视神经乳头.6双极细胞双极细胞神经节神经节细胞细胞杆体细胞杆体细胞锥体细胞锥体细胞锥体与杆体细锥体与杆体细胞的混合系统胞的混合系统.7l光线进入人眼的视网膜,杆状细胞和锥状细胞起作用。l杆体细胞和锥体细胞经电化学作用产生
3、脉冲信号。l脉冲信号通过视神经传送到大脑。l从而产生视觉效应，使人们能看到物体。1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.82、人眼视网膜上有二种感光细胞：、人眼视网膜上有二种感光细胞：杆体细杆体细胞胞和和锥体细胞锥体细胞。l 杆体细胞：只在较暗条件下（在亮度为杆体细胞：只在较暗条件下（在亮度为0.001cd/m2以下）起作用，适宜于微光视觉，以下）起作用，适宜于微光视觉，感光灵敏度高，仅能分辨明暗，不能分辨颜色感光灵敏度高，仅能分辨明暗，不能分辨颜色和细节。和细节。杆体细胞不能分辨色彩的原因是因为杆体细胞不能分辨色彩的原因是因为它只含有一种类型的感光色素，这些感光细胞它只含有一种类型的感光色素，
4、这些感光细胞集中在视网膜的外围部分，引起的是外围视觉。集中在视网膜的外围部分，引起的是外围视觉。1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.9l 锥体细胞锥体细胞: 在光亮（亮度为在光亮（亮度为3cd/m2以上）条件以上）条件下，能够分辨颜色和物体的细节。下，能够分辨颜色和物体的细节。l 其原因：在高亮度条件下，杆体细胞响应饱和，其原因：在高亮度条件下，杆体细胞响应饱和，视觉完全由锥体细胞引起，锥体细胞可能含有视觉完全由锥体细胞引起，锥体细胞可能含有敏红素敏红素、敏绿素敏绿素和和敏蓝素敏蓝素三种感光色素中的一三种感光色素中的一种，分别称为种，分别称为L型（长波，型（长波，590nm）、）、M型（中型
5、（中波，波，540nm）以及）以及S型（短波，型（短波，450nm）锥体）锥体细胞。由于光谱灵敏度不同，这些感光色素使细胞。由于光谱灵敏度不同，这些感光色素使我们能够区分色彩。锥体细胞集中在视网膜的我们能够区分色彩。锥体细胞集中在视网膜的中心部分，密度在外围下降。锥体细胞灵敏度中心部分，密度在外围下降。锥体细胞灵敏度较低但空间分辨率较高。较低但空间分辨率较高。1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.10小结：小结：视网膜视网膜 ：杆体细胞：杆体细胞 + + 锥体细胞锥体细胞 p 杆体细胞杆体细胞感光灵敏度高（暗视觉感光灵敏度高（暗视觉 ），）， 不能分辨细节，不能分辨细节， 不能分辨色彩。不能分
6、辨色彩。p 锥体细胞：感光灵敏度低（明视觉锥体细胞：感光灵敏度低（明视觉 ），）， 能分辨细节，能分辨细节， 能分辨色彩。能分辨色彩。锥体细胞可分锥体细胞可分敏红、敏绿、敏蓝敏红、敏绿、敏蓝细胞细胞1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.113、明视觉、暗视觉、中间视觉明视觉、暗视觉、中间视觉l 1912，冯，冯凯斯（凯斯（J. Von Kries）根据上述现象，）根据上述现象，提出了视觉的二重功能学说，认为视觉有两重提出了视觉的二重功能学说，认为视觉有两重功能：视网膜中央的功能：视网膜中央的“锥体细胞视觉锥体细胞视觉”和视网和视网膜边缘的膜边缘的“杆体细胞视觉杆体细胞视觉”，也叫做，也叫做“明
7、视觉明视觉”和和“暗视觉暗视觉”。l当环境亮度介于当环境亮度介于0.001cd/m2 和和3cd/m2 之间称之间称为为中间视觉中间视觉。此时视网膜上的锥体细胞和杆体。此时视网膜上的锥体细胞和杆体细胞同时起作用，蓝光比红光更为明亮。细胞同时起作用，蓝光比红光更为明亮。1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.12明视觉：明视觉：3cd/m2以上以上暗视觉：暗视觉： 0.001cd/m2 中间视觉：中间视觉：0.001-3cd/m2，无法用一条曲线来描述无法用一条曲线来描述在暗视觉时，人眼只在暗视觉时，人眼只能分辨形状，不能分能分辨形状，不能分辨细节和颜色，均是辨细节和颜色，均是蓝灰色。蓝灰色。1
8、视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.131 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.14lCIE 191：2010 中间视觉推荐系统中间视觉推荐系统1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.15l在变化的各种亮度、光谱分布、视觉在变化的各种亮度、光谱分布、视觉刺激下，视觉系统会相应地做出调整刺激下，视觉系统会相应地做出调整以适应这种变化过程。以适应这种变化过程。明适应明适应：黑暗环境到明亮环境黑暗环境到明亮环境暗适应暗适应：明亮环境到黑暗环境明亮环境到黑暗环境1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.16引起光感觉的最小亮引起光感觉的最小亮度和最低光出射角度度和最低光出射角度1 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应
9、性明适应的时间较短，通常为10-3 秒到2分钟 暗适应的时间较长，通常为20分钟到1小时.171 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.181 视觉及视觉适应性视觉及视觉适应性.192 照明设计要点照明设计要点优质光环境（良好照明质量）优质光环境（良好照明质量）l省电高效的灯具省电高效的灯具l照度水平照度水平l照度均匀性照度均匀性l观察区域的亮度分布观察区域的亮度分布l眩光等级控制眩光等级控制l调节气温感受的色温调节气温感受的色温l鲜艳自然的显色性鲜艳自然的显色性l降低影响生理健康的闪烁降低影响生理健康的闪烁l光的空间分布光的空间分布.2020lx非工作区域最小照度200lx长期有人活动的房间工作
10、区照明 1000-2000lx人长期在恶劣的照明环境中工作，易引起视觉疲劳，导人长期在恶劣的照明环境中工作，易引起视觉疲劳，导致眼痛、头痛、视力下降等，致眼痛、头痛、视力下降等，对于不同的作业要求，必对于不同的作业要求，必须选择合适的照度值须选择合适的照度值。3 照度与光舒适性照度与光舒适性照度水平取决于视觉任务水平照度水平取决于视觉任务水平.213 照度与光舒适性照度与光舒适性.223 照度与光舒适性照度与光舒适性.23照度与易读性的关系照度与易读性的关系学习和办公：大于学习和办公：大于500lx3 照度与光舒适性照度与光舒适性.243 照度与光舒适性照度与光舒适性l运动物体的大小和速度决定
11、照度水平运动物体的大小和速度决定照度水平.253 照度与光舒适性照度与光舒适性.263 照度与光舒适性照度与光舒适性.27l照度均匀度（照度均匀度（Uniformity）3 照度与光舒适性照度与光舒适性.283 照度与光舒适性照度与光舒适性.293 照度与光舒适性照度与光舒适性l良好的照度均匀度良好的照度均匀度.30不同照度下夜班工人的清醒程度不同照度下夜班工人的清醒程度清醒程度清醒程度时间（午夜后）时间（午夜后）光照与清醒度光照与清醒度3 照度与光舒适性照度与光舒适性.31光照与抱怨度光照与抱怨度3 照度与光舒适性照度与光舒适性.32视场中物体的亮度与视场中物体的亮度与表面反射率有关表面反射
12、率有关为了减少天棚与吸顶灯之间为了减少天棚与吸顶灯之间的亮度差，天棚的亮度必须的亮度差，天棚的亮度必须足够高，但是为了防止天棚足够高，但是为了防止天棚产生眩光，其亮度值一般不产生眩光，其亮度值一般不能大于能大于500cd/m24 亮度与光舒适性亮度与光舒适性.334 亮度与光舒适性亮度与光舒适性.34视野范围内有亮度极高的物体而导致视野范围内有亮度极高的物体而导致人人眼不舒服或者可见度降低的现象。眼不舒服或者可见度降低的现象。5 眩光眩光.355 眩光眩光 眩光的分类眩光的分类 1）不舒适眩光不舒适眩光 不舒适眩光是指在视野内使人们的不舒适眩光是指在视野内使人们的眼睛感觉不舒适的眩光，但并不一
13、定眼睛感觉不舒适的眩光，但并不一定降低视觉对象的可见度。这种眩光也降低视觉对象的可见度。这种眩光也称为心理眩光。称为心理眩光。 2）失能眩光失能眩光 失能眩光就是在视野内使人们的视失能眩光就是在视野内使人们的视觉功能有所降低的眩光。它是一种会觉功能有所降低的眩光。它是一种会降低视觉对象的可见度，但并不一定降低视觉对象的可见度，但并不一定产生不舒适感觉的眩光。产生不舒适感觉的眩光。按影响程度按影响程度.365 眩光眩光 不舒适眩光不舒适眩光.375 眩光眩光 失能眩光失能眩光.385 眩光眩光 眩光的分类眩光的分类按形成机理按形成机理1）直接眩光直接眩光由视野中由视野中,特别特别是在靠近视线方向
14、存在的发光体是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光所产生的眩光2）干扰眩光干扰眩光当不在观看物当不在观看物体的方向存在着发光体时，由该体的方向存在着发光体时，由该发光体引起的眩光发光体引起的眩光 3）反射眩光反射眩光由视野的反射由视野的反射所引起的眩光，特别是在靠近视所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光线方向看见反射像所产生的眩光 4）对比眩光对比眩光光环境中存在光环境中存在着过大的亮度对比形成的眩光着过大的亮度对比形成的眩光 间间接接眩眩光光.395 眩光眩光 直接眩光直接眩光.405 眩光眩光 反射眩光反射眩光.412 眩光眩光 反射眩光反射眩光.425 眩光眩光.4
15、35 眩光眩光l间接照明不容易产生眩光.445 眩光眩光.455 眩光眩光对于对于直接眩光直接眩光可采用限制可采用限制光源的亮度、采用透光材光源的亮度、采用透光材料消弱眩光、或利用灯具料消弱眩光、或利用灯具的保护角来控制眩光。的保护角来控制眩光。对于对于间接眩光间接眩光，选择合适，选择合适的灯具位置、采用发光面的灯具位置、采用发光面积大、亮度低的灯具来照积大、亮度低的灯具来照明，使用的办公桌的表面明，使用的办公桌的表面无颜色。无颜色。眩光控制眩光控制灯具设计灯具设计照明方案设计照明方案设计.465 眩光眩光.47眩光源接近近视线，进入视网膜中心，产生的刺激就越大，眩光越严重。5 眩光眩光.48
16、5 眩光眩光.495 眩光眩光.505 眩光眩光 评测标准评测标准 GR 对于眩光的评测，目前应用最广的是CIE/ISO标准的GR指数 ，计算公式为： GR=27+24log(Lv1/Lve0.9)Lv1由灯具发出的光直接射向眼睛所产生的光幕亮度。Lve由环境引起直接射向眼睛所产生的光幕亮度。GR值与不舒适眩光程度值与不舒适眩光程度对应关系对应关系GR不舒适眩光程度不舒适眩光程度80严重刺眼严重刺眼70刺眼刺眼60略感晃眼略感晃眼50不舒服不舒服40略感不舒服略感不舒服30有轻微感觉有轻微感觉.51眩光测量计算标准是按眩光测量计算标准是按CIEN0112-1994执行，还没有一台执行，还没有一
17、台设备能按标准对整个灯光照明系统进行全面测量评估，通设备能按标准对整个灯光照明系统进行全面测量评估，通常验收只采用照度计和测色仪测量数据，眩光指数测点计常验收只采用照度计和测色仪测量数据，眩光指数测点计算来进行。算来进行。下图为国家建筑科学院的测量仪器专业，测试方法严格，下图为国家建筑科学院的测量仪器专业，测试方法严格，用时比较长，可以给出准确的数据，而不是感性的判断。用时比较长，可以给出准确的数据，而不是感性的判断。5 眩光眩光 评测标准评测标准 GR.522225. 0log8PLLUGRab统一眩光评价指标统一眩光评价指标5 眩光眩光 评测标准评测标准 UGR一般来说，UGR数值范围介于
18、10 30之间，数字越小代表眩光影响愈低，反之则表示眩光影响越高。.532225. 0log8PLLUGRab5 眩光眩光 评测标准评测标准 UGR.545 眩光眩光 评测标准评测标准 UGR.55H4灯泡计算机屏幕白平衡校正，亮度范围为10-3-200cd/m2BM-5亮度计亮度计5 眩光眩光 眩光后的时间恢复眩光后的时间恢复.56Eb：Lb在人眼上形成的照度Eg：Lg在人眼上形成的照度Eg（lx）5 眩光眩光 眩光后的时间恢复眩光后的时间恢复.575 眩光眩光 眩光后的时间恢复眩光后的时间恢复.585 眩光眩光 眩光后的时间恢复眩光后的时间恢复.596 光的空间分布光的空间分布.606 光
19、的空间分布光的空间分布.61光色舒适性与照度水平的关系光色舒适性与照度水平的关系7 色温与光舒适性色温与光舒适性.62光色舒适度与照度水平有关系，光色舒适度与照度水平有关系，接近火焰的低色温对人的视接近火焰的低色温对人的视觉是最为舒适的觉是最为舒适的。在偏低或在偏低或中等照度中等照度下，舒适的光色是接近下，舒适的光色是接近黄昏的色温光色。黄昏的色温光色。在在较高的照度较高的照度下，舒适的光色是下，舒适的光色是接近中午的阳光或者偏蓝的接近中午的阳光或者偏蓝的高色温的颜色。高色温的颜色。7 色温与光舒适性色温与光舒适性.63光色对阅读行为的主观心理评价的影响光色对阅读行为的主观心理评价的影响色温对
20、眩光程度、冷暖感与舒适有什么影响？7 色温与光舒适性色温与光舒适性.64阅读阅读0 0分钟、分钟、10 10 分钟与分钟与2020分钟时后，受测者分别填写心理分钟时后，受测者分别填写心理评价表评价表7 色温与光舒适性色温与光舒适性.65受测者：受测者：20 20 人（男性人（男性10 10 人，人，性性10 10 人）人） ，皆为建筑学，皆为建筑学院在学学生，年龄院在学学生，年龄 232330 30 岁岁，无色盲或者色弱史。，无色盲或者色弱史。7 色温与光舒适性色温与光舒适性.667 色温与光舒适性色温与光舒适性.677 色温与光舒适性色温与光舒适性.687 色温与光舒适性色温与光舒适性.698 闪烁与光舒适性闪烁与光舒适性.708 闪烁与光舒适性闪烁与光舒适性.718 闪烁与光舒适性闪烁与光舒适性.729 照明设计要点照明设计要点.739 照明设计要点照明设计要点.749 照明设计要点照明设计要点谢谢观看！
