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光照强度

光照强度是一种物理术语,指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度 [1] ,单位勒克斯(Lux或Lx)。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。

在光度学(photometry)中,“光度”是发光强度在指定方向上的密度,但经常会被误解为照度。光度的国际单位是每平方米所接受的烛光(中国大陆、港澳称坎德拉)。

光照强度对生物的光合作用影响很大。可通过照度计来测量。

光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量,简称照度 [1] ,单位勒克斯(Lux或Lx)。为物理术语,用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。

在光度学(photometry)中,“光度”是发光强度在指定方向上的密度,但经常会被误解为照度。光度的国际单位是每平方米所接受的烛光(中国大陆、港澳称坎德拉)。

一个被光线照射的表面上的照度(illumination/illuminance)定义为照射在单位面积上的光通量。

设面元dS上的光通量为dΦ,则此面元上的照度E为:E=dΦ/dS 。

1 lx=1 lm/。被光均匀照射的物体,在1平方米面积上所得的光通量是1流明时,它的照度是1勒克斯。流明是光通量的单位。

发光强度为1烛光的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为“1流明”。

烛光(Candela),音译“坎德拉”。烛光的概念最早是英国人发明的,它是发光强度(Luminous intensity)的单位。

当时英国人以一磅的白蜡制造出一尺长的蜡烛所燃放出来的光来定义烛光单位。而如今的定义已有了变化:以一立方厘米的黑色发光体加热,一直到该发光体将熔为液体时,所发出的光量的1/60就是标准光源,而烛光就是这种标准光源所放射出来的光量单位。

1.自然光照与人工光照

日光照射即为自然光照,灯光照明即为人工光照。

2.光照周期与光照时间

自然界一昼夜 24h为一个光照周期。有光照的时间为明期,无光照的时间为暗期。自然光照时一般以日照时间计光照时间(明期);人工光照时,灯光照射的时间即为光照时间,为期24h的光照周期为自然光照周期;为期长于或短于24h的称为非自然光照周期;如在24h内只有一个明期和一个暗期的称为单期光照;如在24h内出现二个或二个以上的明期或暗期,即为间歇光照。一个光照周期内明期的总和即为光照时间。

3.发光强度

光源在某一方向立体角内透过光通量的大小。单位:坎德拉(candela,cd)。

4.光通量

光源单位时间内所辐射的光能叫光源的光通量,其单位是流明(各点都与1烛光光源相距1英尺的1平方英尺面积上的光量为1流明)。

5.相关定义

照度是物体被照明的程度。也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比,单位是勒克斯Ix (1勒克斯是1流明的光通量均匀照射在1平方米面积上所产生的照度) 或英尺烛光fc(1英尺烛光是1流明的光通量均匀照射在1平方英尺面积上所产生的照度),1 fc=10.76 lx。

夏季在阳光直接照射下,光照强度可达6万~10万lx,没有太阳的室外0.1万~1万lx,夏天明朗的室内100~550lx,夜间满月下为0.2lx。

白炽灯每瓦大约可发出12.56 lx的光,但数值随灯泡大小而异,小灯泡能发出较多的流明,大灯泡较少。荧光灯的发光效率是白炽灯的3~4倍,寿命是白炽灯的9倍,但价格较高。一个不加灯罩的白炽灯泡所发出的光线中,约有30%的流明被墙壁、顶棚、设备等吸收;灯泡的质量差与阴暗又要减少许多流明,所以大约只有50%的流明可利用。一般在有灯罩、灯高度为2.0~2.4m(灯泡距离为高度的1.5倍)时,每0.37面积上需1W灯泡、或1面积上需2.7W灯泡可提供10.76 lx。灯泡安装的高度及有无灯罩对光照强度影响很大。

平均照度(Eav) = 光源总光通量(N*Ф)*利用系数(CU)*维护系数(MF) / 区域面积()

(适用于室内或体育场的照明计算)

利用系数:一般室内取0.4,体育取0.3

维护系数:一般取0.7~0.8

举例1:

室内照明:4×5米房间,使用3×36W隔栅灯9套,

平均照度=光源总光通量×CU×MF/面积=(2500×3×9)×0.4×0.8÷4÷5 =1080 Lux

结论:平均照度1000Lux以上。

举例2:体育馆照明:20×40米场地,使用POWRSPOT 1000W金卤灯60套,

平均照度=光源总光通量×CU×MF/面积=(105000×60)×0.3×0.8÷20÷40 =1890 Lux

结论:平均水平照度1500 Lux以上。

某办公室平均照度设计案例:

设计条件:办公室长18.2米,宽10.8米,顶棚高2.8米,桌面高0.85米,利用系数0.4,维护系数0.8,灯具数量33套,求办公室内平均照度是多少?

灯具解决方案:灯具采用DiNiT 2X55W 防眩日光灯具,光通量3000Lm,色温3000K,显色性Ra90以上。

根据公式可求得:Eav = (33套X 6000Lm X 0.4 X 0.8) ÷(18.2米X 10.8米)

= 110880.00 ÷196.56

= 564.10Lux

备注:照明设计必须必须要求准确的利用系数,否则会有很大的偏差,影响利用系数的大小,主要有以下几个因素:灯具的配光曲线,灯具的光输出比例,室内的反射率,如天花板、墙壁、工作桌面等,室内指数大小。

作业面或参考平面上的维持平均照度,规定表面上的平均照度不得低于此数值。它是在照明装置必须进行维护的时刻,在规定表面上的平均照度,这是为确保工作时视觉安全和视觉功效所需要的照度。

照度标准值按0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、 200、300、500、750、1000、1500、2000、3000 、5000lx 分级。

lx(勒克斯)为照度单位。 [2]

照度标准值分级以在主观效果上明显感觉到照度的最小变化,照度差大约为1.5倍,该分级与CIE国际发光照明委员会标准《室内工作场所照明》S008/E--2001的分级大体一致。

中华人民共和国国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034-2013规定了新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的一般照度标准值。

符合下列条件之一及以上时,作业面或参考平面的照度,可按照度标准值分级提高一级。

视觉要求高的精细作业场所,眼睛至识别对象的距离大于5 ( X ) nun 时;

连续长时间紧张的视觉作业,对视觉器官有不良影响时;

识别移动对象,要求识别时间短促而辨认困难时;

视觉作业对操作安全有重要影响时;

识别对象亮度对比小于0.3时;

作业精度要求较高,且产生差错会造成很大损失时;

视觉能力低于正常能力时;

建筑等级和功能要求高时。

符合下列条件之一及以上时,作业面或参考平面的照度,可按照度标准值分级降低一级。

进行很短时间的作业时;

作业精度或速度无关紧要时;

建筑等级和功能要求较低时。

在一般情况下,设计照度值与照度标准值相比较,可有-10%+10%的偏差。 [3]

照度仪

照度仪是用来测量光线强弱等级的专用设备。在某些特定的环境对光的照度是有严格要求的,如用人工对药品的检验就对光的照度有严格的要求。

相关原理

用锗光电池作探头,由于光的强度不同光电池产生的电流就不同,再把这个电流进行直流放大,再经过数模转换电路把直流信号变成直截反应光照强弱的数字信号显示出来。


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