光的性质 1
1 基本概念 1
辐射能频谱 2
图1-1 辐射能频谱：可见光谱波长380～770 nm。 4
光的活动 5
图1-2 物体表面反射的光进入人眼形成视觉。 5
图1-3 光反射：(a)镜反射；(b)定向扩散反射；(c)漫反射。 6
图1-4 光透射：(a)镜透射；(b)定向扩散透射；(c)漫透射。 6
常用术语 7
图1-5 光折射：光由密度小的介质进入密度大者，折射角r小于入射角i。(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 7
图1-6 偏光：使原朝各方向振动的光波变为只朝单一平面行进。(Philips Lighting) 7
图1-7 光通量、发光强度、照度与亮度之关系。 7
图1-11 亮度L=I/A 8
图1-9 发光强度I=φ/Ω 8
图1-10 照度E=φ/A 8
图1-8 光通量φ 8
图1-12 亮度L1=ρ1Eh/π；L2=ρ2Ev/π。 9
2 光与色彩 11
图2-1 光谱能量分布图：(a)正午昼光；(b)萤光灯；(c)白炽灯。(IESNA LightingEducationED-100，1989) 13
彩色光谱 13
图2-2 红色玻璃仅让红色光波通过，其余光波均被吸收。(IESNA Lighting Education ED-100，1989) 14
图2-3 红色表面须反射红色光才显红色；绿光缺乏红色波长可供反射，故使物体呈黑或灰色。 14
图2-4 物体色取决于反射波长的相对比例：(a)无彩色；(b)有彩色。 14
色彩视觉 14
图2-5 同时性对比：(a)明度对比；(b)彩度对比。 16
色光的混合 16
图2-6 加法混色：光的主色与次色。 16
图2-7 减法混色：颜料的主色与次色。 17
光源的色彩特性 17
图2-8 色座标图：黑体曲线用以比对光源的相关色温度。(Philips Lighting) 18
图2-9 演色向量系统：(a)包含215个测点；(b)向量长度为色差大小，箭头代表偏差方向。(Philips Lighting，1993) 19
光色的心理效果 20
3 视觉与感知 21
图3-1 人眼构造与相机的类比。 23
眼睛与视觉 23
图3-2 物体经水晶体折射为倒立影像，投映于视网膜。 24
生理因素 25
图3-4 人眼视野：上下共130°；左右共180°；白色区域为双眼同时看见的部份。(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 25
图3-3 光谱光效曲线：明视觉与暗视觉敏感曲线。(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 25
物理因素 26
图3-5 同距离时，物体愈大愈易观看。 26
图3-6 物体与背景的亮度对比愈大愈易观看。 26
图3-7 直接眩光区：垂直面45°～85°。 27
图3-8 失能眩光：因窗外昼光过强，造成电脑操作者无法阅读萤幕。 27
年龄效应 28
图3-11 反射：天花板灯具在橱窗玻璃造成干扰的反射影像。 28
图3-12 反光：铜版纸表面反光，降低字体的能见度。 28
图3-9 不舒适眩光：视野中明亮的灯具所引起的视觉不适。 28
图3-10 (a)灯具直接眩光；(b)桌面反光；(c)萤幕反光。 28
4 人工光源 31
概述 33
图4-1 光束角与布光角：说明散光或集光的布光特性。 35
白炽灯系 36
图4-2 白炽灯构造 36
图4-3 白炽灯泡形状分类(IESNA Lighting Education-Fundamental Level，1993) 37
图4-4 白炽灯泡灯头形状(Osram) 38
图4-5 黑化作用肇因于蒸发的钨随电流移动，附著于灯壁。 39
图4-6 电压对白炽灯的影响(IESLighting Handbook-Reference Volume，1984) 40
图4-7 线型钨丝灯(合敬) 41
图4-8 反射灯泡(R)(Phlips Lighting) 41
图4-9 椭圆形反射灯泡(ER)：消除筒灯内不必要的光浪费。 41
图4-10 半球形反射灯泡(BR)：须配合使用灯具反射罩。(Philips Lighting) 41
图4-13 MR灯反射罩涂布双向性涂层，可抽离红外线辐射。 42
图4-11 抛物形铝反射灯泡(PAR)(Phoenix Electric Co.) 42
图4-12 多面反射灯泡(MR)(Phoenix Electric Co.) 42
图4-14 囊型石英卤素灯泡(JC)(Philips Lighting) 43
图4-15 双泡型卤钨灯泡(Phoenix Electric Co.) 43
图4-16 单头型石英卤素灯泡(JD)(Phoenix Electric Co.) 43
图4-17 双头型石英卤素灯泡(J)(Phoenix Electric Co.) 43
图4-18 铝反射灯泡(AR)外观与剖面。(Osram) 45
萤光灯系 45
图4-19 萤光灯构造(Philips Lighting) 46
图4-20 萤光灯形状种类(IESNA Lighting Education-Fundamental Level，1993) 47
图4-22 标准萤光灯光谱能量分布图(Philips Lighting) 48
图4-21 萤光灯起动回路：(a)预热启动；(b)快速起动。(Philips Lighting) 48
图4-24 反射型萤光灯剖面图(Philips Lighting) 49
图4-23 三波长萤光灯光谱能量分布图(Philips Lighting) 49
图4-25 点灭频率影响萤光灯寿命：(a)预热起动型；(b)快速起动型。(IESNA Lighting Handbook-Reference and Application，1993) 50
图4-26 萤光灯流明维护曲线：(a)三波长萤光灯管；(b)双涂层三波长灯管；(c)传统萤光灯管。 50
图4-27 周围温度影响萤光灯光输出与发光效率。(IESNA，Lighting Handbook-Reference andApplication，1993) 51
图4-28 精巧型萤光灯：(a)形状种类；(b)构造。(IESNA，IESNA Lighting Education-Fundamental Level，1993) 52
图4-29 细型萤光灯管(中)约等同于香烟的直径。(松下电工) 54
冷极管 57
图4-30 霓虹灯管的安装 58
图4-31 水银灯构造(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 58
高强气体放电灯系 58
图4-32 HID光源点灯位置标示(Osram) 59
图4-33 HID光源寿命评定：经济寿命定义为平均寿命的60%。(Venture Lighting) 59
图4-35 HID光源生命周期的色差十分明显。(中正国际机场) 60
图4-34 HID光源(400W)的流明维护曲线(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 60
图4-36 HID灯泡形状(IESNA Lighting Education-Fundamental Level，1993) 61
图4-37 复金属灯光谱能量分布图(Philips Lighting) 62
图4-38 双头型复金属灯(Phoenix Electric Co.) 63
图4-40 高压钠灯光谱能量分布图(Philips Lighting) 64
图4-39 高压钠灯构造(IES Lighting Handbook-Reference Volume，1984) 64
图4-41 白色高压钠灯能量分布图(Philips Lighting) 65
图4-42 PAR型与单头T型复金属灯泡(Philips Lighting) 66
其它光源 67
图4-43 钠灯与氙灯的混合灯种可切换二种色温(Osram) 67
图4-44 低压钠灯光谱能量分布图(Philips Lighting) 68
图4-45 黑灯管(Philips Lighting) 68
图4-46 黑灯管照明的萤光效果(a)正常照明下(b)黑灯管照明下。(Philips Lighting) 68
图4-47 感应灯外观与构造：(a)萤光涂层灯泡；(b)感应线圈；(c)高频电子式安定器。(Philips Lighting) 69
5 灯具与照明系统 71
控光构件 73
图5-4 球面反射罩(Philips Lighting) 74
图5-5 不对称反射罩(Philips Lighting，Lighting Manual) 74
图5-1 反射罩须配合灯泡尺寸及发光中心点设计。 74
图5-3 椭圆反射罩(Philips Lighting) 74
图5-2 抛物面反射罩(Philips Lighting) 74
图5-6 使用喷砂玻璃仍可见光源模糊影像。(英国伦敦) 75
图5-7 白色压克力可使表面亮度均匀。(德国海德堡McDonald's) 75
图5-9 透镜：(a)凸透镜；(a)凹透镜。 76
图5-10 Fresnel Lens：(a)锯齿状减少厚度；(b)控光方式。 76
图5-11 遮光构件：(a)遮光板；(b)格栅。 76
图5-8 棱纹板 76
布光形式 77
图5-12 遮光角：(a)磨砂灯泡；(b)萤光型HID灯泡；(c)清光型HID灯泡(以弧光管底部为准)。 77
图5-13 截光角；光源截光角；格栅截光角；光学截光角。(IES Recommended Practice for Lighting Offices Containing Computer Visual Display Terminals，1989) 77
图5-14 抛物状反射格栅(Philips Lighting) 77
图5-15 直接—间接照明兼具直接与间接型灯具的优点。(英国伦敦Tate Gallery) 78
图5-16 直接—间接照明兼顾向上与向下照明功能。(德国海德堡) 78
图5-17 全漫射照明利用半透明灯罩材料降低刺眼亮度。(德国海德堡Benetton) 78
配光资料 78
图5-18 灯具配光资料：(a)配光曲线；(b)亮度分布表；(c)灯具效率；(d)利用系数表；(e)维护系数；(f)间距标准。(Lighting Products，Inc.) 79
图5-19 灯具的配光曲线与眩光限制曲线。(Philips Lighting) 80
灯具种类 81
图5-20 选择嵌灯时须考虑天花板上空间是否能容纳嵌灯深度。(Thorn Lighting) 81
图5-21 半嵌入式灯具藉突出部份彰显其灯具造型。(德国法兰克福Zeilgalerie) 81
图5-22 轨道电流在绝缘鞘状金属构件中通过。(Thorn Lighting) 82
图5-23 不同类型光源可应用于同支轨道。(英国伦敦) 82
图5-24 弧形轨道可组合成活泼的视觉效果。(英国伦敦Design Museum) 82
图5-25 钢丝轨道(昱亮有限公司提供) 82
图5-26 钢丝型线灯可随需要作垂直向设置。(英国伦敦) 83
图5-27 使光线向上、向下投射之壁灯。(德国法兰克福Zeilgalerie) 83
图5-28 吊灯应适当控制表面亮度或具有良好的侧向遮光。(德国海德堡) 83
图5-29 活动灯具包括台灯及立灯，可增补局部照度。(德国海德堡) 83
图5-30 眩光控制配件 84
图5-31 局部遮光罩可防止光线朝某方向照射。 84
图5-32 遮光罩表面沟纹设计 84
图5-34 光束效果配件 85
图5-35 遮光活叶可控制投光范围大小。(德国法兰克福Schirn Art Gallery) 85
图5-33 格栅鼓型：(a)遮光百叶；(b)蛋架型格栅；(c)楔型格栅 85
照明系统 86
图5-36 照墙灯：(a)光源斜置(合敬)；(b)内凹导光反射罩(Philips Lighting)；(c)不对称反射罩。 87
图5-37 照墙灯标示图例(合敬) 87
图5-38 向上式照明灯具通常布光较广。(英国伦敦Natural History Museum) 87
图5-39 上照灯提供少部份下照光(Thorn Lighting) 88
图5-40 工作照明可区划个人领域。(德国法兰克福Museum ofApplied Arts) 88
图5-41 投射照明可强调视觉焦点以吸引注意。(德国法兰克福Museum ofModern Art) 89
图5-42 模组式线型照明系统(Philips Lighting) 90
图5-43 完全反射原理 90
图5-44 (a)玻璃纤维；(b)塑胶纤维；(c)单一塑胶光纤；剖面结构：(1)中央核心；(2)套管。(Philips Lighting) 91
图5-45 光纤照明系统：(a)光源及反射罩；(b)滤镜；(c)光输入端；(d)个别缆线；(e)光输出端。(Philips Lighting) 91
图5-46 端头发光型光纤(Philips Lighting) 91
图5-47 光纤输出端灯具：(a)仅使用透镜控光；(b)使用滚球型承轴调整方向。(英国伦敦Natural Histor Museum) 92
图5-48 侧边发光型光纤(Philips Lighting) 93
图5-49 侧边发光型光纤光盒的安装长度限制 93
图5-50 光管外层棱面结构可二度反射光线回管内 93
图5-51 基本光管：利用镜子改变光行进方向 94
图5-52 线型光管：(a)光源；(b)反射罩；(c)光学薄膜；(d)漫反射膜；(e)支撑管；(f)镜子。 95
图5-53 扁平灯箱：(a)面板；(b)箱体；(c)漫反射膜；(d)底板；(e)灯盒；(f)反射罩；(g)灯管；(h)光学薄膜(i)内侧镜。 95
图5-54 紧急照明及出口标示灯(美国Dual-Lite，Inc.提供) 95
6 照明的质与量 97
照明品质 99
图6-1 人眼所能接受的亮度值愈接近中心视线愈低。 99
图6-2 对应于作业面的天花板反光区内避免配置灯具。 100
图6-3 屏风造成桌面阴影(The NBL Guide to Energy-Efficient Lighting Systems)。 101
图6-4 焦点/背景亮度比愈大，戏剧性效果愈强。(英国伦敦Natural History Museum) 101
照度选取 102
图6-5 作业面、紧邻周遭与近/远处明/暗面的亮度比。 102
照明计算 106
图6-6 灯具距作业面的高度：HRC 107
图6-7 测点与灯具的距离、朝向，影响照度多寡。(IESNA Lighting Education-Fundamental Level,1993) 112
图6-8 Ep=？ 112
图6-9 Eh=？×cosα 112
图6-10 Ev=？×sinα×cos2α 112
图6-11 Ev=？×sinα×cos2α×cosβ3 112
图6-12 范例5 113
图6-13 范例6 113
图6-14 1″×4″OA灯具配光曲线(Philips Lighting) 113
图6-15 Eh=？ 114
照明设施管理 115
照明维护 117
图7-1 维护因素：(a)光源流明衰减(LLD)；(b)光源烧坏(LBO)；(c)灯具灰尘衰减(LDD)；(d)室内表面衰减(RSDD)。 118
图7-2 定期维护与未维护的照度衰减比较。(Philips Lighting) 118
维护计划 119
图7-3 HID光源整批更换与零星更换的平均照度比较。(Venture Lighting) 120
图7-4 清洁时程：(a)均等间隔；(b)等照度间隔。 121
照明控制 122
图7-6 调色照明控制原理(松下电工) 123
图7-7 中央控制系统：(a)主控制器；(b)基本构成。(松下电工) 123
图7-5 多回路记忆调光器：(a)主控制器(松下电工)；(b)基本构成 123
图7-8 将灯内光源分成二组开关回路，可提供100%及50%二种照度。(IES Lighting Handbook-Application Volume，1987) 124
图7-9 红外线感光器：使用焦热电现象侦测器感应人体自然释出的热辐射。 124
图7-10 超音波感光器：利用人耳无法听见的声波触及物体表面反射后的波形变化侦测。 125
图7-12 昼光调节原理(NEMA Guide to Lighting Controls，1992) 126
图7-13 昼光调节控制系统：(a)灯具；(b)电子式安定器；(c)感光器；(d)光输出控制器；(e)照度选择面板；(f)时程控制器；(g)个别调光器。(Thorn Lighting) 126
图7-11 结合使用感知与昼光调节的灯具(Thorn Lighting) 126
图7-14 常用光源的流明衰减比较(U.S.Department ofEnergy) 127
图7-15 典型工作天的照明时程 128
图7-16 预定时程控制(NEMA Guide to Lighting Controls，1992) 128
图7-17 电力需量控制 128
图7-18 整合式照明控制系统(Philips Lighting) 129
图7-19 不同照明控制系统节能功效比较(资料引自：Rubinstein，1991) 129
能源管理 130
图7-20 工作环境室内表面反射率建议值(The NLB Guide to Office Lighting andProductivity，1989) 131
附录 133
附录一：照度建议 133
附录二：灯具维护系数 137
参考书目 139