光的质量与数量

摘　要：本文主要从了解光在城市照明中的质量与数量所起的作用，探讨光对人类的价值，感受光的魅力，充分利用光造福于人类，在城市照明建设事业中为业主提供最适合的光，不做灯具销售商，这是追求的目标。
关键词：光的性质 发光效率 色温眩光

　　现代照明设计的关键是—光。做为照明行业人士，我们常常说“我们是在销售光，而不是灯具”。我们崇尚“专注光的价值,感受光的魅力”的照明理念。如何“专注光的价值”我想做一些粗浅的探讨，以求抛砖引玉，与大家共同探讨这句话的内涵。
　　光是人类生活所必需照明是人类文明的象征，人们利用光已经有亿万年的历史。在社会高度发达的今天，照明已几乎渗透到人类活动的所有领域，不论是白天还是晚上，不论是自然光还是人工光，世界上万事万物都在光线的作用下发生着变化。曾经，我们只要有“光”就行，从来不去过多的讲究，而在能源、产品大大改善而且能源又非常紧张的现今，人们有条件追求更高质量的光线。不仅是要求“照亮”，更希望针对不同的场合对光线进行精确的控制，包括它的质量和数量，这是功能上的要求。同时，人们对光还有更多的装饰和艺术感的需求。
　　光进入人眼引起视觉是人们认识客观世界的重要途径，使人可以看到万物的形状和颜色，因此，在日常生活中保持一个适当的照明环境极为重要。在视觉范围内的这段波长的电磁波称为可见光，但光波在极其宽广的电磁波谱中只占据很小的一部分，其波长范围在380nm（纳米）—780nm之间。可见光的波长不同，人眼感知到的颜色也不同。从780nm—380nm依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。波长大于780nm的辐射及小于380nm的辐射均不能引起视觉，前者称为红外辐射，如微波、无线广播电波等，后者称为紫外辐射，如Ｘ－射线和宇宙射线等。
　　光的性质是通过很多参数来描述的，包括频率、波长、光通量、光效、照度、亮度、光强、光色、色温、显色性、效率、眩光、光束角、光比等。在此，我想重点讨论以下几个最基本、最重要的照明指标：光通量、发光效率、照度、照度均匀度、色温、显色性和眩光。在城市照明工程选择光源最基本原则是：选择光效较高、色温和显色性符合设计要求、寿命长的节能产品。
　　一、衡量光源是否节能，即用光源发出的可见光的数量（光通量）和它的光效（发光效率）高低来衡量，根据道路的使用功能，照度和照度均匀度又是道路照明最基本的评价指标。
　　1、光通量和发光效率
　　光通量是基本的光学参数。它是单位时间内光源发出的可见光的总能量，用来衡量光源发出光的多少，单位是Lm（流明）。光源发光越多，流明数越大。一只40W白炽灯的光通量约为400Lm，一支36W荧光灯的光通量大约是2500Lm,一只道路照明常用的400W高压钠灯光通量大约是48000Lm。
　　照明设计师在做照明设计时，参照光源的光通量和功率参数，就可以知道某一光源的发光效率。尤其在提倡节约能源的当今，使用高光效的光源电器和灯具已是大势所趋。在上述例子中，白炽灯的光效为400÷40＝10Lm/w,非常低，而荧光灯的光效为2500÷36＝70Lm/w,数值高，说明其节能，而高压钠灯的光效为48000÷400＝120Lm/w，数值更高，更节能。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　常用光源的光效如下表(单位：Lm/w)

　　在道路照明行业中，通过对各种光源性能参数的比较，同时考虑道路照明的要求，高压钠灯具有光效高、寿命长，显色性也符合一般道路照明要求的特点，作为机动车交通道路照明的首选光源。而白炽灯、自镇流高压汞灯和125W及以上的荧光高压汞灯由于光效过低，会造成能源浪费，而且路面的照明水平也很难达到标准的要求，因此城市道路照明不应采用这两种光源。
　　2、照度
　　照度是指单位面积所接收到光通量，它用来衡量被照面的照明程度，单位是勒克斯（Lx）。例如，一只灯泡发出的光通量的15000Lm，如果这些光全部落在100m2,那么平均照度就是15000÷100=150Lx，但这是在绝对理想的情况下。在实际运用中，还必须考虑灯具效率、维护系数、光源的衰减等，计算非常繁琐。目前，我们可以借助专业的照明计算软件完成。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　日常生活中常见的照度如下(单位Lx)

　　在做照明设计时，首先需要按照设计的场所照明功能要求确定照度。GB50034-2004《建筑照明设计标准》，对各类场所规定了照明标准值。国家行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》对城市道路照明的照度值等各项指标进行了详细规定。
　　在城市道路照明工程设计时，如果仅仅是满足路面的平均照度，可能在路面的某些区域产生很低的照度，视觉中就会产生一个亮度差即常说的“斑马效应”，从而导致眼睛的对比灵敏度下降，驾驶员不易觉察出前方的目标和障碍物。为了使路面上各个区域的照度差不要过大，保证足够的辨认率，常用的是路面照度均匀度（UE）（路面上最小照度与路面平均照度的比值）的指标控制。有利于提高车辆驾驶者目标察觉的可靠性和视觉舒适度。
　　二、光环境除了必要的照明计算之处，更多的是需要考虑环境中的照明品质问题。而影响光环境的照明质量的主要因素是色温、显色性、眩光。
　　1、色温
　　光线的颜色是用色温来标定的，当一个黑体（如铁、钨等）被加热到一定的温度时开始发出暗红色的光，随着温度的升高，光的颜色逐渐变成黄白色、蓝白色直至变成白光。把发出某颜色的黑体的温度称为该种颜色的光的色温，单位为Ｋ。日常生活中常见的光源色温如下表：

　　色温在3000K以下偏红、黄、呈暖色，常配合较低照度，用于表达温馨、幽雅的氛围；色温在6000K以上偏蓝、绿、呈冷色，常配合较高的照度，用于表达清爽、兴奋的气氛。在城市照明工程设计中，特别是景观照明工程，应针对不同的场所和被照物体，需要使用合适的色温来准确表达空间的氛围。一般而言，有以下两个原则：
　　(1)高照度时选用高色温，低照度时选择低色温；
　　(2)照明丰富多彩的物体时，可以使用中、低色温，给人柔和、亲切的感觉；照明色彩差异小，较白的物体时，就选择接近自然光色的高色温光源，以真实反映被照物体的本色。
　　2、显色性
　　不同的光色对同一彩色物体具有不同的显色能力，因为物体的颜色表现不仅仅只与光的颜色有关，还与光源的光谱分布有关。即光源显现被照物体颜色的性能称为光源的显色性。国际照明学会(CIE)是用显色指数(Ra)来评价光源的显色性的，而光源的显色指数是指在待测光源照射下，物体的颜色与另一相近色温的黑体或日光参照光源照射下，物体颜色相符合的程度。颜色失真少，显色指数高，光源的显色性好。
　　在城市道路照明工程设计中，主次干道显色指数要求不是很高，高压钠灯是最佳的选择，但在商业街道照明的显色指数就要求高，往往采用高显色性高压钠灯和金属卤化物灯为主。因为在商业街上人们购买的物品，没有高显色性的光源，往往很难辨别物品的真实颜色。但是显色性越好，光效就会差一些。如在郊区一些道路所采用的低压钠灯，辐射出的光是光谱窄段的黄光，光效很高，所有物体在此光照下都呈现为黄和灰色，显色性特别差，而高显色性高压钠灯黄色光谱较宽，且有多个峰值，显色性就比低压钠灯好得多，但光效相比较要低。在道路照明、户外区域照明、广场码头照明和一些对显色性要求不高的场所中得到了广泛使用。
　　3、眩光
　　眩光控制在道路照明设计中是一个非常重要的评价指标，对眩光限制的问题有两类眩光的感觉。一种是不舒适的眩光（心理上的）表示在车辆行驶状态下，道路照明灯具在一定程度上降低了驾驶员的视觉舒适性。这主要是视野中的非均匀亮度分布和对比过大引起的。一种是失能眩光（生理上的）则从可见度损失方面来评价道路照明灯具，由于灯具散射光在驾驶员眼睛中引起的光幕亮度，降低了在视网膜上的图像对比，导致辨认能力的降低。这主要是道路照明灯具过亮的发光表面所造成的。
　　避免眩光产生的方法有很多种，不舒适眩光可以通过降低光源的表面亮度或者是增加光源的背景亮度加以消除。失能眩光的避免可在道路照明灯具选择时，选择能有效地利用光源合理地分配光输出，将光有效地射向需要照明的方向，并具有控制眩光保护角的灯具。如截光型照明器，这类灯具把沿道路轴向的光作了严格限制，即使在周围环境是暗的情况下，也不会感到眩光，一般用于高速公路、城市主干道等重要路段。半截光型照明器一方面把沿道路轴向的光作适当限制，另一方面把光尽量向横向延伸，使灯具具有蝙蝠翼形的合理的配光效果。目前这类灯具广泛地
应用在一般道路照明上。
　　我们做为照明设计师，要通过对“光运用”的不断的深入研究，为业主提供最好的服务。我们不是在卖灯具，而是在卖光。做为道路照明行业专业人士，在为业主提供的不仅仅是道路照明，而是为业主提供最适合的光，这是我们追求的目标。
　　参考文献：
　　1．光学原理和设计 周太明编著 复旦大学出版社 1993
　　2．城市照明工程施工手册 张华主编 中国电力出版社 2007
　　3．建筑光环境 詹庆旋著 北京 清华大学出版社 1986
　　4．视觉与照明 庞蕴凡著 北京 中国铁道出版社 1993
　　5．视觉与视觉环境 杨公侠著 上海 同济大学出版社 1985