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感觉的情感元素
感觉的情感元素描述了我们怎么对环境产生反应,或者怎么感受环境的影响。
面对一个非常单一的视觉环境,我们可能会觉得无趣。
同样的,环境通过视觉元素的联系。
可以引起混乱或是有序的感觉。
感觉的情感元素可以影响我们对经历的影响。
对各种图案的感觉
带白色边框的黑色方块产生了斑点效应,或者说,白色条纹的焦点变黑。
这些黑色的斑点只在边缘视觉时产生。
如果顶棚灯具(上照型)的布局包含黑暗与光亮区域的交替,那么也会产生类色的版带你效应或称之为“眩光”效应。
同样宽度的黑白条纹会产生“图案—背景模糊“,这是因为两者均包含了一样的信息。
软百叶窗会产生同样的图案,但是观察这些条纹比那些不反应任何信息的课调节的不透明的百叶窗要有趣的多。
照明方向
我们期望光线来自上方,正如白天在会外一样。
如果光线显得好像来自另一个方向(特别是从下方来),物体就会显得”不自然“,并且可能让人觉得不适。
这个现象的子常见于万圣节孩子们将手电筒放在下颚上时
闪烁与眩光
基于感官的照明设计方法有助于对各种环境进行有义的定义。
很多照明设计环境可被认为是和眩光环境。
直接的或是间接的光照,大的或是小的光源,间接的光照或是长时间的光照,以及大范围的亮度都可以造成眩光环境。
所有的这些眩光环境会干扰我们试图想看见的事物。
眩光属于视觉噪声—它正是不必要的多余的光照!
在另一种情况下,似乎会造成眩光的同样光源却不会干扰我们的视觉信息的获取。
在这种情况下,光线变得充满魅力,令人赏心悦目。
这可被称为闪烁,而非眩光。
闪烁不会干扰我们获取视觉信息,反而呈现出影人入胜的光辉。
突出闪烁可以给环境增加视觉注意力。
外观与测量亮度
表面看起来非常客观的现象比如表面亮度,如果跳出场景之外,也会变得毫无意义。
测量亮度,与其外观亮度或者称之为亮度感觉不存在联系。
而后者却与场景及观测者的感觉密切相关。
对于一个光源的亮度感觉是相对的,如,对面驶来的汽车前照灯在夜间发出炫目的光。
然而同样的光在白天由于没有黑暗环境的映衬则几乎感觉不到。
黑洞效应
夜间叠加在窗户开口处形成的黑暗空间上的照明灯具的明亮反射可能被感觉为视觉噪声。
光泽的室内个隔离物也可能反射明亮光源成为与行为或活动不相干的令人分心的图案。
对视觉信息的生理需要
好的视觉环境允许我们关注我们感兴趣额的信息而不会因为程度相当的信息而分心。
我们看我们所想看的事物。
我们想看见的事物的一个主要成分与我们作为人类的生理构造相关,是我们时刻监视着以确保我们的环境舒适的信息。
我们需要安全的远离攻击、掉落、绊倒和其它类危险。
我们一直无意识的监视着我们的周围环境以确保我们能够适当活动或是反应。
视觉信息的活动要求18
我们看见的效果如何还依赖于:
观察着的视觉能力、被观察物体的能见度特征、被执行任务的类型及其环境。
为提供高质量的照明,设计者应该理解一下概念:
对象特征:
二维方向可以用其方向(垂直或水平)、尺寸、表面特性(光滑或不光滑,高对比或是地对比)来表征。
三维对象需要附加方向—深度,后者可以根据需要被有效的揭示或遮掩。
由于三维物体常被从几个方向观看,他们最好被多个光源照明以提供一个阴影范围来塑造造型。
高度镜面化的物体,如抛光大理石或是镜子,必须被仔细照明以避免反射眩光。
计算机屏幕也得益于仔细的照明设计。
光泽、垂直的屏幕一般是自发光的不需要照明,但必须避免包括窗户在内的其它光源造成的光幕反射。
视觉任务:
大多数视觉活动不是任务定向的而是倾向于对环境一般性的扫描监视。
多数视觉任务,如阅读、书写、归纳和不同类型的视觉观察和操作与我们的活动伴随在一起。
当视觉任务提出更高要求时,照明条件会随之变得更加严格。
当任务被确定在某一区域,比如在零售商店环境中的收银台,照明设计者就可能针对这个任务提供合适质量和数量的照明。
视觉能力:
人与人之间以及不同年龄的人之间的视觉能力都不一样的。
因为视觉能力随年龄的增长而衰退,一般来说年轻人的视觉能力是最好的。
视觉能力会随疲劳、分心和不感兴趣而降低。
可以通过手术或佩戴眼镜来提高视力。
最重要的是,视觉能力可以通过视觉任务的重复执行而改善。
当人对从背景中分辨视觉信号适应时,完成任务的技能也随之增长。
物体能见度:
影响能见度的主要因素是物体尺寸、对比(被观察物体和器紧邻环境之间)、可供执行任务的时间和视野亮度。
眩光的种类27
眩光是一种会干扰视觉感觉的强光。
老年人比年轻人对眩光更敏感。
不舒适的眩光会使人感到不适,甚至痛苦,但他不会严重削弱视觉行为能力。
不舒适的眩光受整个视野亮度环境的影响(如,直射到课桌表面的光,夜间对面驶来的汽车前照灯发出的强光束)。
下面所示的子包括,在视野内的明亮光源直接造成的眩光,称为直接眩光;
以及由于平滑或抛光表面反射光源造成的间接眩光。
不舒适的眩光和失能眩光均有可直接光线或反射光线引起。
当视觉任务所在的小区域发生光线反射,减少了视觉任务和紧邻环境之间的对比度,则会发生光幕反射。
铅笔字迹非常容易发生光幕反射,这是由于铅笔的成分石墨就像一面面微型的镜子一样。
反射眩光与光幕反射28
当水平工作面上的入射光的角度落在观察着的视觉区域内时,就会发生光幕反射。
当入射角度等于观察角度时,光源所在的角度称作镜面角度(如,在这个观察方向上易造成眩光的区域在镜面反射后替代阅读任务被看到)。
在平滑的桌面上读写时的视线角度基本上时25°
。
人的眼球36
下图显示了人眼的不同部分。
角膜和晶状体将光聚焦在多层的视网膜上,由后者将视觉冲动通过视觉神经传递到大脑。
虹膜控制瞳孔的大小—瞳孔越大,进入眼睛的光线越多。
在高亮度的条件(如明亮的室外天空)下,则相反—虹膜减少瞳孔的大小,从而减少进入眼睛的光线。
眼睛控制其接受的光线适量和变化视网膜的敏感度的能力叫做视觉适应性。
影像的构成37
近视觉和远视觉
眼睛通过改变晶状体形状将光线聚焦在视网膜上的能力叫做适应性调节。
在近视觉,晶状体曲率增大,瞳孔被虹膜缩小,双眼视线会聚到同一点上。
人类大脑和视觉39
大脑对来自视网膜的感觉的组织叫做视觉感知,它使识别和理解得以可能发生。
来自双眼的视觉神经沿路来到大脑视觉皮层。
在视神经交叉,有一侧视网膜的一半来的视神经与来自另一侧视网膜的相应一半视神经交叉在横向弯曲体汇合在一起。
大脑将双眼感觉的图像感知成一幅单独图像的能力叫做双眼视觉。
经验、期望和情感影响对视觉图像的感觉或是评价。
由于期望,在室内电气照明下观察测量到是低亮度的白色物体,通常感觉到比室外明亮天空条件下观察有着显著更高亮度的黑色物体亮许多。
视觉与年龄
视觉性能从将近30岁时开始衰减。
老年人的眼睛由于晶状体变黄和其它原因降低了视觉敏锐度,需要更长的适应时间,对眩光的敏感度也增大了。
随着年龄增大,普通视力的人需要更高的照度水平和最适宜的视觉任务对比度以获得最佳视觉性能。
名视觉和安视觉42
暗视觉当低亮度水平时发生。
在低照度水平下,视网膜上的视杆细胞敏感度增加。
这个过程称为暗适应。
在明亮的晴天进入一个黑暗剧院的适应需要2分钟或更长时间,完全适应可能长达1小时。
名适应更为迅速,但却更痛苦,会引起眼睛眯起来和流泪。
在19世纪初,TohannersPurkinie观察到在晴天,红花看上去比蓝花更亮。
然而在黎明或黄昏,发生相反的事—蓝花看上去比红花亮。
这个在眼睛颜色敏感度上的变化叫做Purkinie位移,是由视锥细胞感觉向视杆细胞感觉的转移造成的。
视锥细胞在明亮的光线下工作,对黄绿波长最敏感;
视杆细胞在低照度水平下工作,对蓝绿波长最敏感。
季节性情绪失调和生理节奏45
季节性情绪失调(SAD)是一种在冬天几个月里伴随着降低的环境照度水平季节性抑郁综合症状。
SAD在极地更为普遍,那里一年里随季节的光照水平变化最明显。
最近研究表明光治疗有效地用于治疗SAD病人。
SAD的光治疗将病人暴露于适度水平光照下持续时间长达几天或是几个星期,这个有益的效果似乎是来自进入眼睛的光。
光源的光谱要求是在可见光范围内,白炽灯、冷白色荧光灯、全光谱灯和日光都取得了成果结果。
需要更多的研究来证明这个效果的特定本质。
生物节奏体现外部时间暗示与内部新城代谢活动之间的协调。
这种同步发生在动物和植物王国内,包括了白天—黑夜循环、睡眠—清醒循环、月亮循环和季节循环。
调节内部过程以适应外部时间的生物钟由于不同压力而变成”失同步“的,比如失眠、生病或跨时区的喷气飞机旅行。
当失去时间的阶段感使人可能会感觉无方向感、易怒,可能会经受其它疾病如失眠症或进食困难。
已使用光治疗在帮助生物节奏与外部时间暗示之间恢复同步方面取得某些成功。
第二章
光的特性
电磁光谱50
光是神秘莫测的,它时而表现为粒子,时而表现为波,本身不可见然而却使物理世界变得课件。
进行照明设计必须了解光的性质和特性,以及如何对他进行控制和转换。
可见光只占电磁波谱中的一小部分。
在波普的不可见部分的能量任然能够影响到我们,我们必须将他们与可见光部分一起考虑。
除了可见光谱,电磁波谱的紫外区域和红外球对于设计师而言也显得特别重要。
紫外区域的范围是从100-400nm,可见光区域的范围是从380-770nm,而红外区域的范围是从770-10⑥nm。
我们感知到的可见光谱的颜色为紫,蓝,绿,黄,橙和红色,他们组合在一起就表现成白色。
光源一般不会包含与完整的可见光谱同样密度的所有波长的光,然而他们往往仍能够呈现出”白光“。
紫外辐射与红外辐射51
紫外光是不可见的;
然而他却会损害人体组织以及其他的如家具和艺术品之类的有机材料。
在选择光源的时候,设计师应该考虑到它将释放出多少紫外线以及射线是否会损害吸收射线的表面。
红外线通常被人们感知成热量,或热辐射。
光源常常会将红外线、紫外线和可见光一起释放出来。
当可见光被表面吸收时亦能释放出红外线。
这是由于射放出的光的波长取决于表面的温度,当可见光被表面温度较低的室内表面吸收时,较长波的红外线就会被释放。
光源几何
光可由点光源、线光源和面光源产生。
这些分类并不总是一成不变的。
点光源
从单一点(如人们所熟悉的白炽灯)发出光线的光源即是点光源。
点光源会产生最明显的阴影。
当观察者距光源非常之近时,点光源会表现的像面光源一样;
同样的,如果离得足够远,一个面光源就会表现的像点光源一样。
线光源
如果一个点光源沿着某个轴线延伸开去,就会形成一个线光源。
一排荧光灯灯就是一个线光源。
线光源生成与其轴线垂直相交的阴影;
与线光源平行的阴影则是微弱而暗淡的。
面光源
如果一个线光源沿着两个垂直相交的轴线延展开去,就会形成一个面光源。
面光源的子包括完全阴影覆盖的天空,发光的顶棚,大多数间接光源以及大型的发光面板。
光学控制57
利用光学方法控制光有很多种方法,包括吸收、反射、漫射、衍射、折射、偏振,以及干涉。
反射和分布
当光与某种才来哦相遇时,光的特性变化取决于材料本身的特性。
光可能会被折射、吸收或者反射。
如果这种表面是光滑的,如抛光的大理石或是一面镜子,光线会做镜面反射;
也就是说,入射光的角度恰好等于出射光的角度。
散射是由于表面细微的不规则而产生的。
表面细微的不规则的是通过蚀刻、捶打或加工成波纹状而形成的。
出射光束主要集中在镜面角上,但会模糊成一个矮圆锥形。
漫射是由不光滑物体造成的,如石膏和表面粗糙的绘画,他们可以将光线均匀的向各个方向反射,这些反射是不定向的,能用来获得广泛的光分布。
色谱73
点磁光谱的可见光部分,位于大约380-780nm的波段处,包含了所有的可见的颜色。
色彩的感知
人对颜色的感知是光源、被管产的物体、眼睛以及大脑之间复杂的相互作用饿结果。
人类眼睛感觉到的是各种波长的光之间的关系,而不仅仅是感觉到单个波长的光的本身。
因此,颜色之间的关心不会随着光源的色谱的变化而变化。
当光的色彩发生变化时,人眼的色彩感觉机制会调节到某个新的中和点,从而使被观测物体的颜色尽可能的保持与原来一致。
这种现象被称作色彩恒定,是由于大脑在判断色彩时对光的颜色进行相应的补偿所造成的。
物体的色彩75
人对于色彩的感知是因人而异的。
它依赖于各种主观因素,如期望、经验以及被事物的自然特性。
举个子说明,一块绿色的地毯是可以为人所接收的,而绿色的汉堡肉饼则是无法让人接收的。
在正常的适应情况下,一个物体的颜色与它所反射光的光谱(或称颜色分布)相对无关,假如光源包含了完整的光谱的话。
通过与周围环境的对比,物体的颜色可以帮助确定其形状。
当周围环境或背景发生改变时,感觉到的色彩也会发生变化。
除此之外,颜色也能提供重量感,比如神的建筑元素会显得承重,而浅色的元素则显得轻盈。
色温
以电光源的开氏温标(K)表示的色温,表达了其温暖或“凉爽”程度(如,微黄的白色,微蓝的白色,或外观中性色)。
他并不是代表光谱能量分布或实际的物理温度。
色温与照明水平
下面的图表,常被称作照明的舒适曲线。
从曲线中可以看出,低色温下的暖光在低照度水平下更易为人接受(如,通过联想想到火焰或是黎明或是黄昏时分的阳光所拥有的红色光芒)。
高色温下的冷光在较高照度水平时较受人们的欢迎,因为人们可能会将之联想到昼光。
显色指数79
显色指数(CRI)用来衡量光源表达颜色的好坏程度。
发光强度
发光强度是指光通量在某个指定方向上的能量。
光通量
光通量定义为单位时间内的光流量。
以流体作比方,它类似于没分钟流过的水的加仑值。
光的流量光源所产生的总的光能。
照度
照度是指投射在表面上的光通量的密度。
第三章
电气照明
引言146
托马斯.爱迪生1897年发明了白炽灯,意义深远的改变了视觉环境。
以前不可能做到的事情现在变得很简单;
设计师可以照亮无窗空间的内部深处,可以轻柔的设置油画照明,从内部照亮各种标志和喷泉等等。
现在生产饿电气光源有非常广泛的尺寸、光学性能、颜色、光强、效率、安装条件等等不同的品种。
产生电气灯光的两个主要方法是热辐射发光(热辐射的一种副产品,就如爱迪生的白炽灯)和气体放电发光(比如常见的银光灯)。
一个完整的照明装置的主要原件如下图所示。
灯是产生光的原件,一般被装入一个设备,这个组合就是通常人们所指的灯具。
灯具提供多种功能,比如提供一个安装灯的位置,物理的遮挡,以及重新分配光线。
必须给灯供电,这可能需要一个镇流器来启动和控制电流。
电流通过各种形式的照明控制来切换,并可能通过电压器来改变电压。
电气电源可以被打开或关闭,根据需要改变其亮度。
将恰当的数量和类型的光(图式、颜色显现特性)适时的投放到需要的地点的能力是电气光源的一个显著优点。
电气照明的费用包括材料和照明的初始费用,电气和维护的运行费用,由发电、废旧光源处置引起的环境污染的外部费用。
这些因素也是设计的一个部分,处理这些费用和利益关系之间的关系是营造好的光坏境的一个激励。
白炽灯
基本元素163
白炽灯发光是指原子受热产生的可见光电磁辐射。
火就是通过燃烧产生白炽发光;
一个电气白炽灯基本上也是同一个原理。
白炽灯当电流加热其灯丝到白炽化时就会发光。
这些发光灯丝被包围在真空或是惰性气体中以防止灯丝氧化和“燃尽”。
白炽灯技术允许在很大的电压和温度范围内工作。
同时可以方便调光和使用低压电路。
白炽灯具有快速发光响应;
灯泡及时点燃而没有初始或者二次触发延时。
白炽灯有多种不同的功率。
卤钨灯165
卤钨灯是使用卤素气体的白炽灯泡,通常使用碘化物或溴化物加入到泡壳内气体中去。
当点燃时,钨分子从灯丝上蒸发出来与卤素气体混合。
气态钨分子沉淀回灯丝冷凝。
卤钨灯在非常搞得温度下工作年因而需要特备的灯泡玻璃壳,通常是石英的。
使用石英灯泡通常需要特殊的处理,因而石英材料易碎。
高温也可能点燃易燃物。
卤钨灯的高工作温度产生出令人愉快的具有极佳颜色和光辉的光线。
低压灯166
低压(一般是12V或是24V)电可用于白炽灯。
低电压比线电压危险小。
另外,低压卤钨灯比卤钨灯光强更大颜色更鲜艳。
最常用的低压卤钨灯是多层反射器(MR)灯。
MR灯小而亮,有一个集成的反射器带有而色相图层能将大多数热量向后反射,而可见光被精确聚焦。
也有铝制MR灯将光和热同时向前发射,以减少对基座的热压力从而延长灯头的寿命。
MR灯光束角从4°
——32°
,尺寸直径从2英寸至1\2英寸。
MR最适合用作小的点光源以精确的用光强调重点。
荧光灯171
基本元素
荧光灯通过从顶端的阴极发射电子来发光。
电子流在灯管中从顶端的阴极发射电子来发光。
电子流在灯管中的汞气中流过,激发一些可见光,但大部分是紫外辐射。
紫外辐射再激发灯管内壁上的荧光粉涂料(也就是荧光材料)发光。
使用双针头或单针头来连接灯管与电路。
最常见的荧光灯是T12-40W——一种直管4英尺长直径1二分之一英寸,中等双针头的管状灯泡。
也有环形或U形的荧光灯,甚至有槽型或是螺旋形的。
更小的灯管和折叠形状灯管的发展成了CFL(紧凑型荧光灯)家族,他们可以替换A型白炽灯泡。
荧光灯发出光的颜色很大程度上由灯管内壁的荧光粉涂层决定。
其相关色温从2900-10000K。
由于荧光灯不是点光源,他们很难聚焦。
然而,荧光灯可用于下射、上射、壁灯甚至柔和的重点照明。
荧光灯的一个主要优点是其高效(一般在40—80lm\w).由于其相对较低廉的初始费用和相对较长的灯寿命(10000-20000),荧光灯非常适于用做一般环境照明。
频闪和噪声176
所有的镇流器都会发生频闪。
频闪率一般由生产商确定。
频闪一般不易察觉,但常常会造成眼睛紧张和头痛。
大多数电子镇流器使用高频工作从而减少了灯的频闪到一个一般不易被察觉的水平。
系统效能:
因为灯和镇流器必须一起工作,必须考虑真个灯-镇流器系统的效率。
颜色
荧光灯发出光的颜色很大程度上由管壁所涂的荧光粉觉定。
日光色(D),白色(W)和暖白色(WW)荧光灯具一般的显色性,冷白光(CW),柔白色和高级暖白色(WWX)荧光灯可以提供好的显色性。
高级冷白色(CWX)和自然白荧光灯可具有极佳的显色性。
诸如T8或者CLF的现代荧光灯使用一种称为三基色荧光粉混合稀土(RE)荧光粉,其表现的发射高峰在可见光谱的红、绿、蓝区域。
紧凑型荧光灯180
一般每个紧凑型荧光灯使用一个镇流器,镇流器集成在灯头内。
除了替代白炽灯,紧凑型荧光灯还适用于烛台灯、工作照明、柔和的洗墙灯下照灯和标志照明。
霓虹灯和冷阴极灯
霓虹灯和冷阴极灯类似于荧光灯。
他们是标准强度气体放电灯,一般为特殊工作而定制。
霓虹灯使用直径比冷阴极灯细的灯管。
氖蒸气发出红光,汞和氩的混合蒸气发出白色和蓝色。
在较冷的环境中,汞蒸气很难启动,然而,红色氖蒸气对温度不那么敏感。
常常在灯管内涂以荧光粉和染色剂以获得被的颜色。
高强度气体放电灯183
高强度气体放电灯(HID)是最强大的光源,通常用于建筑照明。
包括汞灯,金属卤素灯、高压钠灯和低压钠灯。
所有HID灯都是通过穿透蒸气的高压电弧产生。
他们不是立即点亮,需要大约5分钟升温以达到全亮度输出。
当HID灯的供电中断时,在重启动前需要额外时间冷却灯泡。
HID灯光效可以很高。
低压钠灯的光效可以高达180lm\w,但大多数HID光效在80—90lm\w。
灯具188
基本元件
灯具容钠灯并起到许多重要作用,诸如遮蔽灯离开视线,改变灯发出的光的方向,将灯定位。
灯具也可以是装饰的一个要素。
灯具设计和效能
没有内置反射器或透镜的灯必须依靠灯具来控制光分布。
灯具的光学系统针对某一特定光源优化。
例如:
个CFL不能用在为A19灯泡设计的下射灯灯具里。
经常需要在灯具的高效率和视觉)虑平衡。
高效率的灯具可能缺少眩光控制(例如敞口的直接性灯具CU可达0.85)。
作为对比,在同一个房间内一个遮蔽良好的间接灯具不会有直接眩光问题,但其CU值低于0.45。
因为PAR灯通过内部光学部件控制光,下图所示两种灯具的效率相同:
安装191
光源有很多不同的安装条件,如嵌入式、表面安装、导轨、悬挂、壁装、建筑化、家具集成、杆装及可移动式或便携式。
嵌入式
嵌入式灯具可见部分最少,尤其是使用小的点光源时。
它们需要一定的顶棚深度,一旦安装就难以移动。
表面
大多数嵌入式灯具也可以安装在表面。
一般安装在顶棚上,不需要顶棚后的空间深度。
它们在视觉上是突出来的。
悬挂式
悬挂式安装可以具有很高的装饰性(诸如之形吊灯)或非常有效率的,悬挂式将灯具置于空间中提供许多光分布的选择。
光线可以直接上射或是下射、漫射或是上述组合。
壁装
由于必装灯在视野内很明显,它们倾向于更多的装饰性而不是被设计用来满足光分布。
壁灯是点光源,窗帘灯和暗藏灯檐是线光源。
建筑化照明
内置灯可以隐藏在壁龛、顶棚或墙壁窄槽内,或者橱柜顶上或底下。
家居集成194
作业-环境照明灯具可以被不显眼的集成到家具系统内。
一般分类和光分布195
间接型
这种灯具可以用来在顶棚高度低的大房间内营造高顶棚的感觉。
从顶棚和墙壁高处反射的光可以使结构表现完备,防止出现阴暗的顶棚,并且减少甚至消除阴影。
半间接型
从顶棚