照明基础知识(三)——质量

2017-05-23 10:45:00
畅想照明
原创
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1.照明质量和经济性

在许多个项目中,照明多半是成本评估的最后一件考虑事项,而为了将项目支出控制在预算范围内,它们常以廉价方式施工,使得照明设施实际上可能会破坏环境,降低人们工作效率,或增加意外事故等。

在这种情形下,分配给项目其它部份的钱 (或是已用掉的部份) 就等于浪费,因为没有良好照明做为它们的后盾,整个项目的表现就不可能达到期望。因此,必须在项目规划初期就将适当照明需求列入考虑,然后提拨适当预算给这方面的投资。

除了投资成本外,运转和维护照明设施的经常费用也很重要,并应于规划阶段一并纳入预算考量。毫无疑问的,人们绝不应在成本考量的引诱下,以照明品质为代价来减少这两种支出的任何一项,但当照明项目的这两个部份是由其它部门负责时,削减这两项成本的压力通常会变得特别巨大;有时候,这方面问题还会变得更复杂,例如维护和电力成本必须由不同部门分摊时。

投资成本

投资成本分析

特定照明设施的投资成本可分成下列几个部份:

‧灯具成本,包括安定器 (有需要时);

‧照明控制系统 (例如调光器);

‧灯具固定附件;

‧线路;

‧安装成本。

运转成本

最重要的运转成本包括:

‧电力;

‧光源更换;

‧维护;

‧摊销;

什么是照明效率?

效率的三种类型

考虑照明系统时,必须区别以下三种效率:

‧照明硬件效率

包括光源、安定器、光学系统和灯具外壳等

‧照明安装效率

这主要是依赖照明硬件的选择、位置和布置 (例如照明方向)

‧使用效率

这主要是依赖所采用的照明控制系统~

2.光色和显色性

「真实」颜色并不存在

人们倾向于在他们认为是自然或真实的照明条件下判断颜色,但他们常会错误的把阳光做为这种用途,然而在晴天阳光下所看到的颜色可能会不同于阴天看到的颜色,因为阳光的光谱分布并非定值,而是会随着时间与季节的不同而改变,所以正确做法当然是先确定最后会在什么地方看到这些颜色,然后在同样类型的照明灯光下进行评估,例如晚礼服就应该在白炽灯光下挑选,因为在穿著这类服装的场合中,它们是最可能的照明方式;同样的,在挑选办公室内部的颜色时,最好是在稍后会安装于此的同样照明灯光下进行。

颜色的特性是由光的光谱分布所决定

光的颜色感觉和演色性能力都是由可见辐射的光谱分布所决定,由于市场上出现许多新型光源,它们又有各自的颜色特性,因此这项准则的重要性正不断增加。随着可供选择的光源种类越来越多,要为特定照明场合选择正确的光源也更加困难。

光色和照明度偏好之间的关系

特定场合的光源选择也与所采用的照明度有关,暖色灯光 (低色温) 会给人温暖的感觉,因此最好使用较低的照明度 (像是日落时),冷色灯光 (高色温) 则是在照明度相对较高时显得更为自然;因为如此,冷色系的明亮灯光在热带及亚热带非常流行 (这些地方的阳光通常很强),在气候较温和的地方则正好相反。

如同在建议中所指定的,灯光的颜色特性通常是以下列名词表示:

‧色温,以Kelvin (K) 为单位;

‧演色性指数 (Ra)。

3.照明水平

不同工作需要不同照明度

照明度 (表面的入射光总量) 可由照度表示,其单位是勒克斯 (lux)。多年的研究和经验使我们能根据照度提出许多照明建议值,对于特定场合应采用何种照明度的问题,这些建议值或照度表可迅速提供解答。

照度是许多应用最实际的照明参数

虽然许多室内或运动照明的研究调查是根据亮度来进行,但最好还是使用照度做为主要照明参数。亮度的量测通常需要使用复杂的量测设备,而且需要很长时间;此外,经验显示这些应用领域在正常情形下,建议的照度就能提供可靠的良好照明保证。

道路照明品质由亮度定义

只有在相当直接的应用中(例如定义良好的视觉环境),亮度分布才可能成为有用的品质准则。使用亮度的优点在于它能很好的「描述」或「定义」视觉场景,例如在道路照明的例子中,照明环境基本上就是前方道路和其四周,道路反射性的性质很容易藉由标准类别来定义,这表示亮度 (包括亮度均匀度) 的计算非常容易。在道路照明方面,照明度是以亮度来表示 (cd/m2)。(图1)

图1:在同样的照明条件下,亮度和均匀度可能因为道路表面的不同反射性质而大幅改变。

除了经常会受到国家经济情况强大影响的国家建议值之外,国际照明学会 (CIE) 也提供许多国际建议值。CIE已出版一本手则,针对几乎所有可以想到的视觉工作,列出他们所建议的室内照明度;这些都是最小值,因此无论在任何情形下,如果使用的照明度还低于这本手册的建议值,就表示人们所感受到的舒适程度以及安全和生产力都会受到损害。另一方面,更高的照明度可以改善照明品质,增加员工效率,提升士气,但这在经济上并非总是可行。

我们必须记住,在夏日无云的白天里,我们的眼睛大约是在100,000勒克斯的情形下看东西;但到了室内,眼睛就会承受较大的压力,因为相较于在开放空间看东西,此时眼睛必须在远低于户外的照明度下看更小的东西,而且看的时间更长。

均匀度要求

不仅是照度,照度的均匀度在多数照明应用中也很重要,特别是提供一般性照明的设施,包括户内及户外;针对一般性照明,建议的照度均匀比 (最小值与平均值之比) 则是从室内的0,8到道路的0,4。

4.亮度分布

亮度分布 (或视觉内更好的亮度分布) 是极为重要的照明品质准则。

事实上,其它品质准则 (除了颜色之外) 都不如亮度分布来得重要。以照度为例,把一张白纸放在黑色桌上,白纸的亮度会高于桌子,但是两者的照度却完全相同,它们的亮度会有所不同,主要因为纸张和桌子的反射率并不相同。在眩光的例子中,它也只是视觉中令人觉得眼花撩乱的高亮度现象。光的空间分布会创造出明亮区和阴影区,而它们也都是一种亮度分布 (图2、3与4)。

图2:亮度对比度太低会使得场景沉闷而无立体感,没有任何吸引人的地方。

图3:亮度对比度太高则会造成喧宾夺主的现象,当眼睛从一个视觉目标转向另一个视觉目标时,还会产生适应的问题。

图4:适当的对比值可以产生平衡和谐的视觉场景,带来满意和舒适的感受。

亮度对比度不应太大或太小

亮度分布必须「令人满意」,这项要求意味着照明品质的评估必然相当主观。就室内而言,良好的照明设计并不能弥补拙劣的室内设计,例如最好不要使用反射率非常低的天花板、墙壁、窗帘和家俱等,因为它们与周围环境的搭配几乎不可能达到令人满意的视觉效果,照明虽能改善和加强这种情形,但最后的结果品质必然很糟。要在室内得到令人满意的照明结果,通常视觉内的亮度对比度 (L high / L low) 最好不要超过3,也不要小于1/3。

5.光的空间分布

光在空间的分布方式是照明品质的重要准则之一,因为它会决定所创造出来的照度分布形式。许多照度建议都很适合室内照明,它们的实行方法有很多种,例如使用所谓的一般照明设备把灯光很均匀的分散至各个角落,重工业环境就是个例子 (图6);或利用局部照明方式,把灯光集中至某些区域,例如饭店房间 (图7);或是将前述两种方式搭配应用,把灯光分散至整个空间,但在局部地区加强灯光表现,例如商店照明。

图6:这个地点完全依赖高品质的「一般」照明。

图7:饭店房间的实例,它完全采用「局部」灯光照明。

定向照明

定向照明产生高度对比和三维效果,它会投射出很深的阴影,并创造出明亮区域,将被照明物体的轮廓清楚强烈的显示出来,然而非常深的阴影却会令人不舒服,物体的细节也会变得模糊。要得到良好的三度空间观看感受,通常至少需要来自两个方向的定向照明,它们最常使用1:2亮度平衡,例如装饰用的投光照明设施就是由辅助光束 (补光) 来帮忙主要光束(主光)。

背景光和上照光

在其它应用里 (例如展示照明),其它方向的光源也可加入,例如背景光也会用于装饰性照明,它能在明亮背景上产生轮廓效果。上照光则是从底部往上照射,它能创造出非常戏剧性的效果,这也是此项技术在戏剧中大受欢迎的原因。

漫射照明

使用漫射照明时,阴影显得很柔和,三维效果也不那么深刻;当空间完全由漫射照明主导时,给人的印象是单调的,物体的辨识和距离的判断都会发生困难。灯具的光线分布中也有这样的例子 (图8)。


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