一.照明設(shè)計(jì)的基本要件
照明的兩個(gè)基本目的,一是為識(shí)別物體,二是為增進(jìn)環(huán)境氣氛。良好的照明不但要符合視覺的生理要求，也要達(dá)成情境的心理需求。也就是說，除了必須適當(dāng)?shù)恼彰鲾?shù)量之外，還要考慮照明品質(zhì)的提升。

為了提供一個(gè)舒適的照明環(huán)境，在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)之前，必須充分了解一些照明的基本條件，其中包括：照度的大小，輝度的分布，眩光的控制，陰影的利用，光源的色溫度，光源的顯色性及光源的悶熱感等。

1.照度的大小
在照度不足的環(huán)境下，人眼對(duì)物體的辨別能力將下降，視覺所收集到的信息也會(huì)隨之減少，從而影響工作效率。此外，還會(huì)給人陰暗，沉悶和壓抑的感覺。反之，充足的照度會(huì)給人帶來明亮，開朗和舒適的感覺。甚至提供安全的保障。通常人眼對(duì)于物體的辨別能力會(huì)隨著被照物體的照度的增加而提高，但當(dāng)照度提高到與白天太陽光的照度10萬LUX相同時(shí)，人眼的視覺能力反而又會(huì)略而下降，因而，人工光源所能提供的照度以10萬LUX為限。

中日英美等國(guó)對(duì)各種場(chǎng)所所需的照度均訂有各自的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)所訂的照度標(biāo)準(zhǔn)，以目視作業(yè)面上的水平照度來表示，并以作業(yè)面離地85CM為準(zhǔn)，坐姿時(shí)離地面40CM，走廊與屋外則以地面為高度來計(jì)算照度。并規(guī)定全部照明之照度宜維持局部照明之照度的十分之一以上。

除水平面照度外，有時(shí)對(duì)垂直面或傾斜面照度也有要求，如，辦公室或會(huì)議室，人臉部的照度就是垂直照度，因而要求在辦公室或會(huì)議室，垂直照度至少達(dá)200-300LUX，否則，看不出說話人面部表情，不利于產(chǎn)生良好的交談氣氛。在體育場(chǎng)，為滿足彩色電視轉(zhuǎn)播，垂直照度也應(yīng)維持在100LUX以上。

2.輝度的分布
在照明系統(tǒng)中，每種物體的輝度大小取決于光源的照度分布及周圍物體表面材料的反射率。這里所指的周圍物體表面材料包括天花板，墻面，地面，家具等可以反射光線的材料。

人眼對(duì)于視覺范圍內(nèi)的各種物體的輝度差異具有調(diào)節(jié)適應(yīng)能力，但當(dāng)明暗對(duì)比太大時(shí)，會(huì)造成人眼視線不集中，且須不斷適應(yīng)各種不同的輝度而導(dǎo)致人眼疲勞。當(dāng)輝度太接近 時(shí)，又會(huì)使空間感趨于平淡而缺乏活力。

輝度比推薦值（美國(guó)照明學(xué)會(huì)）

 

--------------------------------------------------------辦公室------工廠

1.作業(yè)對(duì)象物周圍鄰界面(如書本與課桌)-----3:1--------3:1
2.作業(yè)對(duì)象物與間隔之墻面(書本與墻面)-----5:1--------10:1
3.照明燈具或窗戶與其附近平面之間----------------------20:1
4.視界內(nèi)任意場(chǎng)所與場(chǎng)所之間------------------------------40:1

3.眩光的控制
眩光(GLARE)是由輝度較高的光源,燈具或窗戶等部位所造成,通常以視線為中心線,向上下左右各繪一條30度線,由這些線所圍成的錐形體范圍內(nèi),若有刺眼的光線存在,則會(huì)使人眼產(chǎn)生不舒服的感覺或造成人眼對(duì)物體的辨別能力下降。前者稱為“不舒適眩光”后者稱為“減能眩光”。在實(shí)際的視覺作業(yè)中，視線并非固定不動(dòng)的，因此，為避免眩光的困擾，在視界范圍內(nèi)，應(yīng)移開高輝度的光源。如：采用有遮光的燈具，提高燈具安裝高度，降低燈具與周圍環(huán)境的輝度比等。

眩光可分為直接眩光，反射眩光兩種。直接眩光是來自光源或窗外的光線，反射眩光則來自工作桌面，顯示屏，玻璃窗，光滑反射面等的反射光。由輕度光滑之作業(yè)物品所產(chǎn)生的反射眩光，雖然損失視覺效果，但不易察覺，特稱為光幕眩光。通常人的視線角度以25度內(nèi)為主，在45度內(nèi)均屬于正常。

減輕直接眩光的方法：
(1)降低照明燈具的輝度
(2)縮小不適輝度之面積
(3)調(diào)整燈具的安裝位置或減少天花板輝度的變化
(4)加大房間的整體輝度
(5)少用通明的落地窗或玻璃幕墻
(6)窗外加裝遮陽板
(7)工作臺(tái)與窗戶保持適當(dāng)?shù)慕嵌?

減少反射眩光大的方法:
(1)降低相關(guān)物件的反射率
(2)調(diào)整光源或工作站的位置,使反射光不進(jìn)入人眼
(3)工作桌面不使用玻璃墊,電腦屏幕加裝護(hù)眼屏
想要消除作業(yè)面的反射眩光,對(duì)燈具的配置設(shè)計(jì)應(yīng)特別注意,通常作業(yè)面接受來自光源的光線,凡其入射角低于40度者,其反射線就會(huì)進(jìn)入人眼成為反射眩光.但是,利用方向性較強(qiáng)的點(diǎn)光

 

  [page]源,照射金屬,寶石,瓷器,玻璃等物體時(shí),其光澤或晶瑩剔透的質(zhì)感便可以充分地被表露出來,從而提高這類物體的價(jià)值感.這就是放射光用于商業(yè)照明的重要實(shí)例。

4.陰影的利用
陰影是因受照體表面不平整，受照方向不一致所引起的。通常，間隔墻，機(jī)器，人的頭部與手部等物體均會(huì)產(chǎn)生陰影。由此產(chǎn)生照度不足等視覺障礙，但也可以顯示出被照物體的立體感和材質(zhì)感。利用點(diǎn)光源從斜向加以著射，可以使被著物體因表面之細(xì)微凹凸不平所產(chǎn)生的陰影來凸顯其材質(zhì)感。

當(dāng)明暗之間的輝度比小于2:1時(shí),被照物體缺乏立體感,通常明暗輝度比在3:1至6:1之間時(shí),被照物體具有良好的立體感。擴(kuò)散性較強(qiáng)的光源，如日光管，用于照射物體時(shí)，其產(chǎn)生的立體感和材質(zhì)感均較差，從而給人一種單調(diào)刻板的感覺。

 

5.光源的色溫
光色可以由光源的色溫來表示，色溫低，光色偏暖色，色溫高，光色便冷色。在不同的照度下，選用不同色溫的光源，可以獲得良好的照明效果。當(dāng)然，氣候和地區(qū)習(xí)性也會(huì)影響人們對(duì)色溫舒適度的感覺。如，熱帶地區(qū)的人喜歡冷色，而高寒地區(qū)的人中意暖色。

 

光源的色溫，照度與人感覺之間的關(guān)系

 

照度(lux)-----暖色(<3200K)----中間色(3200-5300K)----冷色(>5300K)

<500----------舒適------------自然------------------清冷

500-2000------刺激------------舒適------------------自然

>2200---------悶熱------------刺激------------------舒適

 

6.光源的顯色性
光源的光譜分布與照度大小均會(huì)影響其顯色性,如:白熾燈的光譜中藍(lán)光少,水銀燈缺紅色光。因此，在顯色性不同的光源下，同一物體會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色感覺。另外，即使某一光源的光譜分布接近太陽光，但是，如果被照體表面照度低于1000lux，那么，光源的顯色性也不能充分表現(xiàn)出來。

 

7.光源的悶熱感
光源的光譜分布中，如有很多紅外線（色溫較低），只要被照體所受照度很高，就會(huì)產(chǎn)生悶熱感。

 

主要光源在1000lux時(shí)的能源密度與人感覺之間的關(guān)系

 

光源--------能源密度(W/平方M)--------有悶熱感的照度(lux)

白熾燈--------------57---------------------1,500以上

高顯色日光燈--------10---------------------6,000以上

白色日光燈----------14---------------------8,500以上

水銀燈--------------12---------------------7,000以上

金鹵燈--------------10---------------------8,500以上

高壓鈉燈-------------7---------------------12,000以上

高壓鈉燈-------------5---------------------17,000以上

 

二.照明設(shè)計(jì)的步驟
照明設(shè)計(jì)可分為四個(gè)階段:環(huán)境調(diào)查,基本構(gòu)想,基本設(shè)計(jì),細(xì)部設(shè)計(jì)。

 

1.環(huán)境調(diào)查
(1)建筑物特性調(diào)查：建筑物用途，自然光對(duì)建筑物的影響
(2)室內(nèi)環(huán)境調(diào)查：房間的用途，大小，構(gòu)造。窗的位置，大小。室內(nèi)表面墻體材質(zhì)，顏色及反射率。設(shè)備家具的位置大小和高度。
(3)使用條件調(diào)查：作業(yè)或活動(dòng)類別，使用者年齡，使用時(shí)間。
(4)其他狀況調(diào)查：經(jīng)濟(jì)性，電源規(guī)格，法律法規(guī)。

 

2.基本構(gòu)想
(1)照明規(guī)劃：根據(jù)室內(nèi)空間的景象及內(nèi)部的設(shè)施與用途來決定照明狀態(tài)，使其符合相互協(xié)調(diào)之整體感
(2)照度設(shè)定：了解照明與空間的相互關(guān)系后，需要考慮適當(dāng)?shù)恼彰髡斩?，并使室?nèi)光線平均分布。
(3)照明方式

  [page]：一般而言，辦公室可采用整體照明，以獲得均勻的照度。對(duì)于特殊對(duì)象，可采用局部照明或局部照明與整體照明相集合的照明方式。

3.基本設(shè)計(jì)
(1)光源的選定

根據(jù)各種不同場(chǎng)合的照明目的,決定所需的光色和顯色性,再考慮光源的效率,壽命,溫度特性及電源特性等,最后決定所采用光源.
光源的現(xiàn)色性可按顯色性評(píng)價(jià)指數(shù)(Ra:Average Rendering Index)分為四個(gè)等級(jí),在不同的照明場(chǎng)合,其所需光源的顯色性和色溫是不同的,我們可以參考下表所示的范圍加以選定。

等級(jí)---顯色指數(shù)----暖色(<3200K)------中間色(3200-5300K)---冷色(>5300K)

1級(jí)-----Ra>85------住宅,餐廳,旅館----展示館,商店,醫(yī)院-----紡織業(yè),涂料業(yè)

2級(jí)--Ra:70-85---辦公室,學(xué)校,商場(chǎng)--辦公室,學(xué)校,商場(chǎng)-----辦公室,學(xué)校,商場(chǎng)

2級(jí)----------無塵室,寒帶地區(qū)---精密工業(yè),溫帶地區(qū)----精密工業(yè),溫帶地區(qū)

3級(jí)---Ra<70------------室內(nèi)空間---------室內(nèi)空間-------------室內(nèi)空間

S級(jí)-特別顯色性----------特殊用途---------特殊用途-------------特殊用途

(2)燈具的選定

選擇燈具時(shí),應(yīng)配合房間的長(zhǎng)度(A),寬度(B),作業(yè)面離光源的高度(H)之間的關(guān)系。用室指數(shù)RI(Room Index)來表示他們的相互關(guān)系:RI=AB/(A+B)H,若天花板較低而地面長(zhǎng)寬相對(duì)較大,則RI較大,其照明率(或稱利用系數(shù))較大。反之，RI較小，其照明率也小。通常，辦公室之作業(yè)面高度系數(shù)（指辦公室離地面的高度）約為0.8M,而一般商店為1M.體育館或走廊的視覺面為0M.

投光燈具光束角度可大致分為:特寬角度180-120度,寬角度120-90度,中角度60-45度,窄角度20-15度,特窄角度10-0度,可配合室指數(shù)加以選用。

 

分級(jí)-------A---B---C---D---E---F-----G----H----I-----J

室指數(shù)-----5---4---3--2.5--2--1.5--1.25---1---0.8---0.6

 

A,B,C級(jí):房間面積寬廣,適合選用寬光束角的燈具
H,I,J級(jí):房間面積狹又高,適合選用窄光束角的燈具

馬歇爾所提出的明度大小與物體表面反射率有密切的關(guān)系,如下表:

 

反射率與明度的關(guān)系

明度(V)---10--9--9.5--8--8.5--7--7.5--6--6.5--5--5.5--4--4.5--3--2--1

反射率(%)--100-88--77--67--58--49--42--35--29--24--19--15--12--6--3--0.1

 

(3)燈數(shù)計(jì)算

照度公式:E=NFUM/A

E:照度
A:被照面積(平方M)
N:燈具數(shù)
U:燈具照明率,即被照面所接受到的光束占光源輸出光束的比例,(約在0.6-0.9之間,取決于燈具配光,燈具效率,室指數(shù)及被照各物體的表面反射率.
M:燈具維護(hù)系數(shù),取決于光源光束維持率,光源體殘存率,燈具潔凈率,室內(nèi)表面反射率等,通常,密封燈具M(jìn)=0.75,開放燈具M(jìn)=0.65

 

四.照明設(shè)計(jì)的精確計(jì)算
可透過專用照明設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行。