2018/12/18
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景观照明工程设计中的光环境与光文化分析
景观照明设计不仅是通过灯光的运用来表现主题景观本身，更重要的是使其和谐融入人居环境，使体验者感受到精神的愉悦与享受。故而“人”才是景观照明的根本，以此为出发点，通过运用不同的技术手段组合来达到景观照明“人性化”的目的。
光与人的关系
人通过视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等感觉来获取外部信息，了解周围世界。据报道，人类有80%的信息是通过视觉渠道来获取得。视觉是由进入人眼的辐射所产生的光感觉而获得的对外界的认识。视觉不是瞬间即逝的，其过程和特性都比较复杂，至今还存在我们未知的一些领域。视觉体验的过程是由大脑和眼睛密切合作而形成的。
人的视觉系统类似于图像识别系统，主要由三个部分组成：眼球肌、眼睛的光学系统和视神经系统。眼睛在眼球肌的作用下运动，捕捉光线，光线通过眼睛的光学系统将光线聚集在视网膜上，并通过生物电化学作用传输到视神经，最终传输至大脑，产生光的感觉或产生视觉。
光线通过眼睛发生的主要光学过程为：当波长为380nm～780nm的可见光辐射进入眼睛的外层透明保护膜后，发生折射，光线从角膜进入瞳孔，进入的光量通过瞳孔的收缩或者扩张自动地得到调节。光线通过瞳孔和晶状体后，由晶状体和透明玻璃状体液将光线聚集在视网膜上。
照明是为视觉提供光环境，因此照明科技必然与人对光感受联系在一起。这包括照明测试、照明评估、照明设计和照明规划等分支。所以照明是一门交叉学科，并且与物理学、生理学、心理学、建筑学、美学、经济学、环境科学等都有一定联系。而光与人的关系也比较紧密，除了在视觉上，同时在生理上，心理上，以及照明在人类文明的进步史上的位置都有密切的联系。
光环境相关的照明参数
光强、光通量和光效
光度学中最基本的单位是发光强度，以I标示，单位是坎德拉(Candela)，记作cd，它是国际单位制中7个基本单位之一。其定义为发出频率为540×1012Hz(对应在空气中555nm的波长)的单色辐射，在给定方向上辐射强度为(1/683)W/sr时，光源在该方向上的发光强度规定为1cd，光通量与光强关系示意图如图2所示。
光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量，以Φ表示，单位为流明(lm)。一个在所有方向上光强均为1cd的点光源，其辐射出来的总光通量即为4πlm。它是根据辐射对标准观察者的作用导出的光度量。对于明视觉，若辐射体的光谱辐射通量为Φe(λ)，其光通量Φ的表达式为
式中，Km为辐射的光谱光(视)效能的最大值，单位为流明/瓦(lm/W)，在单色辐射时，明视觉条件下的Km值为683 lm/W(当λ=555nm时);V(λ)为光谱光(视)效率;P(λ)为辐射体的光谱功率分布函数;Φ为光通量(单位为lm，1lm=1cd·1sr)。
发光效率简称光效，是衡量光源节能的主要指标，用η来表示。光效是光源输出光通量与输入功率的比值，它标示电能转化为光能的效率，即光源每消耗1W电能所发出的光通量，光效的单位是流明/瓦(lm/W)。光源的光效差异很大，从白炽灯的10lm/W以上到低压钠灯的200lm/W以上。根据光通量的定义，理论上光源的最大光效值可以达到683lm/W。
照度和亮度
衡量光环境的照明参数有很多，最为直观地即是照度和亮度。光照度(简称照度)是表征被照明物体表面被照亮程度的量，用E表示，单位为勒克斯(lx)，1lx=1lm/m2。它表示每单位表面接受到的光通量。如微小的面积dA上受到的光通量为dΦ，则此被照表面的照度为
照度的单位除了勒克斯(lx)外，在北美地区使用英尺烛光(fc)，1fc=10.76lx。
光源在某一方向的光亮度(简称亮度)L(j,θ)是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量。亮度的符号为L，单位为坎德拉每平方米(cd/m2=lm/m2·sr)。如在微小的面积dA和微小立体角dω内的光通量dΦ(j,θ)，则亮度为：
式中，
d2Φ(j,θ)——通过给定点的束元传输的并包含给定方向立体角dω内传播的光通量;
dA——包括给定点的辐射束截面积;
θ——辐射束截面积与辐射束方向的夹角，亮度的国际单位坎德拉每平方米(cd/m2)，光通量的形成如图3所示。
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