[科普中國]-人工照明

人工照明簡介

用白熾燈、鹵鎢燈、熒光高壓汞燈、長弧氙燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等人工光源，并配合其他照明器使某場所或空間達到一定照度水平的措施或方法。按照明方式可分為：①一般照明，又稱全面照明，使整個房間得到均等照度。多用于教室、實驗室、圖書館(室)等。②局部照明，只對某空間內(nèi)一個或幾個局部地點進行照明的方式。如車間內(nèi)的工作臺面、操作盤等的照明均屬此類，以使上述局部地點或臺面達到照度要求。③混合照明，又稱綜合照明，兼用一般照明和局部照明。在生產(chǎn)場所多用混合照明，在一般照明的前提下，對視覺工作要求較高的場所再進行局部照明。照明按其用途可分為：正常照明、事故照明、值班照明、警戒照明及障礙照明。人工照明的衛(wèi)生學要求是：有足夠的照度;防止眩目;照度應均勻、恒定，不應有明顯的陰影。2

人工照明除必須滿足功能上的要求外，有些以藝術環(huán)境觀感為主的場合，如大型門廳、休息室等，應強調(diào)藝術效果。因此，不僅在不同場所的照明（如工業(yè)建筑照明、公共建筑照明、室外照明 、道路照明、建筑夜景照明等）上要考慮功能與藝術效果，而且在燈具(光源、燈罩及附件之總稱)、照明方式上也要考慮功能與藝術的統(tǒng)一。

了解照明器材特征是有效進行人工照明的前提。人工照明的器材主要有白熾燈、熒光燈、水銀燈等主要類型。1

分類人工照明有較易分布和配置光線的特點。它可根據(jù)照明的要求，借助于諸如反射器、擋光板和擴散材料等裝置來控制調(diào)節(jié)光源，以獲取所需的各類采光效果。人工照明是以燈具來實現(xiàn)具體照明要求的，因而控制和分配燈光是獲取所需光分布和取得照明效果的途徑。為了反映出燈具的光分布特點，國際照明委員會推薦以照明光通量散向空間的比例來進行分類，將人工照明方式分為五種：直接型、半直接型、漫射型、半間接型和間接型。 1

直接型照明形式這是用途最為廣泛的一種照明方式，它使90%的光線向外照射，燈具光通量的利用率最高。按照燈泡與燈罩相對位置的深淺，直接型燈具可分為廣照型、窄照型和格柵型。

①廣照型是燈罩只有下端開口，且開口較寬，光線分布較廣。常見的有吊燈、吸頂燈等。

②窄照型是光線集中，相對照度較高，如點射燈、筒射燈。其光源多為白熾或鹵鎢燈。其中，點射燈是一種輕型投光燈具，主要用于重點照明。其配光大多為窄光束，使用時能自由轉(zhuǎn)動，隨意選擇投射方向。如果將點射燈裝在內(nèi)設電源線的光導軌上，燈具可以沿軌道滑動，則靈活性更大，非常適合服飾品陳列使用。被正面光射的服裝有明亮的感覺，能完整地展示整體服裝的色彩和細節(jié)。

③格柵型多為敞口式直接型熒光燈具所用。這種燈具縱向幾乎沒有遮光角，在照明要求高的情況下，常常要設遮光格柵來遮蔽光源，減少強光直接照射產(chǎn)生炫光。格柵照明光線含有部分折射光和反射光，光質(zhì)柔和，它與廣照型照明相似，可作為一般照明使用。

半直接型照明形式半直接照明是使60%～90%光線向下直接照射，只有10%~40%光線往上投射。在照明效果上，燈具上方發(fā)出少量的光線照亮頂棚，減少燈具與頂棚間的強烈對比，使環(huán)境亮度分布更加舒適。外包半透明散光罩的吸頂燈，下面敞口的半透明罩以及上方留有較大通風、透光空隙的熒光燈具，都屬于半直接型配光。這些燈具把大部分光線直接投射到服裝展示工作區(qū)，也有著較高的光量利用率。

漫射型照明形式漫射型照明又稱擴散型燈具。它使40%～60%光線擴散以后向下投射，其余40%～60%光線擴散后向上投射。這種燈具最典型的是乳白玻璃球形燈罩，其他各種形狀漫射透光的封閉燈罩也有類似的配光。該燈具將光線均勻地投向四面八方，對于服裝展示工作區(qū)而言，光量利用率較低。

半間接型照明形式半間接型照明形式是運用采光裝置使60%～90%光線往上投射，經(jīng)天花板或墻壁上部往下反射。只有10%～40%光線直接往下投射，光量較低，炫光與陰影也較弱。燈具上端開口較大而下端較小的壁燈和吊燈，或上面有敞口的半透明罩均屬這一類。

間接型照明形式間接型照明形式是把燈光全部投向頂棚，使頂棚成為第二次光源。這種照明光線擴散性極好，幾乎沒有陰影和光幕反射，也不會產(chǎn)生直接炫光，光量弱，光質(zhì)柔，燈具中只有上端開口的壁燈、落地燈、吊燈以及頂棚采光等屬于這種類型。

以上五種照明方式各有特點。服裝展示的照明設計可根據(jù)具體要求，對每類燈具的實用性和對光環(huán)境的影響進行認真的分析，作出正確的選擇，使之發(fā)揮各自的照明優(yōu)勢。1

人工照明中光生物效應的應用各種照明新技術層出不窮，人工照明對人類、動物和植物的影響越來越大。3

照明對野生植物及動物的影響照明對自然環(huán)境的影響難以量化。當照明裝置附近有田野、山脈、森林、河流、湖泊或海岸線時，照明或許對這些區(qū)域的昆蟲、植物、動物會因季節(jié)的不同而產(chǎn)生不利的影響。

誘蟲黑光燈黑光燈所使用的熒光粉在254 nm短波紫外輻射激發(fā)下產(chǎn)生主峰為365 nm的不可見的長波紫外輻射。用于引誘蚊蠅等各種昆蟲、娛樂場所的特殊效果照明。

誘蟲黑光燈是利用許多夜出的昆蟲對光亮的趨光性，將昆蟲吸引到小范圍，利用電網(wǎng)或水盒誘殺。許多昆蟲復眼對光的靈敏度在350~390 nm及450~580nm兩個峰值。黑光燈誘捕數(shù)量較多的害蟲有：棉蛉蟲、粘蟲、銅綠金龜子、松毛蟲等。3

某些昆蟲是趨光性的（被光吸引），如蛾子；某些昆蟲又是避光性的（厭光而遠離），如螢火蟲。夜間照明對這兩種不同昆蟲的影響是極為明顯的。當田野、山林、河流、湖泊附近有照明裝置時，由于季節(jié)的不同，就會吸引更多的飛蟲。因此我們有必要采取某些措施：

① 使用那些對昆蟲吸引較低的波長的光源。

② 不向昆蟲棲息地發(fā)光的燈具。

對哺乳、兩棲、爬行動物和牲畜的影響夜間照明裝置對那些夜間活動的哺乳動物的影響是很明顯的。許多哺乳動物、兩棲動物、爬行動物夜間出動，捕食受光吸引而聚集的昆蟲。因而，對這些生物的棲息地的關注尤為重要?？梢韵胂蟛贿m當?shù)氖彝庹彰骺赡軙倚螽a(chǎn)生許多的影響，如：擾亂家畜和牲畜的生理機能和新陳代謝功能、降低產(chǎn)出率、導致動物行為異常。因而，在牲畜附近安裝照明裝置時，應該考慮動物的生活習性。

對鳥類和魚類的影響已有報道：鳥類棲息地的分布隨著郊區(qū)的城市化發(fā)生了許多變化，但依然保留著某些自然狀態(tài)（環(huán)境）。那些夜間捕食的鳥類，如貓頭鷹和其他生活在森林里的物種，夜間照明對它們來說是可怕的。然而，有關夜間照明對鳥類影響的量化研究還是未知的。魚類也有趨光和避光之分，而且不同的魚類對照明（強度）或光的種類有不同的反應。光線對魚類的影響依然不清楚，適用的照明也不確定，因而需要進一步研究。

對植物、農(nóng)作物的影響夜間照明對植物生理和生態(tài)也存在影響。已有報道：照明對植物光合作用、生長、生物節(jié)氣有影響，對多年生和一年生草本植物發(fā)芽有影響，對昆蟲授粉等有影響，等等。已經(jīng)證實，城市中人造光源對道路兩旁的植物因植物種類的不同而有不同的影響。例如：照明不影響櫸樹和銀杏，卻影響鵝掌楸 (郁金香屬) 和Chinese Parasol（中國松）。我們已經(jīng)了解照明對諸如水稻這類農(nóng)作物的影響。水稻是一年生草本植物，水稻抽穗期會因為夜間照明而推遲。這種影響被認為在抽穗前 20~40 天表現(xiàn)得最為強烈。因此在種植有水稻或類似作物的附近公路設置照明系統(tǒng)時，我們應謹慎考慮。所以，夜間照明要考慮安裝地點，依據(jù)植物種類還要相應考慮其他因素的影響，如：光的波長及強度，照明的季節(jié)和時段。各種光源對植物的作用見圖。

人工照明和健康紫外線殺菌燈細菌、霉菌、酵母菌和病毒暴露于180~700 nm波長電磁輻射下時都受到不利影響，大多數(shù)效應在220~300 nm發(fā)生（中紫外到遠紫外）。在250 nm范圍紫外波長光下暴露受損的細菌隨后以320~410 nm范圍藍光照射時有明顯增加的存活率。這個光致復活作用在包括人類皮膚和血液細胞在內(nèi)的很大物種范圍內(nèi)發(fā)生。3

季節(jié)性情緒失調(diào)和生理節(jié)奏季節(jié)性情緒失調(diào)（SAD）是一種在冬天幾個月里伴隨降低的環(huán)境光照水平而產(chǎn)生的零季節(jié)性抑郁綜合癥狀。該疾病在極地更為普遍，那里一年里隨季節(jié)的光照水平變化最明顯。最近的研究表明光治療有效地用于治療SAD病人。

SAD的光治療將病人暴露于適度水平光照下持續(xù)時間長達幾天或幾星期，這個有益效果似乎來自進入眼睛的光。光源的光譜要求是在可見光范圍，白熾燈、冷白色熒光燈、全光譜燈和日光都取得了成功結果。生物節(jié)奏體現(xiàn)了外部的時間暗示與內(nèi)部新陳代謝活動之間的協(xié)調(diào)。這種同步發(fā)生在動物和植物王國內(nèi)，包括了白天—黑夜循環(huán)（循環(huán)節(jié)奏）、睡眠—清醒循環(huán)、月亮循環(huán)（每月的周期循環(huán)）和季節(jié)循環(huán)。調(diào)節(jié)內(nèi)部過程以適應外部時間暗示的生物鐘會由于不同壓力而變成“失同步”的，比如失眠、生病或跨時區(qū)的噴氣飛機旅行。當（“失同步”發(fā)生時）失去時間的階段感使人可能會感覺無方向感、易怒，可能會經(jīng)受其他疾病如失眠癥或進食困難。已使用光治療在幫助內(nèi)在生物節(jié)奏與外部時間暗示之間恢復同步方面取得某些成功。3

人工照明對人眼視功能的影響照明與人體健康密切相關。國內(nèi)外眾多研究表明，照明能夠影響視功能。4

有學者認為在 4000K、300lx暖白光LED光源環(huán)境下，大學生在短時間閱讀后對其視功能影響不大，而對其淚膜穩(wěn)定性有影響，但長時間使用LED照明對視功能的影響還需要進一步探討。5

目前，視功能是人工照明環(huán)境研究重點之一。色覺及其它視覺功效的研究為人工照明光環(huán)境設計提供了重要的照明參數(shù)參考，具有廣泛的研究意義，也對新光源的設計開發(fā)有著重要價值。4