灯光设计(照明设计手段)

灯光设计就是体现设计灵魂的手段。主要分为:室外照明、室内照明、舞台灯具和车用灯具等。灯光照明设计必须符合功能的要求,根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方式和灯具,并保证恰当的照度和亮度。

一座城市、一幢建筑、一处景观、一条街道、一席商业空间,其特质被光所定型、更被附着生命质感的照明设计赋予特有的主旨、风格、深度、情感、色彩及氛围。

设计原则

1.功能性原则

灯光照明设计必须符合功能的要求,根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方式和灯具,并保证恰当的照度和亮度。例如:会议大厅的灯光照明设计应采用垂直式照明,要求亮度分布均匀,避免出现眩光,一般宜选用全面性照明灯具;商店的橱窗和商品陈列,为了吸引顾客,一般采用强光重点照射以强调商品的形象,其亮度比一般照明要高出3~5倍,为了强化商品的立体感、质感和广告效应,常使用方向性强的照明灯具和利用色光来提高商品的艺术感染力。

2.美观性原则

灯光照明是装饰美化环境和创造艺术气氛的重要手段。为了对室内空间进行装饰,增加空间层次,渲染环境气氛,采用装饰照明,使用装饰灯具十分重要。在现代家居建筑、影剧建筑、商业建筑和娱乐性建筑的环境设计中,灯光照明更成为整体的一部分。

灯具不仅起到保证照明的作用,而且十分讲究其造型、材料、色彩、比例、尺度,灯具已成为室内空间的不可缺少的装饰品。灯光设计师通过灯光的明暗、隐现、抑扬、强弱等有节奏的控制,充分发挥灯光的光辉和色彩的作用,采用透射、反射、折射等多种手段,创造温馨柔和、宁静幽雅、怡情浪漫、光辉灿烂、富丽堂皇、欢乐喜庆、节奏明快、神秘莫测、扑朔迷离等艺术情调气氛,为人们的生活环境增添了丰富多彩的情趣。

3.经济性原则

灯光照明并不一定以多为好,以强取胜,关键是科学合理。灯光照明设计是为了满足人们视觉生理和审美心理的需要,使室内空间最大限度地体现实用价值和欣赏价值,并达到使用功能和审美功能的统一。华而不实的灯饰非但不能锦上添花,反而画蛇添足,同时造成电力消耗,能源浪费和经济上的损失,甚至还会造成光环境污染而有损身体的健康。

4.安全性原则

灯光照明设计要求绝对的安全可靠。由于照明来自电源,必须采取严格的防触电、防断路等安全措施,以避免意外事故的发生。

表现方式

1.面光表现面光

面光表现面光是指室内天棚、墙面和地面做成的发光面。天棚在光的特点是光照均匀,光线充足,表现形式多种多样。如用日光灯吊顶,光线密度均需一致,以保每个空间都光线充足;又如用大面积筒灯吊顶,天棚上有规律的牛眼灯,犹如夜空星罗棋布;再如结合天棚梁架结构,设计成一个个光井,

光线从井格射出,产生别具一格的空间效果。墙面光一般为图片展览所用。把墙面做成中空双层夹墙,面向展示的一面的墙做成发光墙面,其中嵌有若干个玻璃框,框后设置投光装置,形成发光展览墙面。大型灯箱广告也属于此类照明。

地面光是将地面做成发光地板,通常为舞池设置,多彩的发光地板,其光影和色彩伴随着电子音响的节奏而同步变化,大大增强了舞台表演的艺术气氛。

2.带光表现

所谓带光是将光源布置成长条形的光带。表现形式变化多样,有方形、格子形、条形、条格形、环形、三角形以及其它多边形。如周边平面型光带吊顶、周边凹入型光带吊顶、内框型光带吊顶、内框凹入型光带吊顶、周边光带地板、内框光带地板、环型光带地板、上投光槽、天花凹光槽、地脚凹光槽等等。长条形光带具有一定的导向性,在人流众多的公共场所环境设计中常常用作导向照明,其它几何形光带一般作装饰之用。

3.点光表现

点光是指投光范围小而集中的光源。由于它的光照明度强,大多用于餐厅、卧室、书房以及橱窗、舞台等场所的直接照明或重点照明。点光表现手法多样,有顶光、底光、顺光、逆光、侧光等。

顶光是指自上而下的照明,类似夏日正午日光直射。光照物体投影小,明暗对比强,不宜不作造型光。底光–自下而上的照明,宜作辅助配光。

顺光是指来自正前方的照明,投影平淡,光照物体色彩显现完全,但立体感觉差。逆光–来自正后方的照明,光照物体的外轮廓分明,具有艺术魅力的剪影效果,是摄影艺术和舞台天幕中常用的配光方式。

侧光是指光线自左右及左上,右上,左下,右下方向的照射,光照物体投影明确,立体感较强,层次丰富,是人们最容易接受的光照方式。

4.静止灯光与流动灯光

静止灯光–灯具固定不动,光照静止不变,不出现闪烁的灯光为静止灯光。绝大多数室内照明采用静止灯光,这种照明方式,能充分利用光能,并创造出稳定、柔和、和谐的光环境气氛,适用于学校、工厂、办公大楼、商场、展览会等场所。

流动灯光–是流动的照明方式,它具有丰富的艺术表现力,是舞台灯光和都市霓虹灯广告设计中常用的手段。如舞台上使用'追光灯',不断追逐移动的演员,又如用作广告照明的霓虹灯不断地流动闪烁,频频变换颜色,不仅突出了艺术形象,而且渲染了环境艺术气氛。

5.激光激光

由激光器发射的光束。产生激光束的介质有晶体、玻璃、气体(如氩气、氪气、氦氖混合气等)和染料溶液。某些气体激光器已作为光源用于灯光艺术,其中氦氖激光器是最为常用的一种,它产生红单色光;氩离子激光器产生蓝绿色光和绿光,这两种波长的光可通过衍射光栅分离,形成两束不同颜色的单色光。

不同染料激光器可根据需要产生波长范围在400~750mm的任何一种激光。不过染料激光器都是以脉冲方式工作的装置,它必须依靠其激光器或电子闪光灯作驱动源。

常用单位

1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位,为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

在每平方米101325牛顿的标准大气压下,面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”(即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体),在纯铂(Pt)凝固温度(约2042K或1769℃)时,沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。并且,烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的,不宜等同。从数量上看,60坎德拉等于58.8国际烛光,亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

发光强度与光亮度

发光强度简称光强,国际单位是candela简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时,则光强为I=F/Ω,Ω为立体角,单位为球面度(sr),F为光通量,单位是流明,对于点光源由I=F/4。

光亮度是表示发光面明亮程度的,指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比,单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面,尽管各个方向的光强和光通量不同,但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面,所以从各个方向上观看图像,都有相同的亮度感。

立体角

以锥的顶点为心,半径为1的球面被锥面所截得的面积来度量的,度量单位称为“立体弧度”。

平面角的定义

在平面上我们定义一段弧微分S与其矢量半径r的比值为其对应的圆心角,记作:θ=ds/r;

所以整个圆周对应的圆心角就是2π;

类似的立体角

定义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为此面微元对应的立体角。记作:θ=ds/r^2;

由此可得,闭合曲面的立体角都是4π。

以下是部分光源的亮度值:单位cd/m²

太阳:1.5*10;日光灯:(5—10)*10³;月光(满月):2.5*10³;黑白电视机荧光屏:120左右;彩色电视机荧光屏:80左右。

光通量与流明

光源所发出的光能是向所有方向辐射的,对于在单位时间里通过某一面积的光能,称为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同,眼睛对各色光的敏感度也有所不同,即使各色光的辐射能通量相等,在视觉上并不能产生相同的明亮程度,在各色光中,黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准,令它的光通量等于辐射能通量,则对其它色光来说,激起明亮感觉的本领比绿色光为小,光通量也小于辐射能通量。光通量的单位是流明,是英文lumen的音译,简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下,从5.305*10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系,发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1流明。一只100W的日光灯输出的光通量大约是5300流明。

光照度与勒克斯

光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯,是英文lux的音译,也可写为lx。被光均匀照射的物体,在1平方米面积上得到的光通量是1流明时,它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源,常在光源上附加一个反射装置,使得某些方向能够得到比较多的光通量,以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。

以下是各种环境照度值:单位lux

黑夜:0.001–0.02;月夜:0.02—0.3;阴天室内:5—50;阴天室外:50—500;晴天室内:100—1000;夏季中午太阳光下的照度:约为10*9次方;阅读书刊时所需的照度:50—60;家用摄像机标准照度:1400。

设计因素

灯光设计中,应选择既满足使用功能和照明质量的要求,又便于安装维护、长期运行费用低的灯具,具体应考虑以下几个方面:

(1)光学特性,如配光、眩光控制;

(2)经济性,如灯具效率、初始投资及长期运行费用等;

(3)特殊的环境条件,如有火灾危险、爆炸危险的环境,有灰尘、潮湿、振动和化学腐蚀的环境;

(4)灯光光线上应与建筑物相协调;

(5)灯具效率(η)高:η=ΦL/ΦO,取决于反射器形状和材料,出光口大小,漫射罩或格栅形状和材料;

(6)符合环境条件的IP等级。

灯光术语

光是一种电磁波。光:由光源发出的辐射能中的一部分,即能产生视觉的辐射能,常被称作为“可见光”。光的波长:从380nm—-780nm,紫外线的波长:从100nm—380nm,肉眼看不见。红外线的波长:从780nm—1mm,肉眼看不见。

色温

以绝对温度K来表示。是将一标准黑体加热,温度升高至某一程度时,颜色开始由红—浅红-橙黄-白-蓝白-蓝,逐渐变化,利用这种光色变化的特性,某光源的光色与黑体在某一温度下呈现的光色相同时,我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的相关色温。

显色指数

显色指数(Ra)是衡量光源显现被照物体真实颜色的能力参数。显色指数(0-100)越高的光源对颜色的再现越接近自然原色。

光通量

表示发光体发光的多少,流明(Lm)是光通量的单位。(发光愈多流明数愈大)。

光效

光源所出的光通量与所消耗电功率之比。单位:流明/瓦(Lm/W)。

平均寿命

也称额定寿命,它是指一批灯点亮至一半数量损坏不亮的小时数。

光强

单位立体角内的光通量,单位:cd。

照度

照度是用来说明被照面(工作面)上被照射的程度,通常用其单位面积内所接受的光通量来表示,单位为勒克斯(lx)或流明每平方米(lm/m2)。

亮度

亮度是用来表示物体表面发光(或反光)强弱的物理量,被视物体发光面在视线方向上的发光强度与发光面在垂直于该方向上的投影面积的比值,称为发光面的表面亮度,单位为坎德拉每平方米(cd/m2)。

发光效率

通常简称为光效,是描述光源的质量和经济的光学量,它反映了光源在消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少,单位是流明每瓦(lm/w)

光束角

是指灯具光线的角度灯杯的角度,一般常见的有10°、24°、38°,公会、共3种。

颜色的显现和照度

光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。从广泛的实验中得到的结果是:用显色指数Ra>90的灯照明办公室,就其外观的满意程度来说,要比用显色指数低的灯(Ra<60)照明的办公室,照度值高25%以上。

光源的考虑

在进行灯光设计时,对光源的考虑,应考虑视野内的亮度分布,室内最亮的亮度,工作面亮度与最暗面亮度之比,同时要考虑主体物与背景之间的亮度与色度比。光的方向性和扩散性,一般需要有明显的阴影和光泽面的光亮场合,选择有指示性的光源,为了得到无阴影的照明应该选择有扩散性的光源。避免眩光,光源的亮度不要过高,增大视线和光源之间的角度,提高光源周围的亮度,避免反射眩光。

良好的照明,适宜的灯光设计能够带来完全不同的感受。运用不同光源的特性,可以营造更富有感染力的空间环境。如卧室适合用柔和光线,书房要用比较亮的光;而玄关的灯不能太暗,它可以使一个小房间显得开阔等。人们可以利用光源设计知识布置自己心目中装载幸福的家居,使家更舒适安全和温暖……

室内灯光设计

一般说来,其实有很多家庭会将客厅和餐厅合二为一,那么在灯光的问题上,二者也可以兼并,这样也可以让家更有空间感,没有不必要太多的隔断。所以在家装中,灯光的搭配非常重要,灯光搭配的协调,直接影响家中的整体感觉。

在人们生活环境与物质水平越来越优越的时代背景下,对居室空间环境氛围也越来越注重,其中室内灯光设计分为功能设计和艺术设计,在注重材质环保性与实用性的前提下,对居室空间中灯光设计的艺术性也有了逐渐的认知与提高,用光来塑造空间与环境,围绕住宅设计中灯光的艺术性进行分析研究,以便挖掘灯光设计中更深层次的艺术意义,从而服务于生活的质量。

卧室

光线主要是注意柔和,不能太跳跃。需要注意的是,卧室不适宜采用向下照射的灯饰,光线柔和的灯具可以让卧室更温馨,更有利于睡眠。

餐厅

灯光的选择上最好采用暖色系,在心理学的角度上来讲,暖色系更能够刺激食欲,而在暖色调的灯光下进餐,也会显得更加浪漫富有情调。

厨房

光线一定要明亮,不要太柔和,也不要显得过于耀眼,主要是起到一个照明的作用,灯光的明亮可以让人在烹饪的过程中保持一个积极的态度,不会感到过分的松懈。

卫生间

灯光要显得温暖、明亮,有浴缸的朋友们家中最好放能发出柔和光线的灯饰,浴室是每天能够释放压力保持完全放松的一个地方,有着良好的光线更能让人在情绪上有宣泄。

灯光作用

良好的照明,适宜的灯光设计带给人们完全不同的心理感受。灯光设计师通过灯光的明暗、隐现、抑扬、强弱等有节奏的控制,充分发挥灯光的光辉和色彩的作用,采用透射、反射、折射等多种手段,创造温馨柔和、宁静幽雅、怡情浪漫、光辉灿烂、富丽堂皇、欢乐喜庆、节奏明快、神秘莫测、扑朔迷离等艺术情调气氛,为人们的生活环境增添了丰富多彩的情趣。

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