展示设计——技术要素(三﹒照明)

三﹒照明
照明是由发光体和被照体构成的光环境。视觉是照明与展示的最重要因素，而照明是形成视觉的物质基础。因此，照明不但影响展示的效果，而且影响观众的视觉器官的生理健康和心理健康。

1﹒发光体
发光体，又称光源，指发光的物体。就发光方式来说，发光体可分为自然光源和人工光源。自然光源是自然界中能够产生光的物体，如太阳等。人工光源是经人工加工而产生光的物体，如灯光。
发光体产生的光是一种电磁波。也就是说，光是以波的形式运动的。因此，光波就有波长、波幅、波段以及波峰、波谷等因素。我们再次讨论的是可见光，即能引起视觉的电磁波，其波长范围约在380～780纳米之间。
不同的光波能给人不同的色彩感觉。380～450纳米波长的光呈紫色，450～500纳米波长的光呈蓝色，500～570纳米波长的光呈绿色，570～590纳米波长的光呈黄色，590～620纳米波长的光呈橙色，620～780纳米波长的光呈红色。
光在一般情况下是沿直线传播的，也称光线。因此，光具有方向性和一定的形状及造型能力。在传播过程中，光遇到物体会产生反射、折射等现象。
光还有强弱之分。过强的光令人眩目。
综上所述，展示中的发光体就有光通量、光亮度、发光效率、色温、显色性以及电流、电压和功率等因素。
（1）光通量
光通量，也称“光流”，是“人眼所能感觉的电磁波辐射能量，等于单位时间内每一波段的辐射能量和该波段相对视见率的乘积。”（《辞海》[缩印本1989年版]上海辞书出版社1990年12月版，第2090页）简言之，光通量是在单位时间内通过一定面积的光的量，是人眼所能感觉到的光源的辐射功率。其单位为“流明”(lumen，缩写为lm)。不计相对视见率的电磁波辐射通量单位为瓦特。
由于人眼对不同波长的光的相对视见率不同，所以不同波长的光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为555纳米的黄绿光与波长为650纳米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。
（2）光亮度
光亮度，又称发光强度，是光源发出的光的强度。它“表示光源在一定方向范围内发出的可见光辐射强弱的物理量。”（《辞海》[缩印本1989年版]上海辞书出版社1990年12月版，第561页）
以光源发射的光通量除以空间的总立体角4π，就是该光源的平均发光强度。
以光源（或光源的一部分发光面）在某一方向上“立体角元（dω）”内所发射的光通量除以该“立体角元”，就是光源在这一方向的发光强度。
光亮度的符号为I，单位为“烛光”(也称“坎德拉”[canela]，缩写为cd)。1979年第16届国际计量大会作了下述决定：坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012赫兹的单位辐射，且在此方向上的辐射强度1/683瓦每球面度。
因此，光亮度用每平方米的坎德拉数（cd/m2）或“尼托”（nt）度量。高光亮度还可用每平方厘米的坎德拉数（cd/cm2）或熙提（sb）度量。例如，太阳表面的平均亮度是225 000cd/cm2，闪电的平均亮度是80000cd/cm2，普通照明白炽灯的亮度为700cd/cm2，磨砂白炽灯的平均亮度约为12cd/cm2，荧光灯的平均亮度是1.7cd/cm2。
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”。
（3）发光效率
发光效率是单位辐射通量所产生的光通量，其单位为“流明/瓦”(lm/W)。它是衡量光源性能的基本指标。不同的光源发光效率是不一样的，例如，真空泡白炽灯的发光效率为10 lm/W，充气泡白炽灯的发光效率为20 lm/W。
（4）色温
色温指“使用国际标准黑体发出某一颜色光的温度。用作衡量各种光源发射出光的颜色。”（《辞海》[缩印本1989年版]上海辞书出版社1990年12月版，第2147页）
它是用与该光源的色度相等或近似的完全辐射体的绝对温度描述的，其单位为K。色温大于5500K为冷色（蓝白色），色温在5500~3300K之间为中间色（白色），色温小于3300K为暖色（红白色）。例如白炽灯的色温在2400~3000K之间，其光源呈暖色（红白色）。白色荧光灯的色温在4200~4500K之间，其光源呈白色。金属卤化灯的色温约为5500K，其光源呈蓝色。
在展示中，不同色温的人工光源可以营造不同的照明环境，产生多种多样的视觉效果。如色温低的灯光能表现空间的平稳、温暖，使人产生安定亲切的感觉。

（5）显色性
显色性是人造光源发出的光线显现被照物体固有色（此概念在下一节中专设此条目）的程度。它一般以显色指数度量。根据固有色的基本概念，作为标准的太阳光的显色指数设定为100。以此为标准，测定各种人工光源的显色性为：100W透明玻壳白炽灯、500W碘钨灯的显色指数是95～100，500W溴钨灯的显色指数是85～95，3000K标准荧光灯的显色指数是50，高压汞灯的显色指数是20～40。
人工光源发出的光线与太阳光越接近，其显色性越好，就越接近物体的固有色。
（6）电流、电压和功率
电流是单位时间内通过导体横截面的电量。其符号为I，单位为“安培”(A)。
电压是电路中两点间的电势差。其符号为U，单位为“伏特”(V)。
功率是单位时间内所消耗的电能。其符号为P，单位为“瓦”(W)、“千瓦”(kW)。
电流、电压、功率三者的关系为：P = I U

2﹒受光体
受光体是接受发光体的发光物质的材料。这些陈列在接受光波时会产生吸收、透射和反射的物理作用。如玻璃、镜面。因此，受光体大体上可分为光学特性、材料类型、受光现象等三部分内容。需要指出，本章着重概述受光体夫人光学特性和受光现象。关于受光体的材料类型请参见本书第十章照明设计中的相关内容。
受光体的光学特性时入射道材料上的光通量的物理变化，主要表现为光照度、反射率、受光体亮度等。
受光体的受光现象主要有光幕反射、色散、物理色和固有色、阴影等。
（1）光照度
光照度是受光体单位面积上所得到的光通量。它用每平方米的流明数(lm/㎡)或“勒克斯”(lux)来度量，符号为Eo。1勒克斯定义为每平方米1流明的光通量。
光照度是衡量光照水平的重要指标，与发光体光通量的大小以及受照物与发光体的距离有关。当光源大小比其被照射面的距离γ小很多时，被照面的光照度E和该面与光源间的距离平方成反比，即服从下列定律：E=I cos α/γ2，式中的I为发光强度，α为被照面的法线与其中心到光源连线间的夹角。
（2）反射率
反射率，又称“反射本领”，是“反射光强度与入射光强度的比值”。（《辞海》[缩印本1989年版]上海辞书出版社1990年12月版，第301页）其符号为ρ。
不同材料的表面具有不同的反射率，其数值多以百分数表示。同一材料对不同波长可以有不同的反射率。这种现象称为“选择反射”。
反射率还与材料周围的媒质及入射角有关。
（3）光出射度
光出射度“是光通量的出射密度。它是单位面积上出射的光通量，也就是照度乘以反射比的结果”（《光与色的环境设计》[日]日本建筑学会编，刘南山、李铁楠译，机械工业出版社2006年1月版，第116页），用rlx（与lx及lm/㎡）表示。
（4）受光体亮度
受光体亮度指受光体的被照面反射光的物理量，符号为L 。它用每平方米的坎德拉数（cd/m2）或“尼托”（nt）度量。高受光体亮度还可用每平方厘米的坎德拉数（cd/cm2）或熙提（sb）来度量。例如，月亮的平均亮度是0.25cd/cm2。
受光体的表面亮度，显然与它的照度水平、受光体本身的反射率以及距离有关。同样的照度水平，受光体表面的反射率越高，亮度感觉越明亮。而受光体表面的反射率越低，亮度感觉越黯淡。比如，在同样的照度水平条件下的白纸比黑纸的亮度高。
由于光照度和受光体亮度有着密切的关系，所以人们把它们共同称为照明水平。其关系如下；
受光体亮度（L）＝光照度(lux)×反射率（ρ）
（5）色散
色散是复合光分解为单色光而形成光谱的现象。比如太阳光通过三棱镜后，产生由红到紫的循序排列的色彩连续光谱。它是一种光折射现象。
（6）光幕反射
光幕反射指光泽的表面经光照后表层面相互反射，产生失真的雾状现象。
（7）物体色和固有色
光线照射物体后，物体表面会吸收部分波长的光，也会反射另外部分波长的光。这样，不同的物体便呈现不同的色彩。
物体色就是光源照射在物体表面时所反射或透射出的部分光线。它随着环境及光源的变化而变化。例如白色的物体受到红色光照射时便呈现红色的物体，而受到蓝色光照射时又变成了蓝色的物体。
固有色指人眼感受到的物体反射太阳光时呈现的色彩。这是数百万年来人类长期生活经验的结果，是约定俗成的。
从另一个方面来说，人们对照明光源的要求多以太阳光为标准。而人造光源的光波长范围与太阳光的光波长范围并不一致。因此，人们在人工光源环境中感受物体的色彩时常有颜色“失真”的现象。
（8）阴影
物体的“阴面和影子合称‘阴影’。”（《辞海》[缩印本1989年版]，上海辞书出版社1990年12月版，第472页）物体受光线照射，其表面上向光的部分，称为‘阳面’；背光的部分称为‘阴面’。由于物体或物体本身的其他部分遮住了光线而在阳面上产生的阴暗部分，称为‘影子’（有时也包括地面上的影子）。
阴影不仅使物体看上去具有立体感，而且能使图片中的物体增强立体的视觉效果。但是，不适当的阴影会影响展示的视觉效果，比如版面中过大、过长的阴影会影响文字的认读和美观。
因此，阴影长短、其面积的大小与光源的位置、角度、数量相关。