82、室内日光光谱特性及其应用

室内日光光谱特性及其应用

1. 日光光谱的基本原理

1.1 日光入射光谱

当窗户朝向太阳方向时，照射在玻璃上的总光线中，直接来自太阳的光线可能占最大部分。此时，入射的光谱功率分布（SPD）可以近似为标准照明体 D55。光线透过窗户时，其光谱会被玻璃材料的光谱透射率 (T_{glz}) 所改变。通过入射 SPD 和光谱透射率向量的逐元素乘积（即 Hadamard 乘积），可以得到进入室内空间的光线的 SPD：
[W_{ill} = D_{icd} \circ T_{glz}]
其中，(W_{ill}) 可称为窗户照明 SPD，它代表了来自窗户照亮室内空间的日光。

1.2 室内空间各点的 SPD

室内空间中某一点接收到的光线 (P_{ill}(x, y, z, \theta, \phi)) 的 SPD 由直接来自窗户的光线和经过一次或多次反射后的光线的 SPD 组成：
[P_{ill}(x, y, z, \theta, \phi) = W_{ill}(x, y, z, \theta, \phi) + W_{rfl}(x, y, z, \theta, \phi)]
这里，除了空间位置 ((x, y, z)) 外，还需要定义接收表面的方向 ((\theta, \phi))，例如观察者的眼睛。如果接收表面不能直接“看到”窗户，则 (W_{ill}(x, y, z, \theta, \phi)) 项为零。

1.3 实际简化情况

在许多实际情况下，建筑物窗户接收到的（可见）辐射的 SPD 主要由天空和太阳（如果有）的光线决定。可以忽略反射分量对 SPD 的影响，原因如下：