ebook img

Human Factors in Lighting, Third Edition PDF

690 Pages·2014·25.215 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Human Factors in Lighting, Third Edition

Ergonomics and Human Factors B Human Factors o “The broad scope of the book is impressive. … If you have an interest in y c research of lighting, vision, or visual psychology in lighting design or in e ergonomics, this book is certain to contain new and interesting ideas.” —Professor Steve Fotios, University of Sheffield, UK in Lighting “The third edition is the best yet from Dr. Boyce. … his writing style makes H the wide range of topics highly accessible to anyone interested in human factors in lighting.” —Mark S. Rea, PhD, Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic u i Institute, USA n Third Edition m “… I will open the book numerous times in my classes and my laboratory … While reading this book I feel like I am sitting in the class of human factors L in lighting taught by Professor Peter Boyce.” a —Yukio Akashi, University of Fukui, Japan i n g See What’s New in the Third Edition: • New chapters on the non-image-forming system, lighting for pedestrians, h F light pollution, and lighting and electricity use • Revision of all other chapters to update them to take into account the ta advances that have been made in our understanding of the effects of i light on people over the last decade nc • Integration of the combined effects of light via the visual and non- t g image-forming systems on performance and perception o r The book covers both the visual and the non-visual effects of light on people as well as the benefits of lighting and the costs it imposes on the environment. It s details the consequences of exposure to lighting or lighting technology and the role of exposure to light on such basic functions of the body as circadian rhythms. The author combines information from many different sources and integrates E them into a coherent overview of lighting practice that can be used to develop T d better lighting solutions at a lower environmental cost. h Peter R. Boyce i t i ir o K13472 d n 6000 Broken Sound Parkway, NW Suite 300, Boca Raton, FL 33487 ISBN: 978-1-4398-7488-2 711 Third Avenue 90000 New York, NY 10017 an informa business 2 Park Square, Milton Park www.crcpress.com Abingdon, Oxon OX14 4RN, UK 9 781439 874882 w w w. c r c p r e s s . c o m K13472 cvr mech.indd 1 2/27/14 9:32 AM Human Factors in Lighting Third Edition Human Factors in Lighting Third Edition Peter R. Boyce CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business No claim to original U.S. Government works Version Date: 20140214 International Standard Book Number-13: 978-1-4398-7489-9 (eBook - PDF) This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use. The authors and publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained. If any copyright material has not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any future reprint. Except as permitted under U.S. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmit- ted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopying, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written permission from the publishers. For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.copyright. com (http://www.copyright.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged. Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe. Visit the Taylor & Francis Web site at http://www.taylorandfrancis.com and the CRC Press Web site at http://www.crcpress.com To my wife, Susan, for her love and comfort To my daughter, Anna, for her esprit and fortitude To my son-in-law, Mick, for his help and friendship To my grandson, Daniel, for his promise for the future Contents Preface ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������xvii Acknowledgements �������������������������������������������������������������������������������������������������xix Author ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������xxi Section i Fundamentals Chapter 1 Light �����������������������������������������������������������������������������������������������������3 1�1 Introduction �������������������������������������������������������������������������������3 1�2 Light and Radiation �������������������������������������������������������������������3 1�3 CIE Standard Observers ������������������������������������������������������������5 1�4 Photometric Quantities ��������������������������������������������������������������6 1�5 Some Limitations ��������������������������������������������������������������������10 1�6 Colorimetric Quantities �����������������������������������������������������������12 1�6�1 CIE Colorimetry System ��������������������������������������������12 1�6�2 Colour Order Systems ������������������������������������������������18 1�6�3 Application Metrics ����������������������������������������������������21 1�6�3�1 Correlated Colour Temperature ������������������21 1�6�3�2 CIE Colour Rendering Index ����������������������23 1�6�3�3 Colour Vector Maps ������������������������������������24 1�6�4 Colour Quality ������������������������������������������������������������25 1�6�4�1 Refined Colour Rendering ��������������������������25 1�6�4�2 Colour Gamut ���������������������������������������������25 1�6�4�3 Spectrum-Based Colour Metrics ����������������27 1�6�4�4 Colour Appearance Models ������������������������27 1�6�4�5 Scotopic/Photopic Ratio �����������������������������27 1�6�4�6 Conclusion ��������������������������������������������������27 1�7 Sources of Light�����������������������������������������������������������������������28 1�7�1 Natural Light ��������������������������������������������������������������28 1�7�2 Artificial Light: Flame Sources����������������������������������30 1�7�3 Artificial Light Sources: Electric/General Illumination ����������������������������������������������������������������31 1�7�3�1 Incandescent Lamp �������������������������������������31 1�7�3�2 Tungsten Halogen Lamp �����������������������������31 1�7�3�3 Fluorescent Lamp ���������������������������������������33 1�7�3�4 Mercury Vapour Lamp �������������������������������33 1�7�3�5 Metal Halide Lamp �������������������������������������34 1�7�3�6 Low-Pressure Sodium Lamp ����������������������34 vii viii Contents 1�7�3�7 High-Pressure Sodium Lamp ���������������������34 1�7�3�8 Electrodeless Lamps �����������������������������������35 1�7�3�9 Light-Emitting Diodes ��������������������������������35 1�7�3�10 Others����������������������������������������������������������36 1�7�4 Light Source Characteristics ��������������������������������������36 1�7�5 Artificial Light Sources: Electric/Signs and Signals �����������������������������������������������������������37 1�7�5�1 Electroluminescent Lamps �������������������������38 1�7�5�2 Radioluminescent Lamps ���������������������������38 1�8 Control of Light Distribution ���������������������������������������������������38 1�9 Control of Light Output �����������������������������������������������������������39 1�10 Summary ���������������������������������������������������������������������������������40 Chapter 2 Visual System �������������������������������������������������������������������������������������43 2�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������43 2�2 Structure of the Visual System ������������������������������������������������43 2�2�1 Visual Field ����������������������������������������������������������������43 2�2�2 Eye Movements ����������������������������������������������������������43 2�2�3 Optics of the Eye ��������������������������������������������������������46 2�2�4 Structure of the Retina �����������������������������������������������48 2�2�5 Functioning of the Retina �������������������������������������������50 2�2�6 Central Visual Pathways ��������������������������������������������52 2�2�7 Colour Vision �������������������������������������������������������������54 2�2�8 Conclusions ����������������������������������������������������������������57 2�3 Continuous Adjustments of the Visual System �����������������������57 2�3�1 Adaptation ������������������������������������������������������������������57 2�3�2 Photopic, Scotopic and Mesopic Vision ���������������������60 2�3�3 Accommodation ���������������������������������������������������������63 2�4 Capabilities of the Visual System ��������������������������������������������63 2�4�1 Threshold Measures ���������������������������������������������������64 2�4�1�1 Spatial Threshold Measures �����������������������64 2�4�1�2 Temporal Threshold Measures �������������������66 2�4�1�3 Colour Threshold Measures ������������������������66 2�4�2 Factors Determining Visual Threshold ����������������������66 2�4�3 Spatial Thresholds ������������������������������������������������������67 2�4�4 Temporal Thresholds ��������������������������������������������������74 2�4�5 Colour Thresholds ������������������������������������������������������77 2�4�6 Interactions �����������������������������������������������������������������78 2�5 Perception through the Visual System ������������������������������������82 2�5�1 Perceptual Constancies�����������������������������������������������83 2�5�2 Modes of Appearance ������������������������������������������������85 2�6 Summary ���������������������������������������������������������������������������������88 Contents ix Chapter 3 Non-Image-Forming System ��������������������������������������������������������������91 3�1 Introduction �����������������������������������������������������������������������������91 3�2 Some Physiology ���������������������������������������������������������������������91 3�3 Circadian Timing System ��������������������������������������������������������93 3�3�1 Retina �������������������������������������������������������������������������95 3�3�2 Suprachiasmatic Nuclei ����������������������������������������������95 3�3�3 Pineal Gland ���������������������������������������������������������������95 3�4 Characteristics of the Circadian Timing System���������������������96 3�4�1 Phase Shifting ������������������������������������������������������������98 3�4�2 Melatonin Suppression ���������������������������������������������100 3�4�3 Spectral Sensitivity ���������������������������������������������������101 3�4�4 Amount of Light �������������������������������������������������������103 3�5 Awakening System ����������������������������������������������������������������105 3�6 Pupil Size �������������������������������������������������������������������������������107 3�7 Problems and Potential ����������������������������������������������������������108 3�8 Summary �������������������������������������������������������������������������������109 Section ii Generalities Chapter 4 Lighting and Work ���������������������������������������������������������������������������115 4�1 Introduction ���������������������������������������������������������������������������115 4�2 Overview �������������������������������������������������������������������������������115 4�3 Light, Work and the Visual System ���������������������������������������120 4�3�1 Field Studies �������������������������������������������������������������121 4�3�2 Simulated Work ��������������������������������������������������������124 4�3�3 Analytical Methods ��������������������������������������������������126 4�3�4 Visibility Approach ��������������������������������������������������129 4�3�5 Relative Visual Performance Model ������������������������131 4�3�6 Some Limitations �����������������������������������������������������141 4�4 Light, Work and the Non-Image-Forming System ����������������143 4�4�1 Light and Work at Night �������������������������������������������143 4�4�2 Light and Work by Day ��������������������������������������������147 4�4�3 Working with Sleep Deficit ��������������������������������������148 4�5 Light, Work, Mood and Motivation ���������������������������������������153 4�6 Summary �������������������������������������������������������������������������������158 Chapter 5 Lighting and Visual Discomfort ������������������������������������������������������163 5�1 Introduction ���������������������������������������������������������������������������163 5�2 Characteristics of Visual Discomfort ������������������������������������163 5�3 General Causes of Visual Discomfort �����������������������������������164

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.