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中小学校教室全方位护眼照明系统的设计

文章来源:admin    时间:2020-03-25

中小学校教室全方位护眼照明系统的设计

中小学校教室全方位护眼照明系统的设计与分析
  国家自然科学基金项目《基于光生物效应的教室健康照明研究》实验证明:教室照明不仅影响学生的视觉功效,还对学生的心理、生理效应产生作用,直接影响学习效率及视力健康。学生视力下降,是诸多因素综合作用的结果。但是,除原发性因素外,因照明条件不合理导致的用眼过度疲劳和照明装置光生物危害超标,是引发学生近视和其他眼疾的主要因素。尤其对正处于生长发育关键时期的中小学生来说,大部分用眼时间集中在教室,如果中小学教室照明质量低下,经过12年的学习,高中毕业时的视力正常率不会超过10%。一些地区中小学校的校舍越建越美,教室里的设施也越来越先进,但是校园里的小"眼镜"却越来越多。

  中小学校教室照明设计有别于办公室、厂房、场馆等建筑照明设计,其特点是:成年人设计,未成年人使用。使用者对照明环境的认识程度尚不成熟,反馈信息的离散性较大,很多使用者甚至没有任何话语权。这就要求设计者对教室照明的基本功能、教室照明系统对学生身心健康和学习效率的影响,以及不同种类照明装置所能够达到的预期效果有着全面的了解和认知。

  全方位教室护眼照明系统的设计,需考虑的教室照明质量指标包括:课桌面水平平均照度及照度均匀度、教室2米以下垂直照度及照度均匀度、黑板面平均照度及照度均匀度、教室统一眩光值(UGR)和光生物视觉功效;需着重关注的灯具技术指标包括:效率指标、光生物安全性指标、显色指数(Ra)、特殊显指(R9)、光源色温和频闪等。教室照明设计主要技术指标分析如下:

1、课桌面水平照度对学生视力的影响
课桌面照度越低,眼睛越需要接收更多的光线,瞳孔面积就会越大,眼睛处于紧张、疲劳状态;反之,课桌面照度越高,眼睛需要接收的光线越少,瞳孔面积就会越小,视觉作业就会越舒适、轻松。实验结果证实:课桌面平均照度从100Lx增大到1000Lx,瞳孔面积总体呈缩小趋势,照度达到500Lx时变化率最大,照度达到750Lx之后,瞳孔变化率明显减小,视觉功效趋于平稳。
2、课桌面水平照度对学生识别速度(学习效率)的影响
实验结果证实:课桌面平均照度从100Lx增大到1000Lx,识别速度总体呈提高趋势,照度达到500Lx时变化率最大,照度达到750Lx之后,识别速度变化率明显趋缓。








 国际照明委员会(CIE) 、北美照明学会标准以及美国、德国等国家标准规定的普通教室课桌面平均照度限值为500Lx以上。日本标准规定的普通教室课桌面平均照度限值为500Lx~750 Lx。我国2010年修改的《中小学校教室采光和照明卫生标准》规定的课桌面平均照度大于300Lx,明显偏低。

 综合视力健康、学习效率、单位面积能耗三方面因素,当前我国普通教室护眼照明的合理设计范围应当在:500Lx~750Lx之间。这个范围即能达到护眼、提高学习效率目的,又相对节能。

3、垂直照度对教室视觉环境的影响
 环境照度越均衡,瞳孔面积越稳定,眼睛就越感觉轻松。相反,环境照度差值大,眼睛的括约肌就会不断进行调节,引起眼疲劳;如果环境照度差值过大,会感觉到"晃眼",不但会引起眼疲劳,识别时间也会变长,影响学习效率。就如对面开来汽车点亮的车灯,如果是白天环境,车灯灯光对本方基本没有影响;如果是黑夜环境,就会感觉晃眼,甚至导致瞬间视失能。
教室照明设计需要重视的另一指标,就是教室2米以下的垂直照度。格栅灯具(或称小格栅灯具)采用截光方式防眩,很好的解决了直接眩光问题,但其负面影响很突出,就是垂直照度过低,水平课桌面与垂直墙面的照度差值过大,增加了不舒适眩光。不仅如此,垂直照度偏低,学生会产生压抑感,影响学习效率。
教室全方位护眼照明设计,应确保教室垂直照度与水平照度的比值≥0.5,抑制不舒适眩光,提升教室照明空间的通透感。

4、光生物安全型分类指标对学生视力的影响
  我国2014年推出了《应用IEC 62471评估光源和灯具的蓝光危害》标准,2016年将灯具蓝光危害纳入了灯具强制性认证检测范围。光源和灯具的光生物危害,不仅会抬升学生的近视率,还可能引发白内障、青光眼、黄斑病等严重眼疾。
中小学校教室全方位护眼照明设计,应当对人类已认知的所有光生物危害指标进行有效抑制,达到无危害(豁免)级别,包括:光化紫外、近紫外、视网膜热危险、红外辐射/眼睛等指标。

宋志明 15702460571




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