人因工程学第4章-照明环境课件

1、第4章 工作环境9/28/2022第4章 工作环境9/26/2022思考：在教室里学习，学习效率和哪些环境因素有关？第4章 工作环境9/28/2022思考：在教室里学习，学习效率和哪些环境因素有关？第4章 照明环境 噪声环境 微气候环境第4章 工作环境 颜色环境 振动与空气环境9/28/2022 照明环境第4章 工作环境 颜色环境9/26/2022照明环境4.1 光的物理性质及度量 4.2 照明的影响 4.3 工作场所的照明设计 4.4 照明标准 9/28/2022照明环境4.1 光的物理性质及度量 9/26/20224.1.1 光的物理性质光是一种电磁辐射波按照波长分： 红外光、可见光、紫外

2、光等按照颜色分：单色光、复合光 只含单一波长成分的光称为单色光。 包含两种以上成分的光称为复合光。 光的现象：反射、折射、衍射等5/594.1.1 光的物理性质光是一种电磁辐射波光的现象：反射、折牛顿光的色散实验示意图4.1.1 光的物理性质6/59牛顿光的色散实验示意图4.1.1 光的物理性质6/59辐射通量4.1.2 光的度量7/59辐射通量4.1.2 光的度量7/59 相对视敏度函数 v 意义：描述在辐射通量相同的情况下，人的眼睛对 各种不同波长的辐射所产生的主观感觉。 定义：明视觉中，取 = 555.0nm 时为 v =1，以 此为标准，得出其他波长的v相对值。 暗视觉中，取 =490

3、.0 nm 时为 v！=1，以 此为标准，得出其他波长的 v！值。 4.1.2 光的度量8/59 相对视敏度函数 v4.1.2 光的度量8/59 举例：根据多次对正常眼睛的测量可知，波长为555nm的黄 绿光的 具有最大值，通常取这个最大值作为单位1。其他 波长的光的均小于1。例如 600nm 光的 = 0.631，为了引 起与 555nm相等强度的视觉，所需要的辐射通量为： 600 = 555 0.631 = 1.6 555 由此可知：为产生相同强度的视觉，视见函数 与所需 要的辐射通量 成反比。设：某一波长为的光与波长为555nm的光产生相同视觉反应所需要的辐射通量分别为和555 ， 则比

4、值 定义为视见函数。用 表示，即： 9/28/2022 举例：根据多次对正常眼睛的测量可知，波长为555nm的黄(1) 光通量（） 光通量是最基本的光度量，它可定义为单位时间内辐射的能量的多少。国际上通用的法定计量单位为流明（lm）。利用光电管可测量光通量。意义：描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉强度。 公式：（光瓦）（ lm ）4.1.2 光的度量10/59(1) 光通量（）公式：（光瓦）（ lm ）4.1.2 光(2) 发光强度（I） 发光强度简称光强，是指光源在单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。光强与光通量之间的关系由下式表示：光源均匀光源不均匀意义：描述光源发出的

5、光通量在空间一定空间范围内的分布。4.1.2 光的度量11/59(2) 发光强度（I）光源均匀光源不均匀意义：描述光源发出的立体角的大小为： 为立体角的大小； S为球面上的面积； r为球体的半径； 4.1.2 光的度量12/59立体角的大小为：4.1.2 光的度量12/59（3）亮度（） 指物体表面单位面积上发射或反射的光强，用B表示，单位为尼特（nt坎德拉每平方米（cd/m2）。 意义：描述发光表面发光能力的强弱。公式：4.1.2 光的度量13/59（3）亮度（） 公式：4.1.2 光的度量13/59（4）照度（） 照度是被照面单位面积上所接受的光通量。单位为勒克司（lx）。意义：描述受照物

6、体被照明的程度。例：用一只发光为1750流明的灯泡照明一个 339平方米的房间，其平均照度为 1750 / 9194.4勒克斯4.1.2 光的度量14/59（4）照度（）意义：描述受照物体被照明的程度。例：用一（5）光效 是指电能转换成光能的效率。单位：流明每瓦lm/W 。通常：一只 40W的普通白炽灯的光通量为350-470lm，而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右，为白炽灯的6-8倍。亮度是光特性， 瓦数是电特性。4.1.2 光的度量15/59（5）光效通常：亮度是光特性， 瓦数是电特性。4.1.2 光为什么现在市面上采用节能灯？第一：光效高，达到每瓦50流明以上， 普

7、通白炽灯每瓦10流明左右。第二：寿命长，普通白炽灯寿命大约是1000小时，加热温度高，大约22002700K；节能灯，寿命大约5000小时，加热温度低1160K左右。4.1.2 光的度量16/59为什么现在市面上采用节能灯？4.1.2 光的度量16/5（6）光的色温定义：是将一标准黑体(例如铂)加热，温度升高至某一程度时颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫，逐渐改变，利用这种光色变化的特性，其光源的光色与黑体的光色相同时，我们将黑体当时的温度称之为该光源的色温度。色温度在3000K左右时，光色偏黄。色温度在5000K以上时，光色偏蓝。不同色温度的光，具有不同的照明和视觉效果。不同色温对

8、应不同颜色的光如下图。 不同色温对应不同颜色的光图解4.1.2 光的度量17/59（6）光的色温定义：是将一标准黑体(例如铂)加热，温度升应用：（1）不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉，从红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫)、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。例如，在很好的照明条件下，眼睛对550nm波长的光(黄光)的敏感程度是红光或蓝光的20倍。这也是为什么大部分车的雾灯和马路的路灯采用黄光的一个重要原因。 （2）6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温，人眼容易接受，不易疲劳，提高安全性。 4.1.2 光的度量18/59应用：（2）6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的人工光

9、源色温人工光源色温蜡烛光1900三基色荧光灯3200煤油灯2000日光灯5500-6000白炽灯2400-2800氙灯6000卤钨灯3000-3400镝灯5500-6000碘钨灯3200闪光灯5000-6000不同光源的色温4.1.2 光的度量19/59人工光源色温人工光源色温蜡烛光1900三基色荧光灯3200煤（7）光的显色性光源对于物体颜色呈现的程度，通常还称显色指数 意义：显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的

10、光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。4.1.2 光的度量20/59（7）光的显色性光源对于物体颜色呈现的程度，通常还称显色指数显色指数对有些工作来说，是照明设计的重要指标。例如，有人研究表明：质量检验人员的工作质量与光线的显色性大小有关。通过改革照明灯具，用高显色金属卤化物灯（250W，显色指数为9095，漫散色光，工作台面照度7201080lx）代替荧光灯（显色指数为6080，工作台面照度为2301040lx）后，检验工自我感觉良好，效率大幅度提高，漏检率从51%降到20%。（7）光的显色性21/59显色指数对有些工作来说，是照明设计的重要指标。例如，有人研究光源显色指

11、数光源显色指数白色荧光灯日光色荧光灯暖白色荧光灯高显色荧光灯水银灯6577599232荧光水银灯金属卤化物等高显色金属卤化物灯高压钠灯氙灯4465922994各类光源的显色指数4.1.2 光的度量22/59光源显色指数光源显色指数白色荧光灯65荧光水银灯44各类光源 看书疲劳和照度 :不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明 照明与疲劳4.2 照明的影响23/59 看书疲劳和照度 :不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以照明与视觉疲劳 照度/lx101001000最初及最后5min阅读眨眼次数356035463639最后5min眨眼增多百分数71.531.48.3 不同照度下，看

12、书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明 4.2 照明的影响24/59照明与视觉疲劳 照度/lx101001000356035生产率、视疲劳与照度的关系 图中为一精密加工车间，随着照度值由370lx逐渐增加，劳动生产率随之增长，视觉疲劳逐渐下降，这种趋势在1200lx以下很明显。 4.2 照明的影响25/59生产率、视疲劳与照度的关系 图中为一精密加工车间，随照明与事故 4.2 照明的影响出错件数由于疲劳而缺勤者工伤事故次数10203040123200lx50lx200lx50lx200lx50lx26/59照明与事故 4.2 照明的影响出错件数由于疲劳而缺勤者工伤被试人员对各种照度的满意

13、程度 图中为不同的被试人员对各种照度的满意程度，图中粗线为平均值。由图示可知，2000lx是较理想的照度，当照度提高到50001x时，因过分明亮导致满意程度下降。 27/59被试人员对各种照度的满意程度 图中为不同的被试人员对各种4.3 工作场所的照明设计4.3.1 照明方式工业企业的建筑物照明，通常采用三种形式，即自然照明、人工照明和二者同时并用的混合照明。人工照明按灯光照射范围和效果，又分为一般照明、局部照明、综合照明。 28/594.3 工作场所的照明设计28/59作为光源，自然光最理想。因为自然光明亮柔和，人眼感到舒适，人们习惯于太阳光谱，而且光谱中的紫外线对人体生理机能有良好影响。因

14、此在设计照明时，应始终考虑最大限度地利用自然采光。但是自然照明受不同时间、不同季节和不同条件的影响，因此在作业环境内常常要用人工光源作补充照明。采用人工照明可使工作场所保持稳定光量。4.3.1 照明方式29/59作为光源，自然光最理想。因为自然光明亮柔和，人眼感到舒适，9/28/20229/26/20224.3.1 照明方式人工照明方式 （l）一般照明 ：照亮整个被照面积。适合工作点密集、 场合不固定；（2）局部照明 ：为增加某一指定地点的照度而设置的照 明。适合固定场所。（3）综合照明：一般照明+局部照明。经常采用。31/594.3.1 照明方式人工照明方式 31/59局部照明+一般照明9/

15、28/2022局部照明9/26/20224.3 工作场所的照明设计4.3.2 光源的选择 自然光：光线柔和，人眼感到舒适； 常受到不同时间、不同季节及不同条件的影响。 人工光源：如荧光灯、白炽灯等。33/594.3 工作场所的照明设计4.3.2 光源的选择33/59优质光源 （1）灯光光源发出的光为全色光。 所谓全色光，即光谱连续分布在人眼可见范围内，视觉不易疲劳。（2）灯光光谱成分中应没有紫外光和红外光。 因为长期过多接受紫外线，不仅容易引起角膜炎，还会对晶状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外线极易被水吸收，过多的红外线经过人眼晶状体聚集时即被大量吸收，久而久之晶状体会发生变性，导致白内障。

16、4.3.2 光源的选择34/59优质光源 （1）灯光光源发出的光为全色光。 所谓全色光，即光（3）光的色温应贴近自然光。 色温是用温度表示光的颜色的一种量化指标，因为人们长期在自然光下生活，人眼对自然光适应性强，视觉效果好。4.3.2 光源的选择35/59（3）光的色温应贴近自然光。 色温是用温度表示光的颜 （4）灯光为无频闪光。频闪光是发光时出现一定频率的亮暗交替变化。普通日光灯的供电频率为50赫兹，发光时每秒亮暗100次，属于低频率的频闪光，会使人眼的调节器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于紧张的调节状态，导致视觉疲劳，从而加速青少年近视。如果发光时的供电频率提高到数百赫兹以上，或成直流供电，

17、人眼即不会有频闪感觉，也不会造成视力伤害，这种光称为无频闪光。 4.3.2 光源的选择36/59 （4）灯光为无频闪光。频闪光是发光时出现一定频率的亮4.3.2 光源的选择白炽灯：红外光谱超过发光总光谱60以上，造成电能的大量浪费，对人眼也不利；全色光平衡不理想，色温较低普通日光灯：紫外光成分较多，又居于低频率的频闪光，故光源质量不甚理想。节能荧光灯：有一部分光源为无频闪光，又为全色光，色温也较接近自然光，不足之处是有紫外光。37/594.3.2 光源的选择白炽灯：红外光谱超过发光总光谱60以 被照空间的照度应均匀或比较均匀，照度均匀的标志是：场内最大、最小照度分别与平均照度之差小于等于平均照

18、度的 13。 照度分布4.3.3 照度及亮度分布 38/59 被照空间的照度应均匀或比较均匀，照度均匀视野内的观察对象、工作面和周围环境之间最好的亮度比为5：2：1，最大允许亮度比为10：3：1。如果房间照度水平不高，例如不超过150300lx时，视野内的亮度差别对视觉工作的影响比较小。 亮度分布4.3.3 照度及亮度分布 39/59视野内的观察对象、工作面和周围环境之间最好的亮度比为5：室内亮度比最大允许值 条件办公室、学校工厂观察对象与工作面之间（如书与桌子）3:15:1观察对象与周围环境之间10:120:1光源与背景之间20:140:1一般视野内各表面之间40:180:140/59室内亮

19、度比最大允许值 40/594.3.4 眩光及其防治措施 眩光：当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时， 人们就感到刺眼，影响视觉，这种刺眼的光线就 叫眩光。4.3 工作场所的照明设计41/594.3.4 眩光及其防治措施 眩光：当视野内出现过高的亮度或防止和控制出现眩光的措施主要有： 限制光源亮度。低于合理分布光源。 光线转为散射 对于反射眩光，通过变换光源的位置或工作面的位置，使反射光不处于视线内 适当提高环境亮度，减少亮度对比 4.3.4 眩光及其防治措施 42/59防止和控制出现眩光的措施主要有： 4.3.4 眩光及其防治措9/28/20229/26/20229/28/20229/26

20、/2022基本原则：在视力范围内所有的物体和表面应当昼夜有相同的照明强度；在视力中心的照明强度比不要高于3：1；在视力中心与视力边界的对比度不要大于10：1；视力中心的亮度应当最高，向四方逐渐降低；过度的对比在视力范围的两侧和下面比在上面更为不利；光源与背景的对比度不应超过20：1；在整个房间最大的对比度应不超过40：19/28/2022基本原则：在视力范围内所有的物体和表面应当昼夜有相同的照明强照明环境4.1 光的物理性质及度量 4.2 照明的影响 4.3 工作场所的照明设计 4.4 照明标准 9/28/2022照明环境4.1 光的物理性质及度量 9/26/20224.4 照明标准 照明标准

21、是照明设计和管理的重要依据，我国于2004年12月开始施行工业企业照明设计标准GB50034-2004，本节将介绍国家标准以及推荐照明资料。 47/594.4 照明标准 照明标准是照明设计和管理4.4.1 国家照度标准 照度标准值应按0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000lx分级。 标准规定的照度值均为作业面或参考平面上的维持平均照度值。 48/594.4.1 国家照度标准 照度标准值应按0.5、4.4.2 照明标准值推荐公共场所照明标准值工业建筑的一般照明标准值 公共建筑一般照明

22、标准值 49/594.4.2 照明标准值推荐49/594.4.2 照明标准值推荐 居住建筑的照度标准 房间或场所参考平面及其高度照度标准值（lx）Ra起居室一般活动0.75m水平面 10080书写、阅读 300*卧室一般活动0.75m水平面 7580床头、阅读 150*餐厅0.75m水平面 15080 厨房一般活动0.75m水平面 10080操作台台面 150*卫生间0.75m水平面 1008050/594.4.2 照明标准值推荐 居住建筑的照度标准 起居室卧室5公共场所照明标准值 房间或场所参考平面及其高度照度标准值（lx）Ra 门厅普通地面10060高档地面20080走廊、流动区域普通地面

23、5060高档地面10080楼梯、平台普通地面3060高档地面7580自动扶梯地面15060厕所、盥洗室、浴室普通地面7560高档地面15080电梯前厅普通地面7560高档地面15080休息室地面10080储藏室、仓库地面10060车库停车间地面7560检修间地面2006051/59公共场所照明标准值 房间或场所参考平面及其高度照度标准值（l工业建筑的一般照明标准值 房间或场所参考平面及其高度照度标准值(lx)Ra备注1 通用房间或场所试验室一般0.75m水平面30080可另加局部照明精细0.75m水平面50080可另加局部照明检验一般0.75m水平面30080可另加局部照明精细，有颜色要求0.

24、75m水平面75080可另加局部照明计量室、测量室0.75m水平面50080可另加局部照明变、配电站配电装置室0.75m水平面20060变压器室地面10020电源设备室，发电机室地面20060控制室一般控制室0.75m水平面30080主控制室0.75m水平面5008052/59工业建筑的一般照明标准值 房间或场所参考平面及其高度照度标准工业建筑的一般照明标准值电话站、网络中心0.75m水平面50080计算机站0.75m水平面50080防光幕反射动力站风机房、空调机房地面10060泵房地面10060冷冻站地面15060压缩空气站地面15060锅炉房、煤气站的操作层地面10060锅炉水位表照度不小

25、于50lx仓库大库件（如钢坯、钢材、大成品、气瓶）1.0m水平面5020一般库件1.0m水平面10060精细库件（如工具、小零件）1.0m水平面20060货架垂直照度不小于50lx车辆加油站地面10060油表照度不小于50lx53/59工业建筑的一般照明标准值电话站、网络中心0.75m水平面50工业建筑的一般照明标准值2 机、电工业机械加工粗加工0.75m水平面20060可另加局部照明一般加工公差0.1mm0.75m水平面30060应另加局部照明精密加工公差0.1mm0.75m水平面50060应另加局部照明机电、仪表装配大件0.75m水平面20080可另加局部照明一般件0.75m水平面3008

26、0可另加局部照明精密0.75m水平面50080应另加局部照明特精密0.75m水平面75080应另加局部照明电线、电缆制造0.75m水平面30060线圈绕制大线圈0.75m水平面30080中等线圈0.75m水平面50080可另加局部照明精细线圈0.75m水平面75080应另加局部照明54/59工业建筑的一般照明标准值2 机、电工业机械加工粗加工0.75工业建筑的一般照明标准值线圈浇注0.75m水平面30080焊接一般0.75m水平面20060精密0.75m水平面30060钣金0.75m水平面30060热处理0.75m水平面30060铸造溶化、浇铸地面至0.5m水平面20020造型地面至0.5m水

27、平面30060精密铸造的制模、脱壳地面至0.5m水平面50060锻工地面至0.5m水平面20020电镀0.75m水平面3008055/59工业建筑的一般照明标准值线圈浇注0.75m水平面30080焊工业建筑的一般照明标准值喷漆一般0.75m水平面30080精细0.75m水平面50080酸洗、腐蚀、清洗0.75m水平面30080抛光一般装饰性0.75m水平面30080防频闪精细0.75m水平面50080防频闪复合材料加工、铺叠、装饰0.75m水平面50080机电修理一般0.75m水平面20060可另加局部照明精密0.75m水平面30060可另加局部照明56/59工业建筑的一般照明标准值喷漆一般0

28、.75m水平面30080精工业建筑的一般明标准值3 电子工业电子元器件0.75m水平面50080应另加局部照明电子零部件0.75m水平面50080应另加局部照明电子材料0.75m水平面30080应另加局部照明酸、碱、药液及粉配置0.75m水平面3008057/59工业建筑的一般明标准值3 电子工业电子元器件0.75m水平面工业建筑的一般照明标准值4 纺织、化纤工业纺织选毛0.75m水平面30080应另加局部照明精棉、和毛、梳毛0.75m水平面15080前纺：梳棉、并条、粗纺0.75m水平面20080纺纱0.75m水平面30080织布0.75m水平面30080织袜穿综筘、缝纫、量呢、检验0.75

29、m水平面30080可另加局部照明修补、剪毛、染色、印花、裁剪、熨烫0.75m水平面30080可另加局部照明58/59工业建筑的一般照明标准值4 纺织、化纤工业纺织选毛0.75m工业建筑的一般照明标准值化纤投料0.75m水平面10060纺丝0.75m水平面15080卷绕0.75m水平面20080平衡间、中间贮存、干燥间、废丝间、油剂高位槽间0.75m水平面7560集束间、后加工间、打包间、油剂调配间0.75m水平面10060组件清洗间0.75m水平面15060拉伸、变形、分级包装0.75m水平面15060操作面可另加局部照明化验、检验0.75m水平面20060可另加局部照明59/59工业建筑的一般照明标准值化纤投料0.75m水平面10060纺工业建筑的一般照明标准值5 制药工业制药生产：配制、清洗、灭菌、超滤、制粒、压片、均匀、烘