第四章-照明环境

第四章照明环境第一节光的物理性质及度量第二节视觉特性第三节照明对作业的影响第四节照明标准第五节照明环境的设计、改善和评价主要内容一、光的物理特性

1、光通量单位时间内通过的光量，单位为流明（lm）

2、发光强度光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量，单位为坎，cd。4.1光的物理性质及度量3、亮度指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比，单位（cd/m2）。4.1光的物理性质及度量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）。图1照度、亮度和明度三者之间的关系4.1光的物理性质及度量4.1光的物理性质及度量5、光源的光效系数

光源（灯）消耗1W功率所能产生的光通量，单位为lm/W。灯具类型光效系数范围灯具类型光效系数范围白炽灯8～12卤钨灯15～25荧光灯

50～80汞灯36～60金属卤化物灯70～98高压钠灯100～1401、照度的估算

4.1光的物理性质及度量二、照度的估算和测量例：某机械生产车间的检验室，面积45m2，拟采用直管高显色荧光灯照明，试根据合理的照度要求，确定荧光灯的瓦数和盏数？2、照度的测量测量的仪器：照度计4.1光的物理性质及度量一般站立工作的场所取地面上方85cm，座位工作时取40cm高处进行测量。关于测点的布置、测值计算、结果统计等方面的要求，可以参考GB/T5700-1985《室内照明测量方法》。一、明暗视觉

暗适应：人由明亮的环境转入暗环境，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。暗适应过程的时间较长，35～50分钟。4.2视觉特性

明适应：

人由暗环境转入明亮的环境，最初不能辨认物体，感到刺眼，经过约1分钟后，恢复功能，便能看清物体。

频繁的明暗适应会增加眼睛的疲劳，视力下降，故工作场所的照明力求均匀稳定。4.2视觉特性图2照度不均匀性产生明暗适应

二、视野与视力范围1、视野人的眼睛观看正前方物体所能看得见的空间范围，通常以视角来表示.2、分类静视野（直接视野）：头部固定，眼球静止不动的状态下自然可见的范围.注视野：头部固定，眼球转动注视某中心点时所见的范围.动视野(眼动视野）：头部固定，眼球自由转动的状态下可见的范围.观察视野：躯干固定，转动头部眼球所可见的范围。4.2视觉特性正常人双眼的综合静视野在垂直方向约为130°；在水平方向约为180°。4.2视觉特性在垂直方向6°和水平方向8°范围内的物体，看得最为清晰，该区域称为最优视野。图2双眼静视野3人的视觉特性4.2视觉特性图3人的最佳静视野4.2视觉特性图4人的最佳注视野（眼动）和观察视野

4、色觉视野：不同的颜色对人眼的刺激不同，所以视野也不同。白色的视野最大，黄、蓝、红、绿色的视野依次渐小如图。在产品显示器、操纵装置，标志符号设计都要考虑色觉视野。4.2视觉特性图5色觉视野1视角物体上两点间光线投入瞳孔在光心处交叉所形成的夹角。距离相同时，物体的大小与视角成正比；同一物体距离远近与视角成反比。视角的计算公式：α=2arctgD/2L＝D/LD＝αLD＝αL/3438（以分为单位）DL视角4.2视觉特性在设计中，视角是确定设计对象（仪表，字符）尺寸大小的依据。三、视力与视度4.2视觉特性2视力

视力（视敏度）：是眼睛分辨物体细节能力的一个生理尺度，用临界视角的倒数来表示，即：视力=1/临界视角（临界视角单位分）3视度

视度：视觉感觉清晰的程度。影响视度的因素：1、适当的亮度

试验表明：1/π×10－5cd/m2人眼能感觉到，增加亮度越清晰，疲劳感越少，超过1/π×104cd/m2，灵敏度反而下降。

4.2视觉特性2、物体的尺寸相同距离，物体的尺寸大的视度高。3、物体与背景的亮度对比临界亮度差：人能辨别对象与背景的最小亮度差。临界对比：临界亮度差与背景亮度之比，视力较好的人的临界对比0.01。4.2视觉特性4.2视觉特性按物体的辨认效果，即辨认的清晰程度和辨认速度，分为以下4个视区：中心视区最佳视区有效视区最大视区4视区视区

中心视区最佳视区有效视区最大视区范围铅垂方向水平方向

1.5～3°

1.5～3°视水平线下15°上10°，下30°20°30°120°上60°，下70°辨认效果辨认形体最清楚在短时间内能辨认形体需集中注意力，才能辨认形体可感到形体存在，但轮廓不清楚4.3照度对作业的影响图6在环境中影响工作者的视觉工效的参数

一、照度与疲劳4.3照度对作业的影响照明差容易引起视觉疲劳，如图图7视觉疲劳与照度的关系4.3照度对作业的影响照度/lx最初及最后5min阅读眨眼次数

10

100

100035～6071.535～4631.436～398.3最后5min眨眼次数增加百分数(%)表1照度与视觉疲劳二、照明与工作效率4.3照度对作业的影响改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也可以提高识别速度和主体视觉，从而提高工作效率和准确度，达到提高产品质量的效果。图8生产率与照度的关系4.3照度对作业的影响改善照明所产生的效果（日本照明协会）4.3照度对作业的影响研究表明：在临界照度值以下，随着照度的增加，工作效率迅速提高；在临界照度值以上，增加照度对工作效率的提高影响很小，或根本无所改善；当照度提高到使人生产眩光时，会降低工作效率。图9被试人员对各种照度的满意程度4.3照度对作业的影响三、照明与事故事故的数量与工作环境的照明条件有关。在适度的照度下，可以增加辨色能力，减少识别物体色彩的错误率，增加物体的立体感，扩大视野，防止事故的产生。图10事故与室内照度的关系4.3照度对作业的影响四、照明与情绪五、结论改善工作环境的照明，可以改善视觉条件，节省工作时间；提高工作质量，减少废品；保护视力，减轻疲劳，提高工作效率；减少差错，避免或减少事故，有助于提高工作兴趣，改进工作环境。工作环境的照明，影响人的情绪，影响人的兴奋性和积极性，从而影响人的工作效率。一、环境照明的工效学总体原则

设计时最大限度的利用自然光，尽量防止眩光，增加照度的稳定性和分布的均匀性。照度均匀性，不宜过高或过低，以适当的明亮感，利于人体活动的安全。工作面比非工作面的照度要高，以形成适当的差别。避免直射，眩光。光源具有较好的显色性，利于保护视觉和人们的心理健康。4.4工作场所照明二、照明的方式

工业企业建筑物的照明通常采用自然照明、人工照明和混合照明。4.4工作场所照明图11企业照明方式自然照明人工照明天然采光设计，就是利用日光的直射、反射和投射等性质，通过各种采光口设计，给人以良好的视觉和舒适的光环境。图12～13

人工照明设计就是利用各种人造光源的特性，通过灯具造型设计和分布设计，造成特定的人工光环境。人工照明按照射范围分为一般照明（全面照明），局部照明，综合照明和特殊照明。4.4工作场所照明一般照明（全面照明）：不考虑特殊的局部需要而照亮整个被照面积而设置的照明,如图15。4.4工作场所照明局部照明：增加某一地方亮度而设置的照明，如图16。综合照明：由局部照明与全面照明相结合的照明，如图17。特殊照明：如彩色照明、方向照明等照明的配光方式：4.4工作场所照明图18照明配光方式三、光源的选择

首先考虑自然光，辅助人工照明。人工照明应选择接近自然光的人工光源，荧光灯优于白炽灯。

选择显色性指数较好的光源，不宜选用有色光源。显色性指数表示物体在待测光源下变色和失真的程度，反映了光源所表现物体性质的程度。4.4工作场所照明光源显色指数Ra光源显色指数Ra白色荧光灯66荧光水银灯44日光色荧光灯77金属卤化物灯65暖白色荧光灯59高显色金属卤化物灯92高显色荧光灯92高压钠灯29水银灯32氙灯9420％51％4.4工作场所照明表光源的显色性分组及应用范围显色性组别显色指数范围应用示例优先采用允许采用1ARa≥90颜色匹配医疗诊断―――1B90>Ra≥80办公室医院印刷、油漆和纺织工业、精密加工工业―――280>Ra≥60工业生产办公室360>Ra≥40粗加工工业工业生产440>Ra≥20―――粗加工工业四、眩光及其防控措施1、眩光

当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时，人就感觉刺眼，这种光线成为眩光。分为：直射眩光、反射眩光和对比眩光。4.4工作场所照明图19光源位置的眩光效应3、防控措施

限制光源亮度小于16x104cd/m2，采取合适的配光方式；合理分布光源，将眩光光源布置在微弱眩光区以外；光线转为散射；通过变换光源或工作面的位置，避免反射眩光；通过选择材质和涂色来降低反射系数；适当提高环境亮度，减少亮度对比。4.4工作场所照明2、眩光的视觉效应

使暗适应破坏，工作区的视觉效率降低，产生视觉不适感和分散注意力，引起视觉疲劳，视力降低，影响工作效率等。4.4工作场所照明

五、照度分布

照度的分布应均匀：场内最大、最小照度分别与平均照度之差小于等于平均照度的1/3。

照度的均匀主要是在于灯具的布置解决。边行灯至场边的距离应保持在L/2～L/3之间。4.4工作场所照明六、亮度分布

亮度的分布应均匀：视野范围内的观察对象、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150～300lx时，视野内的亮度差别对视觉工作的影响比较小。表4-6为室内亮度比最大允许值。条件观察对象与工作面之间（书、桌）

办公室、学校

工厂3：15：120：1观察对象与周围环境之间光源与背景一般视野内各表面之间40：180：110：120：140：1一、国家照度标准4.5照明标准1992年《视觉工效学原则室内工作系统照明》GB/T13379-92;2004年12月开始施行《工业企业照明设计标准》GB50034-2004;主要是根据劳动生产率及单位产品的成本来选择照度标准。

表4-7生产车间工作面与邻近周围照度作业面照度值/lx作业面邻近周围照度值/lx≥750500300（一般情况）≥200500300200与作业面照度相同4.5照明标准（1）下列条件，照度标准可以提高一级。视觉要求较高的精细作业场所，眼睛至识别对象距离大于500mm（精密仪表加工、精密制造）。连续长时间紧张的视觉作业（主控制室）。识别移动对象，要求识别时间短促而辨认困难。作业精度要求较高，且产生差错会造成重大损失时。（2）下列条件，照度标准可以降低一级。进行很短的作业。作业精度或无关紧要。建筑等级和功能要求较低。4.5照明标准二、照明标准值推荐

针对居住建筑、公共场所、工业建筑、公共建筑都有相关的照明标准值表4-8标准。一、照明设计

照明设计包括光源设计与布置，利用或防止表面反射，降低眩光的方法，以及选择执行任务所需的照明标准。1、自然光

防止光线直接照射到工作面。工作人员避免面对窗户，以降低明视比。采用可调窗户来降低自然光的亮度。4.6照明环境的设计、改善和评价2、灯具安排的基本原则灯具不应出现在工作人员的视野内。所有的灯具应安置阴影或眩光屏遮装置，控制亮度200cd/m2。光源至眼睛与所产生的角度应大于30°。荧光灯光管的排列方向宜与视线成直角。使用较多的低功率灯具，代替较少的高功率灯具。避免在设备、操作机床、工作台、控制盘的表面涂装反射性的颜色。4.6照明环境的设计、改善和评价图21办公室内用具和其它表面的反射率4.6照明环境的设计、改善和评价二、照明环境的综合评价

光环境指数综合评价方法GB/T12454-1990《视觉环境评价方法》，考虑多项影响人的工作效率和心理舒适的因素，来评价光环境。1、问卷；2、按权重计算项目评分；3、总的光环境指数S；4、评价结果与质量等级。4.6照明环境的设计、改善和评价效果显著！项目编号n评价项目状态编号m可能状态选择注释说明1第一印象1好2一般3不好4很不好2照明水平1满意2尚可3不合适,令人不舒服4非常不合适,看作业有困难步骤一问卷表3眩光感觉1毫无感觉2稍有感觉3感觉明显,令人分心或令人不舒服4感觉严重,看作业有困难4亮度分布

1满意2尚可3不合适,令人分心或令人不舒服4非常不合适,影响正常工作项目编号n评价项目状态编号m可能状态选择注释说明5光影1满意2尚可3不合适,令人不舒服4非常不合适,影响正常工作6颜色显现1满意2尚可3显色不自然,令人不舒服4显色不正确,影响辨色作业问卷表7光色1满意2尚可3不合适,令人不舒服4非常不合适,影响正常作业8表面装修与色彩1外观满意2外观尚可3外观不满意.令人不舒服4外观非常不满意,影响正常工作项目编号n评价项目状态编号m可能状态选择注释说明9室内结构与陈设1外观满意2外观尚可3外观不满意.令人不舒服4外观非常不满意,影响正常工作10同室外的视觉联系1满意2尚可3不满意,令人分心或令人不舒服4非常不满意,有严重干扰感,或有严重隔离感问卷表步骤二项目评分及统计项目编号n项目权值W(n)状态编号m状态分值P(m)所得票数V(n,m)项目评分S(n)计权后项目评分S(n)W(n)光环境指数SS(n)W(n)/ΣW(n)11.010210350410021.0102103504100步骤三评价为了便于分析和确定评价结果，该方法中将光环质量按光环指数的范围分为四个质量等级，其质量等级的划分及其含义见下表。视觉环境指数SS=00<S≤1010<S≤50S>50质量等级1234意义毫无问题稍有问题问题较大问题很大思考题1、工业企业建筑物的照明有几种形式？人工照明按灯光和照射效果是怎样分类的？如何选择照明方式？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10080表4-8居住建筑的标准照度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20060表4-9公共场所的标准照度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0.75m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50080表4-10工业建筑的标准照度电话站、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1