教室灯具的照明质量分析与研究.pdf

知识长廊摘要院为了满足教室光环境的照明要求袁采用合理的教室照明灯具非常有必要遥 本研究对灯管型尧格栅型和微晶型 3 种主流教室照明灯具进行对比袁 首先分析其配光曲线和发光角度的光学性能特点袁其次对 3种不同类型教室灯具的照明质量进行分析和对比袁总结得出不同光学方案的优缺点袁最终提出教室照明灯具的优化设计方向袁 即采用格栅型或微晶型教室灯袁通过对灯具进行合理的排布安装袁能达到较好的教室光环境袁从而保护学生的视力健康遥关键词院教室光环境曰灯具曰照明质量曰光学方案引言我国儿童青少年的近视率越来越高袁 已经呈现低龄化和重度化的发展趋势遥 为了更好地保护学生的视力健康袁 加强儿童青少年的近视防控工作袁教育部等八部门联合发出叶综合防控儿童青少年近视实施方案曳的通知袁要求严格按照普通中小学校尧中等职业学校建设标准袁落实教室尧宿舍尧图书馆渊阅览室冤等采光和照明要求袁使用利于视力健康的照明设备遥教室作为学生长时间学习的场所袁 光环境质量的好坏直接影响学生的视力健康遥 为了满足教室光环境的照明要求袁 采用合理的教室照明灯具是非常有必要的遥 2023 年以来袁全国各地中小学校积极响应近视防控工作的号召袁抓紧对学校教室进行灯光改造遥 目前教室照明灯具根据光学主要采用的有 3 大类院一是以灯管结合反射罩的教室照明灯具曰 二是以 LED 光源结合格栅防眩方案的教室照明灯具曰 三是以 LED 光源结合微晶板方案的教室照明灯具遥 教室光环境改造难点在于维持平均照度尧照度均匀度尧统一眩光值渊UGR冤满足国家标准要求遥本文将对以上 3 种类型的教室照明灯具的照明质量进行分析和研究袁得出不同光学方案的优缺点袁并给出教室照明灯具的优化设计方向遥教室光环境评价指标为了更好地评价教室光环境照明质量袁住房和城乡建设部尧原卫生部等部门陆续发布相关标准袁如 GB 50034要2013 叶建筑照明设计标准曳尧GB50099原2011叶中小学校设计规范曳尧GB 7793要2010叶中小学校教室采光和照明卫生标准曳尧 国家推荐性标准 GB/T 36876要2018 叶中小学校普通教室照明设计安装卫生要求曳遥 其中 GB/T 36876要2018综合了以上几份标准要求袁对桌面维持平均照度尧照度均匀度和眩光等都提出了具体要求袁参数要求较为完善遥 本文将依据 GB/T 36876要2018 标准要求进行测试和对比分析袁具体教室光环境照明指标如表 1 所示1遥教室灯具的照明质量分析与研究颜稳萍表 1 教室光环境照明指标要求56知识长廊评价光环境的主要参数有维持平均照度尧照度均匀度和统一眩光值渊UGR冤袁其值将直接体现教室整体光环境的舒适度袁 也是直接影响学生视力健康的 3 个主要参数遥 目前国内教室照明相关标准对教室的桌面维持平均照度均要求不低于300lx袁桌面照度均匀度不低于 0.7袁而统一眩光值UGR 主要分为有不高于 19 和不高于 16 两种主流限值遥 由于眩光过大会引起人眼的不舒适袁长时间处于高眩光的状态下会使视觉功能下降袁 从而影响学生的专注力和学习效率袁 因此教室光环境照明对眩光的要求越来越高袁 更多团体标准和地方标准均要求 UGR 不高于 16遥教室照明灯具光学性能针对目前在中小学校较为常见的 3 种类型教室灯具进行光学性能测试袁 光学性能主要包括配光曲线尧光通量尧光束角等参数袁结果如表 2 所示遥从以上常见教室灯具性能可以发现 1 号样品采用的是灯管方案袁灯管发光角度较大遥 为了提高学习区域的有效照明效率袁通过增设反射罩将背后的光线反射到学习区域袁 发光角度 C0/C180 为136.4毅袁C90/270 为 113.9毅袁 配光曲线呈大圆形袁灯具对大角度光线并没有进行约束曰2 号样品采用的LED 光源具有发光面积小尧角度大尧效率高及寿命长等特点袁LED 光源发出的光线经过乳白扩散板进行均匀扩散后袁再经过格栅板对大角度的光线进行压制袁因此灯具的发光角度较小袁配光曲线呈类椭圆形曰3 号样品同样采用 LED 光源袁 不同在于LED 光源发出的光线经过带有凸透镜结构的微晶表 2 常见教室灯具光学性能57板袁微晶板具有较好的折射效果袁可有效将发光角度缩小到 C0/C180 为 95.3毅袁C90/270 为 100.5毅袁有效抑制了大角度光线遥教室照明光环境质量测试通过对比分析以上 3 种不同类型教室灯具的光学特性发现袁 光学性能的差异将直接影响教室照明质量参数袁如桌面维持照度尧照度均匀度和眩光等遥 本文选取 3 间教室空间大小相近袁教室空间尺寸约 9m伊7m伊3.4m袁教室分别采用灯管型尧格栅型和微晶型 3 种不同类型灯具袁 灯具数量均为 9盏袁按灯具安装说明进行排布安装2遥教室依据 GB/T 5700要2008 叶照明测量方法曳进行测试袁 普通教室按标准规定的中心布点法对教室的课桌区域进行布点袁 距离前排课桌的前沿与前方黑板的水平距离为 2.2m渊讲台区域冤以外均作为教室课桌区域袁课桌区域按 2m伊2m 正方形网格进行划分袁测试点为正方形网格的中心点袁测试点数量为 9 个 渊3伊3冤袁 如图 1 所示遥 使用 KonicaMinolta 色彩照度计 CL-500A 在测试点位置进行照度测试袁测试高度为课桌面高度 0.75m袁测试结果如表 3 所示遥知识长廊从课桌面的维持平均照度及照度均匀度对比可知袁灯管型教室灯维持照度为 252lx袁照度均匀度为 0.60袁两项指标均不能满足标准要求遥 造成不合格原因主要是由于灯具本身通过反射罩进行反射袁光线损耗较大袁发光效率低袁同时灯管型教室灯发光角度大袁 有效照明较低曰 格栅教室灯基于LED 光源高光效的优势袁 通过合理的光学设计提高有效照明袁 使维持平均照度和照度均匀度均达到较好的效果袁其维持平均照度均为 412lx袁照度均匀度均 0.87曰 微晶教室灯采用导光板和微晶结构袁其灯具效率更高袁维持平均照度为 501lx袁照度均匀度为 0.85袁 从现场亮度效果来看微晶教室灯会显得更加明亮袁 主要原因是微晶教室灯的光学效率较高遥为了更好地分析对比教室灯具在不同位置的UGR 值情况袁本文将模拟学生在不同位置上以不同视角对教室统一眩光值进行测试遥 测试时使用LMK Mobile Advanced 现场亮度及眩光测试设备进行 UGR 测试袁 该设备同时搭配 Labsoft 软件能够准确地对现场亮度照片进行图像分析和计算袁测试 UGR 准确度高袁大大提高检测效率3遥考虑到讲台方向黑板灯的影响眩光会比较高袁 所以测试点位置均布置在学生上课区域袁 测试点布置于教室后方两个边角和三面墙面的中点袁 眩光测试点布置如图 2 所示遥 测试时测试设备角度以正对教室中心袁水平向前袁为了尽可能将全部灯具纳入眩光考核袁测试仪器应尽可能地靠近墙面袁将仪器放置于距离墙面距离 0.5m 远的位置袁测试高度模拟学生坐姿高度 1.2m 进行测试袁教室不同位置统一眩光值实测结果如表 4 所示遥表 3 课桌面维持平均照度及照度均匀度图 1 课桌区域测试点布置图58知识长廊从表 4 可以看出灯管型教室灯统一眩光值已经超出 GB/T 36876-2018 标准中 UGR臆19 的限值袁UGR 最高值达到了 19.6袁 可见灯管实际造成的眩光是比较严重的遥 其灯具表面亮度较高袁对大角度光线并没有很好的控制袁 因此整体眩光值都偏高曰格栅型教室灯则表现出较好的防眩光效果袁UGR 最大才 13.4袁最小达到了 11.9袁格栅型防眩效果最佳袁 其格栅对大角度光线起到了很好的限制作用遥 同时在教室里以站立的角度平视看袁较难看到内部 LED 光源袁进一步说明灯具良好的防眩效果曰微晶型同样也是除去大角度光线袁将眩光控制在较低值袁教室灯虽然防眩效果没格栅效果好袁但 UGR 眩光最大才 14.4袁防眩效果不仅满足国标UGR臆19 的要求袁 同时满足团标和地标 UGR臆16 的要求袁防眩效果也是相当不错遥结果分析与建议通过对比分析不同类型的教室灯袁 可以发现传统灯管型的教室灯维持平均照度低尧 照度均匀度差且过度的眩光袁 已经不能满足教室舒适明亮的光环境袁 很容易造成学生视力疲劳遥 采用 LED光源的格栅型教室灯袁 通过设计光学格栅对 LED光源的光线进行遮挡和反射袁 使教室灯在满足维持平均照度和照度均匀度的效果下袁 有效将眩光控制在较低的范围袁 是目前教室灯具当中眩光控制最低的遥 另一种采用 LED 光源的微晶型教室灯通过微晶面板的折射作用袁 也实现了较好的教室光环境遥 它具有良好的防眩效果袁整体教室维持平均照度也较高遥综上所分析的结果袁 发现采用较为简易的灯管型教室灯袁往往教室光环境是不达标的遥 建议学校教室尽量采用 LED 光源的格栅型或微晶型教室灯袁并且通过对灯具进行合理地排布安装袁以达到较好的教室光环境袁从而保护学生的视力健康遥（作者单位：厦门市产品质量监督检验院）参考文献123表 4 教室不同位置统一眩光值渊高度 1.2m冤图 2 眩光测试布置图许建兴.中小学校教室照明相关标准现状分析J.中国照明电器,2021(10):35-42.程敏,陈一鸣.基于 DIALux evo 仿真的中小学校教室光环境优化设计研究J.光源与照明,2021(03):1-4.葛莉荭.LED 人工光源用于教室照明的眩光研究 J.中国照明电器,2016(07):1-4.59