關(guān)注教室黑板與課桌面亮度比

陳超中 韓 冰

(國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 (上海)，上海時(shí)代之光照明電器檢測有限公司，上海 200233)

國外教室一般使用“白色”黑板，我國現(xiàn)在中小學(xué)教室普遍使用“黑色”黑板或“茶綠色”黑板。就視覺舒適度而言，應(yīng)對教室黑板與課桌面亮度比加以規(guī)定。使用“白色”黑板有其道理，而且有節(jié)能的功效。

1 視覺舒適性之亮度比的一般原則

教室與辦公室屬于同一類型，就視覺舒適度而言，辦公室作業(yè)面亮度與周圍亮度比等方面的一般原則同樣適用于教室。辦公室中作業(yè)面亮度與周圍亮度差過大的話，可引起視覺適應(yīng)問題或者在極端情況下的眩光。相反，如果亮度差太小的話，周邊會出現(xiàn)平淡和枯燥。確保視野的亮度比在 10∶1和3∶1范圍內(nèi)，這些影響是可以避免的。

視覺作業(yè)本身與其直接背景 (即桌子)之間的亮度比應(yīng)小于3∶1，但大于1∶1。

一些推薦亮度見表1。辦公室寫字臺表面的亮度推薦值為100 cd/m2～300 cd/m2，辦公室頂棚表面亮度推薦值為100 cd/m2～300 cd/m2，辦公室的相面四周墻面亮度推薦值為50 cd/m2～150 cd/m2。

表1 推薦的亮度

采用表2列出的反射比，上述的推薦范圍可以滿足。

表2 推薦的表面反射率

2 教室黑板與課桌面亮度比

在通常的視野內(nèi)，各種表面的亮度必須保持在允許的限值范圍內(nèi)。當(dāng)眼睛注視在作業(yè)面上時(shí)，建立適應(yīng)水平。當(dāng)眼睛從一個(gè)亮度 (如一本書)移到另一個(gè)亮度 (黑板)，必須適應(yīng)新的水平。如果兩個(gè)水平之間的差大，對于眼睛調(diào)節(jié)到新情形需要一段時(shí)間，它可能需要建立新的適應(yīng)。如果差是很大的，可能經(jīng)歷不舒適和疲勞。

為了良好的視覺性能和舒適性，通常直接觀看的任何表面的亮度不應(yīng)大于作業(yè)面亮度的5倍［2］(圖1)。無論其在房間中的位置，應(yīng)沒有大的區(qū)域的亮度小于作業(yè)面亮度的1/3。根據(jù)視覺舒適性和性能，直接鄰近視覺作業(yè)面的表面亮度比視覺周邊的更遠(yuǎn)表面的亮度更關(guān)鍵。直接鄰近視覺作業(yè)面(如課桌)的表面的亮度不應(yīng)超過作業(yè)面亮度，但應(yīng)至少有作業(yè)面亮度的1/3。在視覺周邊，鄰近表面之間亮度差應(yīng)保持盡可能小。

圖1

表3以160個(gè)教室測量數(shù)據(jù)為例，說明所測教室的黑板與課桌面亮度及其比值的情況。

從表3可以看出，有23.13%教室的黑板亮度小于課桌面亮度的1/3，有1.88%教室的黑板亮度大于課桌面亮度的5倍。課桌面亮度小于表1推薦100 cd/m2亮度的教室達(dá)到97.5%。

表3 160個(gè)教室的黑板與課桌面亮度及其比值

3 從需要的被照表面的照度計(jì)算亮度

在整個(gè)視野內(nèi)，提供低的亮度比的一般方法是限制燈具的亮度和開窗的亮度，提高所有室內(nèi)表面的亮度。增加表面亮度的兩種方法是增加表面的反射比和增加在表面上的照度。

被照面上的出光度與照度的關(guān)系式有:

式中 M——被照面上的出光度，單位lm/m2;

ρ——被照面上的漫反射比，小于1的系數(shù);E——被照面上的照度，單位lx。

上式是僅在反射面具有漫反射特性 (等亮度面)時(shí)才成立。

被照面上的出光度與該表面亮度的關(guān)系式有:

式中:M——被照面上的出光度，單位lm/m2;

L——該表面亮度，單位cd/m2。

關(guān)系式 (2)僅在表面的反射特性符合漫反射特性或等亮度面時(shí)才成立。

由關(guān)系式 (1)和關(guān)系式 (2)，得到:

即

由關(guān)系式 (3)式，就能計(jì)算教室中學(xué)生眼睛看到各種物體表面的亮度如下:

對于“白色”課桌，假定反射比75%:

1)假如為普通教室，課桌面照度達(dá)到300 lx，根據(jù)關(guān)系式 (3)，課桌面亮度=300 lx×75% ÷π≈72 cd/m2，1/3課桌面亮度=24 cd/m2，學(xué)生在普通教室中的適應(yīng)亮度為72 cd/m2;

2)假如為美術(shù)教室，課桌面照度達(dá)到500 lx，根據(jù)關(guān)系式 (3)，課桌面亮度=500 lx×75% ÷π≈120 cd/m2，1/3課桌面亮度=40 cd/m2，學(xué)生在普通教室中的適應(yīng)亮度為120 cd/m2。

對于“黑色”黑板，假定反射比5%，假如教室“黑色”黑板照度達(dá)到500 lx，根據(jù)關(guān)系式 (3)，“黑色”黑板亮度=500 lx×5% ÷π≈8 cd/m2。

對于“白色”黑板，假定反射比75%:

1)假如教室“白色”黑板照度達(dá)到500 lx，根據(jù)關(guān)系式 (3)，“白色”黑板亮度=500×75% ÷π≈120 cd/m2;

2)假如教室“白色”黑板照度達(dá)到200 lx，根據(jù)關(guān)系式 (3)，“白色”黑板亮度=200×75% ÷π≈48 cd/m2，仍然不低于美術(shù)教室1/3課桌面亮度40 cd/m2。既滿足視覺舒適性關(guān)于教室課桌面與黑板亮度比的要求， “白色”黑板上200 lx相當(dāng)于“黑色”黑板上500 lx的照度水平，明顯地節(jié)能。

這是現(xiàn)在國外教室使用“白色”黑板的緣故。我們國內(nèi)的教室為什么不使用“白色”黑板，何樂而不為呢?

4 結(jié)論

1)在教室照明中視覺舒適性而言，應(yīng)關(guān)注黑板與課桌面亮度比;

2)根據(jù)教室黑板與課桌面亮度比的要求，“白色”黑板比“黑色”黑板更好;

3)從照明節(jié)能效果看， “白色”黑板比“黑色”黑板更明顯。

［1］周太明，周詳，蔡偉新編著.光源原理與設(shè)計(jì) (第二版)，復(fù)旦大學(xué)出版社，2006年12月，第二版第一次印刷.

［2］THE IESNA LIGHTING HANDBOOK NINTH EDITION.

［3］LIGHTING MANUAL Philips Lighting fifth edition.

［4］CIE S 008/E—2001.Lighting of Indoor Work Places.

［5］GB 50034—2004.建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).