關(guān)于傳統(tǒng)黑板燈照明存在的眩光問題及分析

趙麗娜 江魏佳 倪俊贇 俞浙銘 程敏

1廣東加華美認(rèn)證有限公司上海分公司，上海200233

2中認(rèn)尚動（上海）檢測技術(shù)有限公司，上海200233

0 引言

據(jù)國家衛(wèi)生健康委在2018年6月舉行的專題新聞發(fā)布會消息，我國近視人數(shù)已超過4.5億，其中近視高發(fā)年齡段為青少年階段。數(shù)據(jù)顯示，我國大中小學(xué)生近視比例為：小學(xué)生45.7%，初中生74.4%，高中生83.3%，大學(xué)生87.7%，我國近視患病人數(shù)已居世界首位[1]。兒童青少年近視率居高不下、不斷攀升，近視低齡化、重度化日益嚴(yán)重，已成為一個關(guān)系國家和民族未來的大問題。為此，習(xí)近平總書記發(fā)表了關(guān)于學(xué)生近視問題的重要指示精神，要求切實加強新時代兒童青少年近視防控工作，緊接著教育部等八部門也印發(fā)了關(guān)于《綜合防控兒童青少年近視實施方案》的通知[2]。由此可見，關(guān)心青少年視力健康成了當(dāng)前至關(guān)重要的國家大事。

當(dāng)然，解決好問題的前提是發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該問題的原因，而影響青少年視力健康的因素有很多。當(dāng)前，青少年學(xué)生每天在教室學(xué)習(xí)的時間平均超過6h，同時這段時間的用眼強度非常高，所以良好的教室照明環(huán)境對用眼健康是非常必要的。然而，當(dāng)前教室照明光環(huán)境大多不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，照明燈具急需進(jìn)行改造優(yōu)化，尤其是黑板燈具，大多不能滿足黑板照明要求。為此，本研究重點介紹了當(dāng)前教室中黑板燈具的現(xiàn)狀并分析了存在的問題。

1 當(dāng)前黑板燈具的現(xiàn)狀

由于黑板燈具所選用的大多都是T8雙端熒光燈，而基于雙端熒光燈光源的黑板燈具在配光設(shè)計上只能采用反射原理來實現(xiàn)非對稱配光，這樣的配光結(jié)果是在C90-270面上光輸出角度偏大。為了使黑板照明達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，其安裝高度相對比較低且距黑板水平距離較大，如此安裝容易對老師產(chǎn)生直接或間接眩光，從而嚴(yán)重影響老師的課堂教學(xué)工作。

通過對上海、浙江等地區(qū)改造后的學(xué)校教室進(jìn)行摸底調(diào)研，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行燈光改造后的教室中有很大部分黑板燈的照度均勻度仍存在不合格現(xiàn)象。通過現(xiàn)場調(diào)研以及同老師交流，發(fā)現(xiàn)到黑板燈的燈光會對老師產(chǎn)生強烈的直接眩光，造成老師在上課時眼睛很不舒適，如圖1所示。老師會通過調(diào)整黑板燈原始的安裝角度來減少直接眩光，從而導(dǎo)致黑板燈的照度和照度均勻度發(fā)生改變，通過測試發(fā)現(xiàn)調(diào)整角度后的黑板照明達(dá)不到當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，尤其是照度均勻度0.8的要求，如圖2所示，黑板下半部分亮度明顯偏暗。

圖1 正常黑板燈安裝情況

圖2 調(diào)整角度后黑板燈照明效果

2 傳統(tǒng)黑板燈具配光測試結(jié)果

基于雙端熒光燈的黑板燈具大多都是采用 T8雙端熒光燈作為光源，光源直徑為26 mm，通過鋁陽極氧化鍍膜反射器來進(jìn)行反射配光處理，如圖3所示。

圖3 黑板燈實物圖

因為光源尺寸較大，而被照黑板的尺寸也較寬，所以只能采用反射的方式來進(jìn)行光學(xué)設(shè)計，這樣勢必會出現(xiàn)燈具出光口面過大，C90-270面發(fā)光角不容易控制在較小范圍內(nèi)。為了滿足黑板照度和照度均勻度的要求，黑板燈的安裝位置和反射角度的控制是黑板燈需要探討研究的難點問題，如圖4所示，d為黑板燈出光口面中心距黑版面的水平距離，h為黑板燈出光口面中心距黑板上沿的垂直距離。

圖4 教室內(nèi)黑板與黑板燈相對位置示意圖

目前，常見的黑板燈C0/180和C90/270兩個面的光強分布主要有以下幾種，見表1。C90/270面光束角范圍在36°～52°之間，對于近場黑板照明來說，燈具出光角度偏大是不利于近距離安裝的，容易造成老師處于高眩光的照明環(huán)境中，從而影響整個的課堂教學(xué)效果。

表1 目前常見的黑板燈配光

3 對不同配光方式的黑板燈測試結(jié)果的模擬計算及分析

為了充分證明黑板燈容易對老師產(chǎn)生高眩光的現(xiàn)象，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 7793—2010《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中對黑板照明的要求[3]，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5700—2008《照明測量方法》所提出的測量方法[4]，以及標(biāo)準(zhǔn)GB/T36876—2018《中小學(xué)校普通教室照明設(shè)計安裝衛(wèi)生要求》中對黑板燈具安裝距離的要求[5]，文章通過對目前常見幾家黑板燈進(jìn)行配光測試，并將測試結(jié)果IES文件按照標(biāo)準(zhǔn)要求運用DIALux軟件進(jìn)行眩光模擬計算，如圖5所示。

圖5 教室光環(huán)境模擬分析圖

模擬計算所選取的典型教室長、寬、高分別為9.0m、7.2 m、3.5 m，黑板長和寬為4.0 m和1.2 m。除了黑板燈配光不一致，其他室內(nèi)參數(shù)和教室燈參數(shù)設(shè)置均一致。UGR計算點在黑板上均勻選取30個點[4]，橫縱相鄰兩點的間距為0.4m，布點方式如圖6所示，其模擬計算結(jié)果見表2-1到表5-1，并通過對比分析選出UGR模擬計算結(jié)果最小的安裝模式，見表2-2、3-2、4-2和5-2。表中a、b、c、d分別表示黑板燈不同安裝坐標(biāo)位置，a(0.7,0.1），b(0.7,0.2)，c(1.0,0.2)，d(1.0,0.1)。

圖6 黑板上UGR布點圖

表2-1 1#黑板燈模擬計算結(jié)果

表2-2 序號b安裝模式下黑板上UGR模擬計算結(jié)果

表3-1 2#黑板燈模擬計算結(jié)果

表3-2 序號b安裝模式下黑板上UGR模擬計算結(jié)果

表4-1 3#黑板燈模擬計算結(jié)果

表4-2 序號b安裝模式下黑板上UGR模擬計算結(jié)果

表5-1 4#黑板燈模擬計算結(jié)果

表5-2 序號b安裝模式下黑板上UGR模擬計算結(jié)果

4 結(jié)論

文章通過對四款不同的黑板燈在相同的教室環(huán)境中進(jìn)行模擬計算分析，得出在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的安裝要求下[5]，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中黑板照度及照度均勻度的照明要求，但是從模擬計算的結(jié)果中可以看出，所有燈具對老師產(chǎn)生的眩光是相當(dāng)高的。眩光大小會隨著老師身高的不同而不同，身高越高，所感受到的眩光越大。另外，黑板燈具安裝越高，離黑板越近，老師所感受到的眩光越小。

通過模擬計算分析可以清晰地看到，基于雙端熒光燈的黑板燈在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的安裝要求下很難避免對老師產(chǎn)生眩光問題，否則就會引起降低黑板照明效果的矛盾。所以文章建議適當(dāng)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)中黑板燈安裝位置的限制要求，同時優(yōu)化黑板燈配光角度大小，從而達(dá)到提高教室照明中光環(huán)境優(yōu)化設(shè)計的效果。