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?現(xiàn)代教育中人們對青少年的視力問題越來越重視，所以如何科學(xué)的用眼健康也是一個(gè)必要的科研課題，其中教室作為學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境中最重要的一個(gè)地方，科學(xué)的布置一個(gè)良好的光環(huán)境是非常重要的。

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一、現(xiàn)階段國內(nèi)教室照明要求

目前在國內(nèi)，我們一般采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50034《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)于學(xué)校教室照明的條款，作為對教室照明是否合理的一個(gè)判定依據(jù)。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對學(xué)校里常見的教室類型分別提出了不同的要求（詳見下面表格）。

表1?教室照度限值

? ? ? 二、教室燈具與教室照明

為使教室光環(huán)境達(dá)到一個(gè)良好水平，我們需要做的工作主要包括兩個(gè)部分：一、選擇合理的燈具，這里合理的意思是指燈具效率高、眩光質(zhì)量等級高、配光曲線形狀合理；二、進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)分析，根據(jù)不同的教室環(huán)境進(jìn)行燈具安裝，最終使整個(gè)教室的光環(huán)境達(dá)到建筑設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

我們在選擇燈具時(shí)主要參考以下幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：

1、燈具的效率。燈具的效率簡單的說就是整個(gè)燈具所發(fā)出的光通量占燈具所有光源所發(fā)出光通量的百分比。它是衡量一個(gè)燈具是否節(jié)能的一個(gè)重要參數(shù)，燈具效率越高說明燈具越可以有效的利用光源的光通量；相反效率越低，就是越浪費(fèi)能源。

2、燈具的配光形狀。一般的小格柵燈具的配光形狀都是余弦配光，我們所測試的燈具中大部分都是余弦配光（如圖1），這種燈具最大光強(qiáng)基本是在燈下，光通量都比較集中在燈下部分，射向旁邊的光強(qiáng)很低。想要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的那種較高的照度均勻度只有增加使用的燈具數(shù)量才可以，否則就會出現(xiàn)教室亮暗間隔，照度均勻度偏低的情況。另外還有一種格柵較大的燈具，配光形狀可以做成蝙蝠翼配光（如圖2）。這類燈具最大光強(qiáng)不在燈下點(diǎn)，以圖2為例該燈具最大光強(qiáng)就在45°方向上，這種燈具相對與余弦配光燈具來說，可以使較大的區(qū)域內(nèi)的照度均勻度達(dá)到較高的水平。

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圖2

3、燈具的眩光質(zhì)量等級。從測試的結(jié)果可以看到小格柵燈具的眩光質(zhì)量等級普遍好于大格柵燈具。小格柵燈具一般都可以在500lx≤使用照度≤1000lx時(shí)，達(dá)到?A級，而大格柵燈具則多數(shù)只是在300lx≤使用照度≤500lx時(shí)，達(dá)到?A級。

? ? ? ??大格柵燈具和小格柵燈具各有優(yōu)缺點(diǎn)，在教室安裝時(shí)如何選擇合適的燈具成了關(guān)鍵。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定普通教室的照度平均值要達(dá)到300lx以上，這個(gè)對于兩種類型燈具都是很容易達(dá)到的要求，通過大規(guī)模測試后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)教室的照度平均值都超過300lx，不合格教室占總測試教室數(shù)量比例不超過2%。大格柵燈具特點(diǎn)是：均勻性好，可以在功率密度相對較低的情況下達(dá)到照度值和照度均勻度的最低要求，但是眩光偏高；小格柵燈具特點(diǎn)是：眩光控制好，但是均勻性較差，達(dá)到照度值和照度均勻度的最低要求所需要的功率密度值偏高。如何在達(dá)到平均值300lx以上的同時(shí)確保照度均勻度在0.7（注1）以上、功率密度在9W/m2（注1）以下。筆者認(rèn)為可以以小格柵燈具為基礎(chǔ)同時(shí)降低單個(gè)燈具的功率，就是使用單管小格柵燈具。在相同的功率密度情況下燈具數(shù)量可以增加一倍，燈具多了就更容易達(dá)到均勻度要求，同時(shí)小格柵本身眩光質(zhì)量等級高，不會因?yàn)闊艟邤?shù)量的增加使UGR值增加太多。

? ? ? 三、黑板燈具與黑板照明

? 相對與教室燈具，我們更加需要重視的黑板的照明，黑板燈具的難度相對教室燈具來說難度更加高，一般情況下采用兩個(gè)單管熒光燈作為教室黑板的照明燈具，而且黑板燈安裝位置、高度相對都比較固定，黑板的上下兩個(gè)邊距離黑板的距離差距很大，如何在這種條件下使黑板的照度水平達(dá)到高要求，是一個(gè)很大的問題。下面我們就用一個(gè)具體的實(shí)例來說明：

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? ? ? 圖3教室燈安裝側(cè)面圖（注2）

??如上圖3所示，為該黑板燈具在一個(gè)教室安裝的具體尺寸圖，通過計(jì)算我們可以得到從燈具中心到黑板的最上沿和最下沿兩條直線的夾角約等于35°。如果黑板燈具的絕大部分光輸出能集中在一個(gè)40°-45°夾角內(nèi)的話，我們就可以最大程度的利用燈具發(fā)揮最大作用。如圖4所示就是一個(gè)能夠合理分配光輸出的黑板燈具配光曲線圖，從圖中我們可以看到在該燈具270°-0°的方向上絕大多數(shù)光通量都集中在300°到345°這個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)（我們以50%最大光強(qiáng)的兩條光線夾角計(jì)算），而且在靠近300°附近光輸出要比靠近340°附近光輸出要少。根據(jù)圖3相關(guān)尺寸計(jì)算，黑板燈具距離黑板下沿的距離基本上是到黑板上沿距離的1.75倍，所以射向黑板下沿部分的光輸出要更多一些，這樣在黑板上的照度才會比較均勻。

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圖4

?如果黑板燈具設(shè)計(jì)的不夠合理，安裝好以后就會出現(xiàn)幾種情況:

1、光輸出過于集中，導(dǎo)致黑板的中心部分太亮而周邊部分太暗，照度的均勻度就會不合格。如圖5，該燈具的270°-0°的方向上光輸出也很集中，但是過于集中了。該燈具的光輸出基本上在30°范圍內(nèi)，很難照顧到整個(gè)黑板的上下沿，必定會出現(xiàn)一端過低黑板均勻度不合格的情況。

2、燈具的配光過于分散，中心光強(qiáng)不突出，所以造成黑板上沿太亮下沿太暗的情況，也不符合要求。如圖6，該燈具270°-0°和0°-90°光強(qiáng)變化不明顯，射向黑板上沿和黑板下沿的光強(qiáng)基本相同，安裝前面我們估算的距離1.75倍，根據(jù)照度、距離、光強(qiáng)三者之間的關(guān)系可以計(jì)算得出照度上差距是3倍左右。這樣最終得到的照度均勻度在0.5左右很難達(dá)到0.7的要求。

? ? ??3、燈具的配光形狀符合要求，但是光源總光通量過低導(dǎo)致整個(gè)黑板的平均照度連最低標(biāo)準(zhǔn)500lx的要求都達(dá)不到。?

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? ? ? ? ? ? ? ? ?圖5

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? ? ? ? ? ? ? ? ??圖6

? ? ? ? 四、結(jié)論

1、教室燈具的種類很多，沒有絕對好與壞的區(qū)分，關(guān)鍵是要把燈具和最終的使用場所結(jié)合起來，合理使用燈具才能發(fā)揮燈具的最大特點(diǎn)，揚(yáng)長避短，做到既提高照度又降低能耗。

2、黑板燈具要在設(shè)計(jì)階段就考慮到燈具的光強(qiáng)分布，要把光反射到需要它地方去。黑板燈具的燈具效率還不能真正反映出燈具實(shí)際的使用效果，還要看它的50%最大光強(qiáng)角大小是否合理。