中小学生阅读照明环境现场检测技术要求及方法.docx

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中小学生阅读照明环境现场检测技术要求及方法

中小学生阅读照明环境检测技术要求及方法

1　范围

本方法规定了中小学生阅读照明环境的照度、均匀度、眩光、显色性、照明功率密度限值等照明质量与节能指标，适用于中小学生经典阅读照明光环境的检测，包括普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、实验室、科学教室、计算机教室、舞蹈教室、美术教室、技术教室以及阅览室等。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T5700照明测量方法

GB50034建筑照明设计标准

GB50099中小学校设计规范

GB7793中小学校教室采光和照明卫生标准

JGJ/T119建筑照明术语标准

GB/T31831-2015LED室内照明应用技术要求

3　术语和定义

3.1　

光通量luminousflux

根据辐射对标准光度观察者的作用导出的光度量。

单位为流明（lm）。

对于明视觉：

式中：

dΦe（λ）/dλ——辐射通量的光谱分布；

V（λ）——光谱光（视）效率；

 Km——辐射的光谱（视）效能的最大值，单位为lm/W。

在单色辐射

时，明视觉条件下的Km值为683lm/W（λm=555nm时）。

3.2　

照度illuminance

表面上一点的照度是入射在包含该点的面元上的光通量除以该面元面积所得之商，即：

式中：

E——表示照度，单位为勒克斯（lx）；

dΦ——由指定点的光束元在包含指定方向的立体角dΩ内传播的光通量,单位为lm；

dA——包括给定点的光束截面积，单位为m2。

3.3　

发光强度luminousintensity

发光体在给定方向上的发光强度是该发光体在该方向的立体角元dΩ内传输的光通量dΦ除以该立体角元所得之商，即单位立体角的光通量。

单位为坎德拉（cd），1cd＝1lm/sr。

3.4　

亮度luminance

单位投影面积上的发光强度，其公式为：

式中：

L——表示亮度，单位为cd/m2；

dΦ——由指定点的光束元在包含指定方向的立体角dΩ内传播的光通量,单位lm；

dA——包括给定点的光束截面积，单位m2；

θ——光束截面法线与光束方向间的夹角。

3.5　

维护系数maintenancefactor

照明装置在使用一定周期后，在规定表面上的平均照度与该装置在相同条件下新装时所得到的平均照度之比。

3.6　

平均照度 averageilluminance

规定表面上各点的照度平均值。

3.7　

初始平均照度initialaverageilluminance

照明装置新装时在规定表面上的平均照度。

初始平均照度由规定的维持平均照度值除以维护系数值求出。

3.8　

维持平均照度maintainedaverageilluminace

照明装置必须进行维护时，在规定表面上的平均照度值。

3.9　

照度均匀度illuminanceuniformity

规定表面上的最小照度与平均照度之比，符号是U0。

3.10　

一般照明generallighting

不考虑特殊部位的需要，为照亮整个场地而设置的照明。

3.11　

局部照明locallighting

为满足某些部位（通常限定在很小范围，如工作台面）的特殊需要而设置的照明。

3.12　

混合照明mixedlighting

一般照明与局部照明组成的照明。

3.13　

眩光glare

由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。

3.14　

直接眩光directglare

由处于视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光。

3.15　

反射眩光glarebyreflection

由在视野中的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。

3.16　

不舒适眩光discomfortglare

产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光。

3.17　

统一眩光值（UGR）unifiedglarerating

它是度量室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼引起不舒适感主观反映的心理参量，其值可按CIE统一眩光值公式计算。

3.18　

闪烁flicker

因亮度或光谱分布随时间波动的光刺激引起的不稳定的视觉现象。

3.19　

频闪效应stroboscopiceffect

在以一定频率变化的光照射下，使人们观察到的物体运动呈现出不同于其实际运动的现象。

3.20　

色温colourtemperature

当光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时，该黑体的绝对温度为此光源的色温。

亦称“色度”。

单位为开（K）。

3.21　

相关色温 correlatedcolourtemperature

当光源的色品点不在黑体轨迹上，且光源的色品与某一温度下的黑体的色品最接近时，该黑体的绝对温度为此光源的相关色温，简称相关色温。

符号为Tcp，单位为开（K）。

3.22　

显色性colourrendering

与参考标准光源相比较，光源显现物体颜色的特性。

3.23　

显色指数 colourrenderingindex

光源显色性的度量。

以被测光源下物体颜色和参考标准光源下物体颜色的相符合程度来表示。

该量的符号为R。

3.24　

一般显色指数generalcolourrenderingindex

光源对国际照明委员会（CIE）规定的第1～8种标准颜色样品显色指数的平均值。

通称显色指数，符号是Ra。

3.25　

照明功率密度lightingpowerdensity

单位面积上一般照明的安装功率（包括光源、镇流器或变压器等附属用电器件），单位为瓦特每平方米（W/m²）。

3.26　

光通维持率lumenmaintenance

灯在给定燃点时间后的光通量与其初始光通量之比。

3.27　

灯具效率luminaireefficiency

在相同的使用条件下，灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比。

4　照明要求

4.1　照明标准值

4.1.1应设置一般照明和黑板照明。

4.1.2照度标准值应按照200lx、300lx、500lx、750lx四个标准分级确定。

4.1.3照明标准值应符合表1的规定。

表1照明标准值

房间或场所

参考平面

照度标准值

（lx）

统一眩光值

（UGR）

显色指数

（Ra）

均匀度

普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、阅览室

课桌面

300

≤16

≥80

≥0.7

实验室、科学教室、技术教室

实验桌面

500

≤16

≥80

≥0.7

计算机教室

机台面

500

≤16

≥80

≥0.7

舞蹈教室

地面

300

≤16

≥80

≥0.7

美术教室

作业面

500

≤16

≥90

≥0.6

黑板

黑板面

500

---

≥80

≥0.8

注1：

表中的照度标准值为教室的维持平均照度值。

注2：

上述均匀度的计算区域，对于舞蹈教室为教室地面区域；对于黑板为黑板面书写区域；对于其它教室为课桌区域，即按照《中小学校设计规范》GB50099的相关规定布置课桌椅时，最前排课桌前沿至最后排课桌后沿之间的区域，该区域的宽度为教室宽度，参见附录A。

注3：

黑板的照度标准值为混合照明照度值。

4.1.4照度标准值可根据中小学校的功能和等级要求，以表1规定的标准值为基准，按照本规范第4.1.2条规定的照度标准值分级提高一级或者降低一级。

4.1.5具有电脑或（和）电视显示终端的教室照明应选用合适的灯具安装位置及亮度控制装置，避免在电脑和电视屏幕上的反射引起失能眩光或不舒适眩光。

4.1.6具有投影幕的教室，在开启投影仪显示用途时，应能通过灯具控制使得人工照明在投影幕垂直面产生的照度不高于50lx,在课桌面产生的照度不低于100lx。

4.1.7阅读环境的相关色温应在3300K～5300K范围内。

4.1.8作业面外0.5m范围之内的作业面邻近周围的照度可低于作业面照度，但不宜低于表2的规定。

表2教室作业面邻近周围照度值

作业面照度（lx）

作业面邻近周围照度（lx）

≥750

500

500

300

300

200

≤200

与作业面照度相同

4.1.9照明设计计算照度时，维护系数应取0.8。

4.1.10设计计算照度值与照度标准值的偏差不宜超过±10％。

4.2　眩光控制

4.2.1具有电脑或（和）电视显示终端的教室，应避免照明灯光在电脑和电视显示屏幕上产生反射引起不舒适眩光。

4.2.2在正常观察方向上，在与灯具中垂线成65°以上的灯具平均亮度限值应不高于1000cd/m2。

4.2.3在满足教室照明质量指标和照明节能要求的前提下，宜增加间接照明提高顶棚的照度。

4.2.4教室应设窗帘以防止直接眩光。

4.2.5黑板照明应以耐磨无光泽的材料制成，不应对教师产生直接眩光，且不应对学生产生反射眩光。

4.3　频闪和闪烁

中小学生教室内应防止频闪效应和闪烁现象

教室照明荧光灯应使用40KHZ以上的电子镇流器。

灯具出光面应低于风扇，且应使用刚性安装。

灯具用于人员长期工作或停留场所的一般照明的LED光源和LED灯具，其光输出波形的波动深度应符合表3规定。

表3波动深度要求

波动频率f

波动深度FPF

f≤9Hz

FPF≤0.288

9Hz＜f≤3125Hz

FPF≤f×0.08/2.5

f＞3125Hz

无限制

4.4　照明节能

中小学生阅读照明环境功率密度指标符合表4的规定。

表4教室照明功率密度限值

房间或场所

照度标准值（lx）

照明功率密度限值（W/m2）

普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、阅览室

300

≤8.0

实验室、科学教室、技术教室

500

≤13.5

计算机教室

500

≤13.5

舞蹈教室

300

≤8.0

美术教室

500

≤13.5

注：

黑板照明为局部照明，黑板灯功率不计入照明功率密度值的计算。

当教室的照度标准值提高或降低一级时，其照明功率密度限值应按比例提高或折减。

5　测量方法

测试场所应没有影响测试结果的环境光；测试前，光源必须发光稳定。

照度的测量

中心布点法

5.1.1.1在照度测量的区域一般将测量区域划分成矩形网格，网格宜为正方形，应在矩形网格中心点测量照度，如图1所示。

该布点方法适用于水平照度、垂直照度或摄影机方向的垂直照度的测量，垂直照度应标明照度的测量面的法线方向。

5.1.1.1　中心布点法的平均照度按式

（1）计算：

式

（1）Eav=

∑Ei

式中：

Eav——平均照度，单位为勒克斯（lx）；

Ei——在第i个测点上的照度，单位为勒克斯（lx）；

M——纵向测点数；

N——横向测点数。

四角布点法

5.1.3.1在照度测量的区域一般将测量区域划分成矩形网格，网格宜为正方形，应在矩形网格4个角点上测量照度，如图2所示。

该布点方法适用于水平照度、垂直照度或摄影机方向的垂直照度的测量，垂直照度应标明照度的测量面的法线方向。

5.1.3.2四角布点法的平均照度按式

（2）计算：

式

（2）Eav=

（∑Eθ+2∑E0+4∑E）

式中：

Eav——平均照度，单位为勒克斯（lx）；

M——纵向测点数；

N——横向测点数；

Eθ——测量区域四个角处的测点照度，单位为勒克斯（lx）；

E0——除Eθ外，四条边上的测点照度，单位为勒克斯（lx）；

E——四条外边以内的测点照度，单位为勒克斯（lx）；

5.1.4照度均匀度按式（3）计算：

式（3）U2=Emin/Eav

式中：

U2——照度均匀度（极差）；

Emin——最小照度，单位为勒克斯（lx）；

Eav——平均照度，单位为勒克斯（lx）。

5.1.5照度测点位置、高度及推荐测量间距应符合表5的规定。

表5照度测量

房间或场所

参考平面

照度测点间距

普通教室、音乐教室、史地教室、书法教室、语言教室、合班教室、实验室、科学教室、技术教室、美术教室、舞蹈教室

桌面

2.0m×2.0m

地面

4.0m×4.0m

多媒体教室、阅览室

0.75m水平面

2.0m×2.0m

4.0m×4.0m

黑板

黑板面（垂直面）

0.5m×0.5m

5.2眩光测量

5.2.1照明场所的统一眩光值（UGR）计算

UGR应按式（4）公式计算：

式（4）

式中：

——背景亮度（

）；

——观察者方向每个灯具的亮度（

）；

——每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角（

）；

——每个单独灯具的位置指数。

式（4）中的各参数应按下列公式和规定确定：

1）背景亮度

应按式（5）确定：

（5）

式中：

——观察者眼睛方向的间接照度（

）。

此计算一般由计算机完成。

2）灯具亮度

应按式（6）确定：

（6）

式中：

——观察者眼睛方向的灯具发光强度（

）；

——灯具在观察者眼睛方向的投影面积（

）；

——灯具表面法线与观察者眼睛方向所夹的角度（°）。

3）立体角

应按式（7）确定：

（7）

式中：

——灯具发光部件在观察者眼睛方向的表观面积（

）；

——灯具发光部件中心到观察者眼睛之间的距离（

）。

4）古斯位置指数

应按图3生成的

和

的比值由表6确定。

5.2.2统一眩光值（UGR）的应用条件

5.2.2.1UGR适用于简单的立方体形房间的一般照明装置设计，不适用于采用间接照明和发光天棚的房间；

5.2.2.2适用于灯具发光部分对眼睛所形成的立体角为

的情况；

5.2.2.3同一类灯具为均匀等间距布置；

5.2.2.4灯具为双对称配光；

5.2.2.5坐姿观测者眼睛的高度通常取1.2m，站姿观测者眼睛的高度通常取1.5m；

5.2.2.6观测位置一般在纵向和横向两面墙的中点，视线水平朝前观测；

5.2.2.7房间表面为大约高出地面0.75m的工作面、灯具安装表面以及此两个表面之间的墙面。

图3以观察者位置为原点的位置指数坐标

系统（

，

，

），对灯具中心生成

和

的比值

表6位置指数表

5.2　现场色温和显色指数测量

5.3.1现场的色温和显色指数测量应采用光谱辐射计，每个场地测量点的数量不应少于9个测点，然后求其算术平均值作为该被测照明现场的色温和显色指数。

5.3.2在测量时应注意避免昼光对测量结果的影响，应避免人员挡光，测试人员不应穿着有颜色鲜艳的衣服（宜穿着白、灰和深黑色衣物）。

5.3　频闪测量

在一个开关周期内，测定一个特定波长的光通量变化曲线，根据峰值和谷值算出波动深度，波动深度FPF按式（8）计算：

式（8）FPF=100%×（A-B）/（A+B）

式中：

A——在一个波动周期内光输出的最大值；

B——在一个波动周期内光输出的最小值。

5.4　照明功率密度（LPD）测量

LPD限制是规定一个房间或场所的照明功率密度最大允许值，设计中实际计算的LPD值不得超过标准规定值，计算如式（9）：

式（9）LPD=

=

（W/m2）=

式中：

P——单个光源的输入功率（含配套镇流器或变压器功耗）（W）；

PL——单个光源的额定功率（W）；

PB——光源配套镇流器或变压器的功耗（W）；

A——房间或场所面积（m2）；

Eav——工作面上的平均照度（lx）；

ηs——光源光效；

U——利用系数，其值见厂商样本资料，一般去0.4～0.6；也可参照建筑不同功能房间和常用灯具对应的值（利用系数），见表7；

K——灯具的维护系数。

其中光源光效ηs=

，

为光源光通量（Lm），P为单个光源的输入功率（含配套镇流器或变压器功耗）（W）。

表7不同功能房间和常用灯具对应的利用系数

房间功能

灯具类型

格栅荧光灯

荧光灯灯带

荧光灯灯槽

开启式荧光灯

深照式荧光灯

普通筒灯

射灯

学校建筑

教室

0.59

0.5

-

0.7

-

-

-

阅览室

0.59

0.5

-

0.7

-

-

-

书柜

0.59

0.5

-

0.7

-

-

-

附录A

教室照明均匀度计算区域图例

教室照明均匀度计算区域