第四章 照明环境(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工 作 环 境,（照 明 环 境）,主要内容,三,、,照明对作业的影响,四、,照明标准,二、视觉特性,一、,光的物理性质及度量,五、,照明设计,人,通过视觉从外界获得信息，效率与质量同人机环境照明有直接关系。同时，维持基本的人的视觉功能也有赖于环境照明，即作业环境中的光环境。光环境包括自然采光和人工照明。利用自然界的天然光源，解决作业场所的照明叫天然采光。利用人工制造的光源来解决作业场所照明的叫人工照明。自然光线均匀、光质好、照度大、节约资源。因而，应尽可能利用自然光。,一、光的物理性质与度量,1,、光的物理性质：,光（亦称可见光）通常被定义为能引起视觉的电磁波。,太阳辐射多种波长的电磁波，其中只有波长为,380,780nm,的电磁波可以为人眼所感知。,1,、光通量,光通量是最基本的光度量,，是指光源在单位时间内光辐射能量的大小。它是根据人眼对光的感觉来评价的辐射通量。例如，一个,200W,的白炽灯比,100W,的白炽灯要亮得多，也就是发出光的量多。,光通量的单位为流明（,lm,）。国际照明委员会规定，绝对黑体在铂的凝固温度下，从,5.30510,-3,cm,2,面积上辐射出的光通量为,1lm,。,二、光的度量,2,、发光强度,光源在单位立体角内发出的光通量，称为发光强度。,光强用来表示发光体在不同方向上光通量的分布特性。如图所示，,S,为点光源发光体，它向各个方向辐射光通。若在某个方向上取微小立体角,d,在此立体角内所发出的光通量为,dr,，则两者的比值即为该方向上的发光强度，即：,光强在数值上等于单位立体角内所辐射的光通量，其单位为坎德拉，简称坎（,cd,）。,1,坎德拉（,cd,）,=,流明（,lm,）,/,球面度（,sr,）。,3,、亮度,指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比，亮度的单位为坎,德拉,每平方米（,cd/m,2,），也称为尼特（,nt,) .,亮度也可以用每单位面积的发光面积表示,各种物体表面的亮度,物体,亮度（,nt,）,荧光灯（,65W,）,1000,窗户的表面,1000-4000,桌面的白纸,70-80,桌面,40-60,荧光屏的亮边,70,荧光屏的暗边,4,屏幕背景,5-15,4,、照度,照度是被照单位面积上所接受的光通量，用,E,表示，单位为勒克思,（,lx,）。,1,个勒克思表示在,1,平方米面积上均匀分布,1,流明光通量的照度值。,照度用来表明被照面上照明量的大小，在照明系统设计中，常用照度值规定照明的标准值。以被照场所光通的面积密度来表示。其计算式为：,E=,/S,照度受被照物体与光源的距离及夹角的影响，它们之间的关系为：,I,为发光强度，单位为,cd, d,表示光源到被照物体表面距离，单位,m,，,表示光线在被照物表面的入射角。,测定工作场所的照度，可以使用光电池照度计,环境条件,照度（,Lx,）,黑夜,0.01-0.1,月夜,0.02-0.2,阴天室内,5-50,阴天室外,50-500,晴天室内,100-1000,晴天室外,2000-100000,夜晚室内照明,50-500,读书所需照明,50,各种环境条件下的照度强度,（,6,）反射比,不同表面吸收色光的程度不同，一个灰暗的表面所吸收的光更多，反射的光更少。有时我们也可以用反射比来比较不同物体表面的亮度。,由一表面所反射回来的光通量（即亮度）与照射到此表面的光通量（即照度）两者之比称为反射比。,二、视觉特性,1,、,明暗视觉与色彩视觉,眼睛具有明暗视觉和色彩视觉。色彩视觉是明视觉过程，它产生于锥状细胞的红敏细胞、绿敏细胞和蓝敏细胞，大脑根据三种光敏细胞的光通量的比例决定人眼的色彩视觉。,2,、,明适应与暗适应,适应是视觉适应周围环境光线条件的能力。当外界光线亮度发生变化时，人眼的感受性也随之发生变化，这种感受性对刺激发生顺应性的变化叫做适应。,适应分暗适应和明适应。,暗适应与明适应过渡曲线,引起人眼光感觉的最小亮度随暗适应时间而变化的曲线。暗适应曲线主要表示人眼视网膜上参加工作的视锥细胞与视杆细胞数量的转变过程，即转入工作的视杆细胞逐渐增加的过程。,双眼静视野,(a),垂直面内视野,(b),水平面内视野,正常人双眼的综合视野在垂直方向约为,130(,视水平线上方,60,，下方,70),，,在水平方向约为,180(,两眼内侧视野重合约,60,，外侧各,90),，,在垂直方向,6,和水平方向,8,范围内的物体，映像将落在视网膜的最敏感部分,黄斑上，而在垂直和水平方向均为,1,5,范围内的物体，映像将落在黄斑中央,中央凹部分，映像落在黄斑上的物体，看得最为清晰，因此，该区域称为最优视野,。,双眼静视野,色觉视野,(a),垂直面内视野,(b),水平面内视野,不同颜色对人眼的刺激有所不同，所以视野也不同。图中给出垂直和水平方向的几种色觉视野范围，白色视野最大，其次为黄、蓝色，绿色视野最小。,5,、视 度,（,视觉感觉清晰的程度,）,适当的亮度,物体要有一定的亮度，才能在视网膜上成像。,物体的尺寸,物体的视角越大，越能看清楚。,物体和背景的亮度对比,眼睛能辨别背景上的对象必须具备两条件之一：,1,）对象与背景颜色不同。,2,）在亮度上有差别。,三、,照明对作业的影响,1,、照明与疲劳,看书疲劳和照度,:,不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明,照度,/,lx,10,100,1000,最初及最后,5min,阅读眨眼次数,35,60,35,46,36,39,最后,5min,眨眼增多百分数,71.5,31.4,8.3,不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明,从中可以看出，看书后眨眼的次数随照度值的增加而减少，说明视觉疲劳减少。,2,、照明与工作效率,良好光环境的作用,生产率、视疲劳与照度的关系,图中为一精密加工车间，随着照度值由,370lx,逐渐增加，劳动生产率随之增长，视觉疲劳逐渐下降，这种趋势在,1200lx,以下很明显。,3,、 照度与事故的关系,事故数量与室内照度的关系,图中所示为事故次数和季节的关系。由于,11,月、,12,月、,1,月的白天很短，工作场所人工照明时间增加，和天然光相比，人工照明的照度值较低，故在冬季内事故次数最高。,四、照明的标准,照明标准是照明设计和管理的重要依据，由于人的眼睛对人的敏感区域很大，所以严格说，照明标准并不是人的视觉要求的最低水平，而是考虑人的视觉、生产力、电力成本等因素的综合性的结果,。,我国于,2004,年,12,月开始施行,工业企业照明设计标准,GB50034-2004,，,本节将介绍国家标准以及推荐照明资料。,天然采光标准值,视觉工作分级,工作精确度,被识别物体尺寸,mm,室内天然光标准,Lx,I,特别精细工作,D5.0,25,房间的照明标准,房间类型,照明标准,（,Lx,）,设计室,100,阅览室,75,办公室、会议室,50,医务室,50,托儿所,30,食堂,30,单身宿舍,30,浴室，厕所,10,通道，楼梯间,5,美国和德国的部分照明标准 （,Lx,）,工作种类,德国标准,美国标准,简单的装配工作,250,320,精确的装配工作,1000,5400,非常精确的装配工作,1500,10800,简单的车床工作,250,540,精细的车床工作,500,5400,非常精细的车床工作,1000,10800,技术绘图,1000,2200,书记、办公室工作,500,1600,工厂照明的推荐值 （,Lx,）,工作种类,局部照明,一般照明,超精细工作,1000-5000,50-100,精细工作,普通工作,300-1000,100-300,40-80,100-200,30-60,50-100,粗糙工作,50-100,20-40,办公室，学校等场所照明的推荐值,（,Lx,）,类型,照度,办公室,制图、打字、计算,一般办公室,会议室,、接待室,200-400,100-200,50-100,学校,图书室、制图室、黑板,普通教室、实验室,100-200,50-100,住宅,学习室、工作室,会客室、卧室、厨房,100-300,100,旅馆,会客室、谈话室,大厅,走廊、厕所,100-200,50-100,30-60,商店,一楼,二楼以上,地下,200-500,150-300,200-400,四、照明的设计,1,、照明方式,照明方式性影响照明质量，且关系到投资及费用支出。选择何种照明方式，与工作性质及工作点的分布疏密有关。工作场所人工照明方式一般可分为以下三种：,一般照明,，也叫全面照明。它是指不考虑特殊的局部需要，为照亮整个被照面积而设置的照明。它适用于对光线投射方向没有特殊要求，工作点较密集，或者作业时工作点不固定的场所，采用这种照明方式，使作业者的视野亮度一样，视力条件较好，工作时感到愉快。这种照明方式耗电较多。,局部照明,。局部照明是指增加某一指定地点的照度而设置的照明。由于它靠近工作面，可减少电的消耗，获得高的照明。使用这种方式照明要注意直接眩光和使周围变暗的影响。,综合照明,。综合照明是指工作面上照度由一般照明和局部照明共同构成的照明。一般照明与局部照明对比过强使人感到不舒服，对作业效率有影响，其比例以,1,：,5,为好。综和照明是一种最经济的照明方式常用于要求照度高，或有一定的投光方向，或固定工作点分布比较稀疏的场合。,2,、光源选择,（,1,）自然照明与人工照明,作为光源，自然光是最理想的。但受到自然条件的影响。因此，在作业环境内常常要用人工光源作为补充照明。采用人工照明可使工作场所保持稳定的光量。,人工照明应选择接近自然光的人工光源。在人工照明中，萤光灯优于白炽灯。工作地照明不使用有色光线。,光源的显色性是指由光源所表现的物体性质，采用“一般显色性指数”作为定量评价指标。显色指数表示物体在待测光源下“变色”和“失真程度。,同一颜色的样品在不同的光源下，使人眼产生不同的色感，而在日光下物体显现的颜色最准确。,一般以日光或接近日光的人工光源作为标准光源，其显色性最优，将其显色指数,Ra,用,100,表示，其余光源的显色指数均小于,100.,（,2,）直接光与间接光、透射光,直接光,以光束的形式直接照在加工的物件上，故物件向光部分明亮，背光部分黑暗，过度的对比将产生眩光。只有在照明较高、对比度较低的情况下才推荐采用直接光。,间接光,是光源将其更多的光投射到天花板或墙上，然后反射到墙上。这个系统要求墙壁和天花板的颜色要淡。间接光产生分散的光因此没有阴影。它可使照明度很高而无眩光。,透射光,是光线经散光的透明材料使光线转为漫射。漫射光线可减轻阴影和眩光。,（,3,）眩光,当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时，人们就感到刺眼，影响视觉，这种刺眼的光线叫眩光。,眩光按产生的原因可分为三种：,直接眩光、反射眩光和对比眩光,。直接眩光是由明亮的光源直接照射眼睛引起的，直接眩光与光源位置有关。反射眩光是光线经过一些光滑物体表面反射到眼部引起的。对比眩光是物体与背景明暗相差太大而引起的。,眩光的视觉效应主要是使人的眼睛的暗适应遭到破坏，产生视觉后像，使工作区的视觉效率降低，产生视觉不适应感和分散注意力，引起视疲劳，长期下去会损坏视力。,直接眩光与光源位置有关,光源的相对位置对视效的影响,眩光源对视效的影响程度与视线和光源的相对位置有关,防止和控制出现眩光的措施主要有,：,限制光源亮度。,合理分布光源。,光线转为散射,对于反射眩光，通过变换光源的位置或工作面的位置，使反射光不处于视线内,适当提高环境亮度，减少亮度对比,（,4),照度分布,被照空间的照度应均匀或比较均匀，照度均匀的标志是：场内最大、最小照度分别与平均照度之差小于等于平均照度的,1,3,。,（,5),亮度分布,视野内的观察对象、工作面和周围环境之间最好的亮度比为,5,：,2,：,1,，最大允许亮度比为,10,：,3,：,1,。如果房间照度水平不高，例如不超过,150,300,lx,时，视野内的亮度差别对视觉工作的影响比较小。,（,6,）照度时间上的均匀性,比静态对比更能引起不快的是视力范围内照明的有节奏的变化。,生理研究已经表明，当,1 : 5,的两个亮度水平不停地交换时，人的视力效果下降的程度等价于把照明强度从,1000lx,降到,30lx,。,为了避免照明强度的波动，应尽量做到：,1,）把运动中的机器尽量地隔起来；,2,）使视线主轴的明亮程度和颜色尽量相等；,3,）提前采取措施避免光源的闪烁。,本章思考题,:,1,、照明条件与作业效率和视疲劳有何种关系？是否照度越高，作业效率越高？,2,、按光源与被照物的关系，光源分为几种？,3,、什么是眩光,?,如何产生的？有何危害？怎样防止和控制眩光？,4,、简述声波的频率、波长和声速这三个重要物理量，并说明其具体含义？,5,、简述声压级、响度级与声级的关系？,6,、噪音对人体生理机能和心理有哪些影响？,7,、如何控制噪音？如何进行听力保护？,8,、简述振动对人体的生理和心理影响？,9,、如何进行振动控制？,