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中小学教室健康照明设计与应用研究

发布日期:2021-05-07 点击次数:280

中小学教室健康照明设计与应用研究

阮程1,黄耀伟1,汪洋12

(1.长春希达电子技术有限公司,吉林长春 130103;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130103)

  要:我国儿童青少年的近视问题日益严重且低龄趋势明显,已成为重大社会公共卫生问题。本文通过对目前中小学教室照明光环境测试调研,基于现行教室照明标准、规范及要求,对原有教室照明光环境进行整改设计,实现利于视觉健康的教室照明光环境。

关键词:近视问题;教室照明;光环境;视觉健康

1. 研究背景与现状

光作为人类赖以生存的重要元素,潜移默化的影响和改变着人们的视觉、心理、生理和节律健康,不良的视觉光环境将严重威胁人们的身心健康[1-3]。2018年习总书记针对学生视力健康问题做出重要批示指出,我国学生视力呈现高发、低龄化趋势,严重影响孩子们的身心健康,已成为一个关系国家和民族未来的大问题,必须高度重视,不能任其发展[4]本文通过对北京和长春中小学教室的光环境实地调研发现,目前教室照明灯具大多以三基色荧光灯为主,存在教室课桌面、黑板面平均照度及照度均匀性、教室灯光色温、眩光指数、频闪等基本参数无法达到GB 7793-2010《中小学教室采光和照明卫生标准》、GB 50099-2011《中小学校设计规范》、GB 50034-2013《建筑照明设计要求》和GB/T 36876-2018《中小学普通教室照明设计安装卫生要求》等国标基本要求[5-8],表1为标准要求指标和教室实测指标数据对比,桌面和黑板面照度和均匀度无法达到标准基本要求,长期在此光环境下工作和学习将易引起视疲劳,引发近视。

1标准与现场测试数据对比

标准/学校名称

标准号

桌面平均照度(lx)

桌面照度均匀度U0

黑板面平均照度(lx)

黑板面均匀度U0

显指(Ra)

色温(K)

中小学校教室采光和照明卫生标准

GB 7793-2010

≥300

≥0.7

500

≥0.8

≥80

3300-5500

中小学校设计规范

GB 50099-2011

≥300

≥0.7

500

≥0.8

≥80

/

建筑照明设计要求

GB 50034-2013

≥300

≥0.6

500*

≥0.7

≥80

3300-5300

中小学校普通教室照明设计安装卫生要求

GB/T 36876-2018

≥300

≥0.7

500

≥0.8

≥80

3300-5300

A实验学校(长春)

/

169

0.58

160

0.56

77.5

5622

B实验学校(北京 )

/

324

0.65

350

0.65

79.4

6045

注:*指混合照明照度,课桌面参考高度0.75m

2. 照明设计与应用案例分析

本文以长春市A实验学校为例,进行教室实际光环境测试分析,根据现场勘察所得数据,通过DIALux照明设计软件模拟,如下图所示,选用9盏格栅型LED教室平面灯,桌面平均照度为559,均匀度为0.85。

  

图1 教室照明模拟及伪色表现图

本项目选用的格栅型LED教室平面灯基于特定多芯片和荧光粉复合光谱精准拟合技术,将LED照明光源光谱拓宽至非可见波段弥补目前同类产品光谱成分缺失,实现360-800nm光谱的连续和精准控制,提高视觉和心理舒适度,降低视疲劳采用高效宽带特定荧光粉及补偿技术,解决传统多芯片补偿技术工艺复杂,低光效,高成本的技术瓶颈;通过多维光品质系统控制技术,实现无蓝光和无频闪危害;首创防眩光特定光学透镜阵列结构,实现统一眩光值UGR<10(远低于国标最低要求UGR<16),通过科学精准配光,增大有效光输出,提高照度均匀度。此产品获得第十届吉林省照明科学技术奖-一等奖和2019高工金球奖年度创新技术与产品奖。

  

图2 获奖证书和奖牌

照明改造前后实测数据对比表如表2所示,改造后桌面平均照度534lx,照度均匀度(最小照度/平均照度)0.81,黑板面平均照度651lx,照度均匀度0.82,均高于国标要求。改造前后现场对比图如图3所示,从图中可以看出改造后桌面和黑板面照度明显提高,光分布均匀,无不舒适眩光。

  

 

 

3 照明改造前后现场对比

表2 改造前后实测数据对比表

 

桌面平均照度(lx)

桌面照度均匀度U0

黑板面平均照度(lx)

黑板面均匀度U0

改造前

169

0.58

160

0.56

改造后

534

0.81

651

0.82

3. 总结 

本次教室照明改造项目采用高均匀度,适宜照度的教室平面灯和黑板灯,提高教室课桌面和黑板面的照度和均匀度,降低因照度和光分布均匀度不足导致的眼部不适和视疲劳,提高视觉舒适度和作业效率,降低近视发生率。

参考文献

[1]赵建平,王书晓,高雅春.健康照明应用研究发展与展望[J].科学通报,2020,65(04):300-310.

[2] 郭伟玲.LED照明技术创新和智能健康应用[J].照明工程学报,2020,31(01):7.

[3] 关杨, 严永红. 改善学生亚健康的教室环境动态照明研究进展[J]. 照明工程学报, 2019, 30(03):19-23,33.

[4] 瞿佳,侯方,周佳玮,郝洛西,牟同升,林燕丹,赵建平,杨樾,杨春宇,朱晓东.近视防控教室LED照明专家共识[J].照明工程学报,2019,30(06):36-40,46.

[5] 建筑照明设计标准:GB 50034-2013 [S]. 北京:中国标准出版社,2013.

[6] 中小学校普通教室照明设计安装卫生要求:GB/T 36876-2018[S]. 北京:中国标准出版社,2018.

[7] 中小学校设计规范GB 50099-2011[S]. 北京:中国标准出版社,2011.

[8] 中小学教室采光和照明卫生标准GB 7793-2010[S]. 北京:中国标准出版社,2010.

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