人因工程学(王雁)第4章照明环境.ppt

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1、第四章 照明环境,本章基本要求,了解人的视觉特性；了解照明对作业的影响；掌握几种常用的照明方式，光源选择；掌握照明设计原则，了解国家照明标准；掌握照明设计要求和照明环境评价方法。,第一节 光的物理性质及度量,一、光的物理性质光是一种电磁辐射波。不同波长的光所呈现的色彩依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。只含单一波长成分的光称为单色光，包含两种以上成分的光称为复合光。所有可见波长混合起来产生白色光。,第一节 光的物理性质及度量,二、光的度量,1.光通量 单位：流明（lm）光通量是最基本的光度量，它可定义为：单位时间内通过的光量，是用国际照明组织规定的标准人眼视觉特性（光谱光效率函数）来评价的辐射通

2、量。利用光电管可测量光通量。1个40W的白炽灯辐射出的光通量一般在400lm左右，而1只40W的荧光灯辐射出的光通量一般在2100lm左右。,二、光的度量,2.发光强度 单位：坎德拉（cd）发光强度简称光强，是指光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量，常用来描述点光源的发光特性。光强与光通量之间的关系由下式表示：,例如，一个1个40W的白炽灯在各个方向上的发光强度约 为：400/12.56=32cd,二、光的度量,3.亮度 L 单位：坎每平方米（cd/m2）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。即单位面积光源表面在给定方向上的发光强度，可用亮度计测

3、量。,二、光的度量,4.照度 E 单位：勒克司（lx）照度是被照面单位面积上所接受的光通量：增加或减少光源的发光强度、改变受照物体与光源的距离、调整光源与受照体之间的夹角，均是改善受照物体表面照度的有效途径。,常见照度,使用照度计测量照度。黑夜 月夜 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 50,二、光的度量,5.反射比不同表面吸收色光的程度不同，一个灰暗的表面吸收的光更多，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

4、照度）两者之比为反射比。,第二节 视觉特性,一、明暗视觉与色彩视觉 二、明适应与暗适应 三、调节 四、视野 五、视度,眼睛的生理结构图,一、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。,二、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。急剧和频繁的适应会增加眼睛的疲劳，使视力迅速下降，因此室内照明要求均匀且稳定。,二、明适应与暗适应,用白色试标

5、在短时间内达到能看清程度所需的最低亮度界限曲线，即引起人眼光感觉的最小亮度随暗适应时间而变化的曲线。,图4-1 暗适应与明适应过渡曲线,三、调节,调节是视觉适应观察距离的能力。借助于晶状体曲率的变化来实现。改善照明条件有利于扩大调节范围，减少作业疲劳。调节近点：在看的清楚的目标不断向近处移动时，开始感到不清楚的位置。视觉工作距离不应小于3/2调节近点。,四、视野,视野是指头部和眼球不动时，眼睛正前方所能看到的空间范围。常以视角表示。视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布状况有关，可以用视野计来测定视野的范围。,图4-2 双眼静视野(a)垂直面内视野(b)水平面内视野,四、视野,不同颜色对人眼

6、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。,图4-3 色觉视野垂直面内视野(b)水平面内视野,四、视野,表4-1 黑色背景上的色觉视野,五、视度,视度是具有一定亮度的物体在视网膜上成像所引起的视觉感受的清晰程度。影响视度的因素：（1）亮度；（2）物体的尺寸；（3）物体和背景的亮度对比。,第三节 照明对作业的影响,一、照明与疲劳；二、照明与工作效率；三、照明与事故；四、照明与情绪。,一、照明与疲劳,在照明不好的情况下，人易于疲劳，尤其造成视觉疲劳。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。,表4-2 照

7、明与视觉疲劳,二、照明与工作效率,图4-5 良好光环境的作用,二、照明与工作效率,图为一精密加工车间，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。,图4-6 生产率、视疲劳与照度的关系,二、照明与工作效率,图4-7 被试人员对各种照度的满意程度,图为不同的被试人员对各种照度的满意程度，图中粗线为平均值。由图示可知，2000lx是较理想的照度，当照度提高到50001x时，因过分明亮导致满意程度下降。,三、照明与事故,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

8、值较低，故在冬季内事故次数最高。,图4-8 事故数量与室内照度的关系,四、照明与情绪,总之，改善工作环境的照明，可以改善视觉条件，节省工作时间；提高工作质量，减少废品；保护视力，减轻疲劳，提高工作效率；减少差错，避免或减少事故，有助于提高工作兴趣，改进工作环境。,明亮的光照令人愉快；眩光、反射光使人不舒服。,表4-3对阅读照度的选择,第四节 工作场所照明,一、照明方式 分为自然照明、人工照明、混合照明。人工照明按灯光照射范围和效果分为：（l）一般照明（2）局部照明（3）综合照明（4）特殊照明,二、光源选择,光源分为自然光源和人工光源。按光源与被照物的关系，光源可分为直射光源、反射光源及透射光源

9、。最大限度利用自然采光，人工光源作补充照明。人工照明应选择接近自然光的人工光源。,二、光源选择,光源的显色性是指由光源所表现的物体色的性质。为了检验物体在待测光源下所显示的颜色与在参照光源下所显示的颜色相符的程度，采用“显色指数”作为定量评价指标。,表4-5 各种光源的平均显色指数,三、眩光及其防控措施,当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时，人眼就会感到刺眼，影响视度，这种刺眼的光线叫做眩光。眩光破坏了暗适应。,图4-9 光源位置的眩光效应,积雪山地眩光,水面眩光,眩光的种类直射眩光是由强烈光线直接照射产生的。直射眩光效应与光源位置有关；反射眩光是由视野内的表面所反射光线引起的。反射眩光有

10、可能是镜面反射、散射、漫反射或者是复合式的（前面三种的复合对比眩光是物体与背景明暗相差太大所致。眩光的不利影响有三种类型：不舒服眩光产生不适感，但并不必然会干扰视觉绩效或可见度；失能眩光减弱了视觉绩效和可见度，并经常伴有不适感；致盲眩光，它是如此强烈的眩光，以致移走一段相当长的时间后还看不到什么东西。,三、眩光及其防控措施,三、眩光及其防控措施,防止和控制出现眩光的主要措施：限制光源亮度；用多个小灯泡比一个大灯泡好合理分布光源；水平视线与光源的角度应最少有30。光线转为散射；如果光源的亮度超过200cd/m2，应当按灯罩。避免反射眩光；在机器，仪器，桌面，控制台等应避免采用反光的材料和颜色。适

11、当提高环境亮度，减少亮度对比。视线内亮度对比度不应当大于1:10。,四、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。对于一般工作来说，有效工作面大体为30cm40cm，在这个有效工作面范围内，照度的差异不应大于10%。,五、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150300lx时，视野内的亮度差别对视觉工作的影响比较小。,表4-6 室内亮度比最大允许值,案例,“除 眩 车 灯”的 发 明 分 析,汽车的发明为经济的发展

12、作出了重大的贡献，同时也给人类带来了巨大的灾难。沿袭了一百多年的汽车远光灯，射出的圆锥形雪亮的直光束，射到对而驾驶员和行人的眼睛里，顿时，灯光之外的一切景物就处在一片黑暗之中，什么也看不清，这就是眩光现象。人一旦进入眩目状态，他就感觉到对而那车是直冲着自己开来的，此时他如果向左拐，就可能直撞那车;如果朝右拐，就可能撞上右边的同向车、树木和行人，或翻入右边沟中。,一位青年发明人关于车辆外部除眩照明系统的发明车用前灯装置和车体轮廓照明灯，解决了车辆防眩难题。,按照反向思维的原理，发明人把车廓灯传统的“向外照射失改为“向里照射”，发明了车体轮廓照明灯，使汽车在夜间没有路灯照射的情况下，也能显示如同白

13、昼一样的面貌。,眩光利用,在第二次世界大战中具有重要战略意义的苏伊士运河，是盟军最重要的物质补给线，时刻面临着德国战机的轰炸破坏，但是运河线路长、沿边建筑物庞大，加上运输繁忙，传统的伪装方法显然很难使运河不被德军发现。有人提出了一个很好的建议：“如果你想使某一样东西不被人看见，魔术师可以帮到你”。英国人找来了一位著名的魔术师，魔术师Meskelyne沿着运河设置了许多旋转的探照灯，强烈的探照灯光线与夜色对比差异明显，夜里光顾的德军轰炸机驾驶员产生了大量眩光，再也难以发现苏伊士运河的确切位置。同时，德军轰炸机的挡风玻璃上常附着的灰尘、水珠、划痕，也对强烈探照灯光束的照射发生散射，进一步干扰了飞行

14、员的视线，英国人就这样在二战中成功地保住了苏伊士运河。,第五节 照明标准,照明标准是照明设计和管理的重要依据，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。,一、国家照度标准,照度标准值应按0.5、1、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500、2000、3000、5000lx分级。标准规定的照度值均为作业面或参考平面上的维持平均照度值。,表4-7 作业面邻近周围照度,二、照明标准值推荐,居住建筑的照度标准；公共场所照明标准值；工业建筑的一般照明标准值；公共建筑

15、一般照明标准值。,居住建筑的照度标准,公共场所照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,工业建筑的一般照明标准值,公共建筑的一般照明标准值,公共建筑的一般照明标准值,公共建筑的一般照明标准值,第六节 照明环境的设计与评价,城市夜景,第六节 照明环境的设计与评价,彩色喷泉,第六节 照明环境的设计与评价,温馨小街,第六节 照明环境的设计与评价,明亮的照明能提高人们的购买欲望,良好的照明环境能使工作人员心情愉快，提高办公效率,

16、第六节 照明环境的设计与评价,一、照明设计,光源设计与布置利用或防止表面反射降低眩光选择照明标准,一、照明设计,人工灯具,一、照明设计,一、照明设计,灯具安排的基本原则：（1）灯具不应出现在执行任务的工作人员的视野内。（2）所有的灯具应安置阴影或眩光屏遮装置，以避免光 源亮度超过200cd/m2。（3）光源至眼睛与平面所产生的角度应大于30，如果 无法改善时，灯光必须适当遮蔽。（4）荧光灯光管的排列方向宜与视线成直角。（5）尽可能使用较多低功率的灯具，取代较少高功率的 灯具。（6）避免在设备、操作机器、工作台、控制盘的表面 涂装反射性的颜色或材料。,办公室内房间和用具表面的反射率,视野内的强反射面会引起耀眼的感觉，房内反射性的表面一般都远离地板而靠近天花板。,二、照明环境的综合评价,（一）评价方法；问卷法（二）评分系统；（三）项目评分及光环境指数；（四）评价结果与质量等级。,评价项目及可能状态的问卷形式,评价项目及可能状态的问卷形式,评价项目及可能状态的问卷形式,评价项目及可能状态的问卷形式,评价项目及可能状态的问卷形式,评分系统,表4-13各个项目的权值及各种状态的分值,质量等级,表4-14 质量等级,为了便于分析和确定评价结果，该方法中将光环境质量按光环境指数的范围分为四个质量等级，其质量等级的划分及其含义见下表。,谢谢！,