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关注教室黑板与课桌面亮度比 2012/8/27 11:28:16
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关注教室黑板与课桌面亮度比
Focusing on luminance ratios of chalkboard and desk in the classroom

陈超中 韩冰
Chen Chaozhong & HAN Bing

[国家灯具质量监督检验中心  国家电光源质量监督检验中心(上海) 上海时代之光照明电器检测有限公司 上海 200233]
China National Luminaire Supervision Testing Center (CLTC), National Center of Supervision & Inspection on Electric Light Source Quality (Shanghai), Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd.(SALT, Shanghai, 200233

摘  要:本文从视觉舒适性角度,强调教室黑板与课桌面亮度比的重要性。根据黑板与课桌面亮度比的要求,对“白色”黑板与“黑色”黑板作了比较与分析,得出“白色”黑板的照明效果既有利于视觉舒适又节能明显的结论。

关键词:视觉舒适性;黑板与课桌面亮度比;黑板;作业亮度

Abstract: Based on the angle of human visual comfort, this paper mainly focuses on the importance of luminance ratios of chalkboard and desk in the classroom. According to the requirements of luminance ratios of chalkboard and desk in the classroom, “white” chalkboard and “black” chalkboard is studied and compared, the research result shows that ”white” chalkboard can offer a more effects of visual comfort and significant energy saving than ”black” chalkboard.

Keywords:  visual comfort; luminance ratios of chalkboard and desk; chalkboard; task luminance

        国外教室一般使用“白色”黑板,我国现在中小学教室普遍使用“黑色”黑板或“茶绿色”黑板。就视觉舒适度而言,应对教室黑板与课桌面亮度比加以规定。使用“白色”黑板有其道理,而且有节能的功效。

一、视觉舒适性之亮度比的一般原则

       教室与办公室属于同一类型,就视觉舒适度而言,办公室作业面亮度与周围亮度比等方面的一般原则同样适用于教室。办公室中作业面亮度与周围亮度差过大的话,可引起视觉适应问题或者在极端情况下的眩光。相反,如果亮度差太小的话,周边会出现平淡和枯燥。确保视野的亮度比在10:13:1范围内,这些影响是可以避免的。


       视觉作业本身与其直接背景(即桌子)之间的亮度比应小于3:1,但大于1:1

      一些推荐亮度见表1。办公室写字台表面的亮度推荐值为100 cd/m2~300 cd/m2,办公室顶棚表面亮度推荐值为100 cd/m2~300 cd/m2,办公室的相面四周墙面亮度推荐值为50 cd/m2~150 cd/m2。


       采用表2列出的反射率,上述的推荐范围可以满足。



二、教室黑板与课桌面亮度比

       在通常的视野内,各种表面的亮度必须保持在允许的限值范围内。当眼睛注视在作业面上时,建立适应水平。当眼睛从一个亮度(如一本书)移到另一个亮度(黑板),必须适应新的水平。如果两个水平之间的差大,对于眼睛调节到新情形需要一段时间,它可能需要建立新的适应。如果差是很大的,可能经历不舒适和疲劳。

       为了良好的视觉性能和舒适性,通常直接观看的任何表面的亮度不应大于作业面亮度的5[2](图1)。无论其在房间中的位置,应没有大的区域的亮度小于作业面亮度的1/3。根据视觉舒适性和性能,直接邻近视觉作业面的表面亮度比视觉周边的更远表面的亮度更关键。直接邻近视觉作业面(如课桌)的表面的亮度不应超过作业面亮度,但应至少有作业面亮度的1/3 在视觉周边,邻近表面之间亮度差应保持尽可能小。



       表3160个教室测量数据为例,说明所测教室的黑板与课桌面亮度及其比值的情况。


      从表3可以看出,有23.13%教室的黑板亮度小于课桌面亮度的1/3,有1.88%教室的黑板亮度大于课桌面亮度的5倍。课桌面亮度小于表1推荐100 cd/m2亮度的教室达到97.5%

三、从需要的被照表面的照度计算亮度

      在整个视野内,提供低的亮度比的一般方法是限制灯具的亮度和开窗的亮度,提高所有室内表面的亮度。增加表面亮度的两种方法是增加表面的反射率和增加在表面上的照度。

      被照面上的出光度与照度的关系式有:

M=ρE…………………………………(1

式中:M被照面上的出光度,单位lm/m2;

      ρ为被照面上的漫反射率,小于1的系数;

       E被照面上的照度,单位lx,

上式是仅在反射面具有漫反射特性(等亮度面)时才成立。

被照面上的出光度与该表面亮度的关系式有:

M=πL…………………………………(2

式中:M被照面上的出光度,单位lm/m2;

      L该表面亮度,单位cd/m2。

关系式(2)仅在表面的反射特性符合漫反射特性或等亮度面时才成立

由关系式(1)和关系式(2),得到:

ρE=πL,即

L=ρE/π…………………………………(3

    由关系式(3)式,就能计算教室中学生眼睛看到各种物体表面的亮度如下:

     对于“白色”课桌,假定反射率75%

     1)假如为普通教室,课桌面照度达到300 lx, 根据关系式(3),课桌面亮度=300 lx×75%÷π≈72 cd/m2,1/3课桌面亮度=24 cd/m2,学生在普通教室中的适应亮度为72 cd/m2;

     2)假如为美术教室,课桌面照度达到500 lx,根据关系式(3),课桌面亮度=500 lx×75%÷π≈120 cd/m2,1/3课桌面亮度=40 cd/m2,学生在普通教室中的适应亮度为120 cd/m2。

     对于“黑色”黑板,假定反射率5%,假如教室“黑色”黑板照度达到500 lx,根据关系式(3),“黑色”黑板亮度=500 lx×5%÷π≈8 cd/m2。

     对于“白色”黑板,假定反射率75%:

     1) 假如教室“白色”黑板照度达到500 lx,根据关系式(3),“白色”黑板亮度=500×75%÷π≈120 cd/m2;

     2)假如教室“白色”黑板照度达到200 lx,根据关系式(3),“白色”黑板亮度=200×75%÷π≈48 cd/m2,仍然不低于美术教室1/3课桌面亮度40 cd/m2。既满足视觉舒适性关于教室课桌面与黑板亮度比的要求,“白色”黑板上200 lx相当于“黑色”黑板上500 lx的照度水平,明显地节能。

     这是现在国外教室使用“白色”黑板的缘故。我们国内的教室为什么不使用“白色”黑板,何乐而不为呢?

四、结论

     1)在教室照明中视觉舒适性而言,应关注黑板与课桌面亮度比;

     2)根据教室黑板与课桌面亮度比的要求,“白色”黑板比“黑色”黑板更好;

     3)从照明节能效果看,“白色”黑板比“黑色”黑板更明显。

五、参考文献

     [1] 《光源原理与设计(第二版)》,周太明 周详 蔡伟新编著,复旦大学出版社 200612月第二版第一次印刷;

     [2] THE IESNA LIGHTING HANDBOOK NINTH EDITION;

     [3] LIGHTING MANUAL Philips Lighting fifth edition

     [4] CIE S 008/E-2001 Lighting of Indoor Work Places

     [5] GB 50034-2004建筑照明设计标准。



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