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    學術論壇

    中小學教室健康照明設計與應用研究

    發布時間:2022-02-15 13:53:11

    中小學教室健康照明設計與應用研究

    阮程1,黃耀偉1,汪洋1,2

    (1.長春希達電子技術有限公司,吉林長春 130103;2.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所,吉林長春 130103)

      要:我國兒童青少年的近視問題日益嚴重且低齡趨勢明顯,已成為重大社會公共衛生問題。本文通過對目前中小學教室照明光環境測試調研,基于現行教室照明標準、規范及要求,對原有教室照明光環境進行整改設計,實現利于視覺健康的教室照明光環境。

    關鍵詞:近視問題;教室照明;光環境;視覺健康

    1. 研究背景與現狀

    光作為人類賴以生存的重要元素,潛移默化的影響和改變著人們的視覺、心理、生理和節律健康,不良的視覺光環境將嚴重威脅人們的身心健康[1-3]。2018年習總書記針對學生視力健康問題做出重要批示指出,我國學生視力呈現高發、低齡化趨勢,嚴重影響孩子們的身心健康,已成為一個關系國家和民族未來的大問題,必須高度重視,不能任其發展[4]。本文通過對北京和長春中小學教室的光環境實地調研發現,目前教室照明燈具大多以三基色熒光燈為主,存在教室課桌面、黑板面平均照度及照度均勻性、教室燈光色溫、眩光指數、頻閃等基本參數無法達到GB 7793-2010《中小學教室采光和照明衛生標準》、GB 50099-2011《中小學校設計規范》、GB 50034-2013《建筑照明設計要求》和GB/T 36876-2018《中小學普通教室照明設計安裝衛生要求》等國標基本要求[5-8],表1為標準要求指標和教室實測指標數據對比,桌面和黑板面照度和均勻度無法達到標準基本要求,長期在此光環境下工作和學習將易引起視疲勞,引發近視。

    1標準與現場測試數據對比

    標準/學校名稱

    標準號

    桌面平均照度(lx)

    桌面照度均勻度U0

    黑板面平均照度(lx)

    黑板面均勻度U0

    顯指(Ra)

    色溫(K)

    中小學校教室采光和照明衛生標準

    GB 7793-2010

    ≥300

    ≥0.7

    500

    ≥0.8

    ≥80

    3300-5500

    中小學校設計規范

    GB 50099-2011

    ≥300

    ≥0.7

    500

    ≥0.8

    ≥80

    /

    建筑照明設計要求

    GB 50034-2013

    ≥300

    ≥0.6

    500*

    ≥0.7

    ≥80

    3300-5300

    中小學校普通教室照明設計安裝衛生要求

    GB/T 36876-2018

    ≥300

    ≥0.7

    500

    ≥0.8

    ≥80

    3300-5300

    A實驗學校(長春)

    /

    169

    0.58

    160

    0.56

    77.5

    5622

    B實驗學校(北京 )

    /

    324

    0.65

    350

    0.65

    79.4

    6045

    注:*指混合照明照度,課桌面參考高度0.75m

    2. 照明設計與應用案例分析

    本文以長春市A實驗學校為例,進行教室實際光環境測試分析,根據現場勘察所得數據,通過DIALux照明設計軟件模擬,如下圖所示,選用9盞格柵型LED教室平面燈,桌面平均照度為559,均勻度為0.85。

    本項目選用的格柵型LED教室平面燈基于特定多芯片和熒光粉復合光譜精準擬合技術,將LED照明光源光譜拓寬至非可見波段,彌補目前同類產品光譜成分缺失,實現360-800nm光譜的連續和精準控制,提高視覺和心理舒適度,降低視疲勞;采用高效寬帶特定熒光粉及補償技術,解決傳統多芯片補償技術工藝復雜,低光效,高成本的技術瓶頸;通過多維光品質系統控制技術,實現無藍光和無頻閃危害;首創防眩光特定光學透鏡陣列結構,實現統一眩光值UGR<10(遠低于國標最低要求UGR<16),通過科學精準配光,增大有效光輸出,提高照度均勻度。此產品獲得第十屆吉林省照明科學技術獎-一等獎和2019高工金球獎年度創新技術與產品獎。


    照明改造前后實測數據對比表如表2所示,改造后桌面平均照度534lx,照度均勻度(最小照度/平均照度)0.81,黑板面平均照度651lx,照度均勻度0.82,均高于國標要求。改造前后現場對比圖如圖3所示,從圖中可以看出改造后桌面和黑板面照度明顯提高,光分布均勻,無不舒適眩光。



    桌面平均照度(lx)

    桌面照度均勻度U0

    黑板面平均照度(lx)

    黑板面均勻度U0

    改造前

    169

    0.58

    160

    0.56

    改造后

    534

    0.81

    651

    0.82

    3. 總結 

    本次教室照明改造項目采用高均勻度,適宜照度的教室平面燈和黑板燈,提高教室課桌面和黑板面的照度和均勻度,降低因照度和光分布均勻度不足導致的眼部不適和視疲勞,提高視覺舒適度和作業效率,降低近視發生率。

    參考文獻

    [1]趙建平,王書曉,高雅春.健康照明應用研究發展與展望[J].科學通報,2020,65(04):300-310.

    [2] 郭偉玲.LED照明技術創新和智能健康應用[J].照明工程學報,2020,31(01):7.

    [3] 關楊, 嚴永紅. 改善學生亞健康的教室環境動態照明研究進展[J]. 照明工程學報, 2019, 30(03):19-23,33.

    [4] 瞿佳,侯方,周佳瑋,郝洛西,牟同升,林燕丹,趙建平,楊樾,楊春宇,朱曉東.近視防控教室LED照明專家共識[J].照明工程學報,2019,30(06):36-40,46.

    [5] 建筑照明設計標準:GB 50034-2013 [S]. 北京:中國標準出版社,2013.

    [6] 中小學校普通教室照明設計安裝衛生要求:GB/T 36876-2018[S]. 北京:中國標準出版社,2018.

    [7] 中小學校設計規范GB 50099-2011[S]. 北京:中國標準出版社,2011.

    [8] 中小學教室采光和照明衛生標準GB 7793-2010[S]. 北京:中國標準出版社,2010.




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