照明工程中的眩光及其評價方法

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-08-06

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 1 引言

　　出色的照明設(shè)計、先進的照明設(shè)備，讓我們享受到了照明帶給我們的舒適和便利。但眩光(glare)問題，一直是個令人十分頭痛的問題。

　　什么是眩光?為什么會產(chǎn)生眩光?怎樣降低、甚至消除眩光呢?

　　眩光：由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對比，以致引起不舒適的感覺或降低觀察細部或目標(biāo)的能力的視覺現(xiàn)象。[5]

　　眩光是一種不良的視覺現(xiàn)象，它會使人感到刺眼，引起眼睛酸痛、流淚、視力降低，口碑，甚至可能會暫時失去視看能力。

　　眩光使視覺功能降低的機理可以這樣來理解：由眩光源發(fā)出來的光，在視網(wǎng)膜方向上散射，形成一個明亮的光幕， LED置換工程，疊加在清晰的場景像上。這個光幕具有一個等效光幕亮度(equivalent veiling luminance)，家用照明，其作用相當(dāng)于使背景亮度增加，對比度下降，使人產(chǎn)生眩光感，并且難以看清目標(biāo)。

圖1 人眼與眩光

　　2 與眩光相關(guān)的名詞釋義

　　(1) 視野(visual field)：

　　眼睛注視一個目標(biāo)，國內(nèi)資訊，注視點以外一定空間的物體也能看見，這個空間范圍稱為視野。視野分水平視野和垂直視野，反映人眼在水平方向和垂直方向的視認范圍。

　　靜態(tài)下，雙眼水平視野可達160度，垂直視野可達50度。而在運動的車輛中，駕駛員的動視野大小與車速有關(guān)。車速越快，注意點向遠伸展，視野就越小，恒光電器，周圍景物就難以看清楚。

　　交通心理學(xué)研究表明，車速40km/h，水平動視野為100度;車速70km/h，水平動視野為65度;車速100km/h，照明方案，水平動視野為40度。垂直動視野，即駕駛員視線在垂直方向的視認空間，通常為30度。

　　受人眼視差和較差照明條件的影響，人眼在暗環(huán)境下對顏色的正確分辨能力是很差的。因此，視覺分辨能力取決于物體與其背景在亮度上的差異。一個物體只有在獲得一定的亮度對比時才能被看見。

　　(2) 亮度對比C(luminance contrast)：

　　C=⊿L/Lb =∣Lo-Lb∣/Lb

　　式中，⊿L——識別對象亮度與背景亮度之差;

　　Lo——識別對象亮度(cd/m2);

　　Lb——背景亮度(cd/m2)。

　　亮度對比有“正對比”和“負對比”之分。當(dāng)物體亮度高于背景亮度時是正對比;當(dāng)物體亮度低于背景亮度時是負對比。

　　(3)臨界(閾值)對比度Ct(threshold contrast)：

　　Ct = ⊿Lt /Lb

　　式中，⊿Lt——臨界亮度差，人眼剛能識別目標(biāo)時目標(biāo)與背景間的亮度差。

　　(4)可見度水平VL(Visibility Level)：

　　目標(biāo)與背景的實際亮度對比度C與臨界對比度Ct的比值。

　　VL=C/Ct=⊿L /⊿Lt

　　眩光按影響程度分為不舒適眩光和失能眩光。

　　(5)不舒適眩光(discomfort glare)：

　　是指在視野內(nèi)使人們的眼睛感覺不舒適的眩光，但并不一定降低視覺對象的可見度。這種眩光也稱為心理眩光。

　　(6)失能眩光(disability glare)：

　　是在視野內(nèi)使人們的視覺功能有所降低的眩光。它是一種會降低視覺對象的可見度，建筑照明，但并不一定產(chǎn)生不舒適感覺的眩光。

　　眩光按其形成機理，分直接眩光、干擾眩光、反射眩光、對比眩光。

　　(7)直接眩光(direct glare)：

　　由視野中，特別是在靠近視線方向存在的發(fā)光體所產(chǎn)生的眩光。

　　(8)干擾眩光(disturbance glare)：

　　當(dāng)非觀看物體方向上存在發(fā)光體時，由該發(fā)光體引起的眩光。

　　(9)反射眩光(glare by reflection)：

　　由視野中的反射引起的眩光，特別是在靠近視線方向看見反射像所產(chǎn)生的眩光。

　　(10)對比眩光(comparison glare)：

　　光環(huán)境中存在著過大的亮度對比形成的眩光。

　　3 眩光的評價方法

　　到目前為止，針對室內(nèi)環(huán)境、體育場館、機動車道路等照明場合，人們已經(jīng)總結(jié)出以下四種主要的眩光評價表達式：

　　3.1 統(tǒng)一眩光值UGR

　　統(tǒng)一眩光值(unified glare rating)UGR的計算：[5]

        

　　式中，醫(yī)院led照明，Lb——背景亮度(cd/m2);

　　La——觀察者方向每個燈具的亮度(cd/m2);

　　ω——每個燈具發(fā)光部分對觀察者眼睛所形成的立體角(sr);

　　P——每個單獨燈具的位置指數(shù)。

　　以上各參數(shù)應(yīng)按下列公式和規(guī)定確定：

　　1) Lb=Ei /π

　　式中，Ei——觀察者眼睛方向的間接照度(Lx)。

　　2) La =Ia/A·cosα

　　式中，恒光，Ia——觀察者眼睛方向的燈具發(fā)光強度(cd);

　　A·cosα——燈具在觀察者眼睛方向的投影面積(m2);

　　α——燈具表面法線與觀察者眼睛方向所夾的角度(°)。

　　3) ω=AP /r2

　　式中，AP——燈具發(fā)光部件在觀察者眼睛方向的表觀面積(m2);

　　r —— 燈具發(fā)光部件中心到觀察者眼睛之間的距離(m)。

　　4) 古斯位置指數(shù)P應(yīng)按圖2生成的H/R和T/R的比值由位置指數(shù)表確定。

圖2 以觀察者位置為原點的位置指數(shù)坐標(biāo)

　　系統(tǒng)(R，T，H)，對燈具中心生成H/R和T/R的比值。

　　統(tǒng)一眩光值UGR的應(yīng)用條件：

　　(1) UGR適用于簡單的立方體形房間的一般照明裝置設(shè)計，LED天花燈，不適用于采用間接照明和發(fā)光天棚的房間;

　　(2) 適用于燈具發(fā)光部分對眼睛所形成的立體角為0.1sr>ω>0.0003sr的情況;

　　(3) 同一類燈具為均勻等間距布置;

　　(4) 燈具為雙對稱配光;

　　(5) 坐姿觀測者眼睛的高度通常取1.2m，站姿觀測者眼睛的高度通常取1.5m;

　　(6) 觀測位置一般在縱向和橫向兩面墻的中點，視線水平朝前觀測;

　　(7) 房間表面為大約高出地面0.75m的工作面、燈具安裝表面以及此兩個表面之間的墻面。

　　3.2 眩光值GR

　　室外體育場地的眩光值(glare rating)GR的計算：[5]