照明工程中的眩光及其評(píng)價(jià)方法
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-08-06
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1 引言
出色的照明設(shè)計(jì)、先進(jìn)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(gè)令人十分頭痛的問題。
什么是眩光?為什么會(huì)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(duì)比，以致引起不舒適的感覺或降低觀察細(xì)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(huì)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(huì)暫時(shí)失去視看能力。
眩光使視覺功能降低的機(jī)理可以這樣來(lái)理解：由眩光源發(fā)出來(lái)的光，在視網(wǎng)膜方向上散射，形成一個(gè)明亮的光幕， LED置換工程，疊加在清晰的場(chǎng)景像上。這個(gè)光幕具有一個(gè)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(duì)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(gè)目標(biāo)，國(guó)內(nèi)資訊，注視點(diǎn)以外一定空間的物體也能看見，這個(gè)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(rèn)范圍。
靜態(tài)下，雙眼水平視野可達(dá)160度，垂直視野可達(dá)50度。而在運(yùn)動(dòng)的車輛中，駕駛員的動(dòng)視野大小與車速有關(guān)。車速越快，注意點(diǎn)向遠(yuǎn)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(dòng)視野為100度;車速70km/h，水平動(dòng)視野為65度;車速100km/h，照明方案，水平動(dòng)視野為40度。垂直動(dòng)視野，即駕駛員視線在垂直方向的視認(rèn)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(duì)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(gè)物體只有在獲得一定的亮度對(duì)比時(shí)才能被看見。
(2) 亮度對(duì)比C(luminance contrast)：
C=⊿L/Lb =∣Lo-Lb∣/Lb
式中，⊿L——識(shí)別對(duì)象亮度與背景亮度之差;
Lo——識(shí)別對(duì)象亮度(cd/m2);
Lb——背景亮度(cd/m2)。
亮度對(duì)比有“正對(duì)比”和“負(fù)對(duì)比”之分。當(dāng)物體亮度高于背景亮度時(shí)是正對(duì)比;當(dāng)物體亮度低于背景亮度時(shí)是負(fù)對(duì)比。
(3)臨界(閾值)對(duì)比度Ct(threshold contrast)：
Ct = ⊿Lt /Lb
式中，⊿Lt——臨界亮度差，人眼剛能識(shí)別目標(biāo)時(shí)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(shí)際亮度對(duì)比度C與臨界對(duì)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(duì)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(huì)降低視覺對(duì)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(jī)理，分直接眩光、干擾眩光、反射眩光、對(duì)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(shí)，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(duì)比眩光(comparison glare)：
光環(huán)境中存在著過大的亮度對(duì)比形成的眩光。
3 眩光的評(píng)價(jià)方法
到目前為止，針對(duì)室內(nèi)環(huán)境、體育場(chǎng)館、機(jī)動(dòng)車道路等照明場(chǎng)合，人們已經(jīng)總結(jié)出以下四種主要的眩光評(píng)價(jià)表達(dá)式：
3.1 統(tǒng)一眩光值UGR
統(tǒng)一眩光值(unified glare rating)UGR的計(jì)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(gè)燈具的亮度(cd/m2);
ω——每個(gè)燈具發(fā)光部分對(duì)觀察者眼睛所形成的立體角(sr);
P——每個(gè)單獨(dú)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(qiáng)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(diǎn)的位置指數(shù)坐標(biāo)
系統(tǒng)(R，T，H)，對(duì)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(jiǎn)單的立方體形房間的一般照明裝置設(shè)計(jì)，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(duì)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(duì)稱配光;
(5) 坐姿觀測(cè)者眼睛的高度通常取1.2m，站姿觀測(cè)者眼睛的高度通常取1.5m;
(6) 觀測(cè)位置一般在縱向和橫向兩面墻的中點(diǎn)，視線水平朝前觀測(cè);
(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(gè)表面之間的墻面。
3.2 眩光值GR
室外體育場(chǎng)地的眩光值(glare rating)GR的計(jì)算：[5]