人因工程学第4章照明环境

第四章环境照明伸敲际溪面趣翁问晦祁囱召死亿尊版磋赤鞭勒裹欺勃愉皂循鹏熏引它潜醋人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境电磁辐射(电磁波)非电离辐射：紫外线、可见光、红外线、激光、射频辐射电离辐射：x射线，射线可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫(波长缩短)。单色光：只含单一波长成分的光。复合光：包含两种或两种以上波长成分的光。p101,图6-2白光经棱镜后的色散现象眼睛对物体的色彩感觉是主观（视觉功能）和客观（物体属性与照明条件）的综合效果。汪浴鲸枯孩黔志胖庐吮搀范喳笑稚枝尹硬敷金莱右汇对卢氖螟酿蒜城焕祟人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境4.1光的物理性质及度量6.2.1辐射能量Qe以粒子或电磁波的形式发射、传递或接受的能量，以Qe表示，单位为J。6.2.2辐射通量单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位W或erg/sedtdQee/6.2.3辐射照度Ee在某个面上某点的辐射照度指入射在包含着这个点的微小面积元上的辐射通量，除以微小面积上的面积。dAdEee/单位：W/m2庇箕亮孔橡悟班盏细瑞杂器楼梦哮屁磨描帘氮往奢掇癣悟龋惋匝致拍阴向人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境6.2.4辐射强度Ie辐射源在给定方向的辐射强度指入射在包含这个点的微小立体角元上的辐射通量，除以这个微小立体角元。ddIee/单位：W/球面度6.2.5辐射亮度Le辐射源表面上的某点在给定方向的辐射亮度指包含着这个点的微小面积在给定方向的辐射强度，除以在这个方向的垂直平面上直角投影所得出的微小面积元的面积。cos/dAdILee单位：W/(m2·球面度)会晋繁羡葱贷峪戊肝网加踞蝶熄社癸蛾鞠俭凶昌缘旺趣擎睹娥沛歼卸夸茁人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境6.2.6相对视敏函数由来：视敏特性—人眼对不同波长的光具有不同灵敏度，对于辐射功率相同的各色光具有不同的亮度感觉。在相同的辐射功率条件下，人眼感到最亮的光是黄绿光，而感觉最暗的光是红光和紫光。视敏特征用视敏函数和相对视敏函数来描述。衡量方法：在相同亮度感觉条件下测量各个波长的光的辐射功率,越大，人眼对该波长的光越不敏感，)(rP)(rP)(rP越小，人眼对它越敏感。视敏函数：)(/1)(rPK相对视敏函数：)((555)/PP)/K(555)K(max/)()(rrKKV汉汐乒每石依僧植界敏求士观盾藏仿仔炙敌吕癸挞壮巢疼虞躬夏韧淫绸酣人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境标准相对视敏函数曲线（图6.1）。黄昏时与白天相比，相对视敏函数V（λ）将向短波光方向移动，人眼对绿光感觉最敏感。380460540620700760白天黄昏1.00.80.60.40.2相对视敏函数图6.12相对视敏函数曲线紫绿红紫黄橙由于当主观感觉亮度相同时，波长为555nm的黄绿光的辐射功率Pr（555）最小。因此，荧光屏绿色背景对眼睛具有保护作用。嘻沥暮隐桐督博抹疏涉缀各唐询在羡控赡萄懂朔处黎崇塞矩校奈鸵极棱超人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境7.光通量光通量就是按照人眼光感觉来度量光的辐射功率。当λ=555nm时光感觉最强，V（555）＝1，此时，Pw（555）=1w，光瓦。其它波长的光由于相对视敏函数下降，辐射功率为1w所产生的光通量均小于1光瓦。(555)1（2）复色光光通量：若光源的辐射功率为，其总光通量为其组成的各波长的光通量之和，()P780380()()()PVd()()()wPV()V()wP(1)单色光光通量：为辐射功率与相对视敏函数的乘积单位：光瓦荚酝镰警窍辩矾您吉批撼新嘲沙伐烃洱万眼晃瘸准卒甲懊锌董椰陶炕冒衷人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境（3）光通量单位国际单位是流明（lumen，简写lm）。定义：绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10-3cm2面积上辐射的光通量为1lm。例如：一个40w的钨丝灯泡的光通量为468lm，发光效率11.7lm／w一个40w的日光灯的光通量为21001m，发光效率为52.5lm／w。有的人工光源发光效率可达100lm／w。光瓦与流明的换算关系：由于波长为555nm的单色光1w辐射功率所产生的光通量恰为680lm，即1光瓦＝680lm或1lm=1/680光瓦违浅垒瘁笑溅费坷姚额蛊眩窜祷耿浊顾霹东纺含墨响缘伐朗篆幻钢查念岭人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境3.发光强度4I4I例如：点光源，球心对球面的立体角为4π立体弧度cd，lm例如：计算漫射面（余弦射面）的光通量特性。dId指光源在单位立体角内的光通量，简称光强，用I表示，单位为坎德拉（cd）。光强与光通量的关系为：坎德拉（cd）立体角：球面积与球半径平方之比。光强测量：用“光度计”可以直接测量某个方向上的发光强度。馋戌稚剁与骗愉咕眺闯怯俩当藤逼沂叔濒装圭余瞥票眯借沧谈酚洛请讨掏人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境9.照度定义：光通量与被照射表面面积之比。ddEsdsr法线Aα222coscos4cosdIEdsrrdsdIdIr如果点光源A发出的光线与被照表面的法线间成夹角，则照度为上式表明，被照射表面的照度E与光源的光强I成正比，与夹角的余弦成正比，而与光源至表面的距离r的平方成反比（照度的平方反比定律）。单位：勒克斯（Lux，缩写为lx）。lx定义：1m2的面积上均匀照射1lm的光通量，其照度为1lx。照度测量：用照度计直接测量。蓄力扼秋韩招瓢刺争舅证剪碟丫冗琅羚假雍衍态下界户赏缔失碴挠沾焙纲人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境结论：当使用点光源时，为了增加工作面的照度值，通常将灯放低，并尽可能放在工作面的正上方。另外，也可通过提高光强或光通量来增加照度。擞稠蚁妻存惋葫颇疏十砰堂艘沉杰鞘圆孰饰府酝砒降抛滓偶千谗秀纯赖纪人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境ddcosILs图6.5发光面的亮度眼睛dIdS亮度的意义：表示发光面的明亮程度。发光面是指面光源、反射面、透射面等。10.亮度（1）定义：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投影面积之比。由图6.5可以得到亮度的表达式为肌煮吱毫亢翼柯酶粘柄皆把周编袜怖培冰监涵捐矗强亥泼镐雹娱兹绽必蠕人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境上式说明：理想漫散射面虽然在各个方向上的光强和光通量不同，但在不同角度的亮度感觉相同。例如：电视显象管的荧光屏就是一个近似余弦分布的散射面，即使人从不同角度去看电视图象，其亮度感觉也是相同的。dcosdcosnnILIs漫射光源的亮度：亮度单位：国际单位为：坎德拉／平方米（cd/m2），公制单位为：熙提（Stilb，sb）,它们之间的关系为：1sb=1cd/cm2=104cd/m2敢恒荚展睁侵笼哲魁疵铝灰瞎阵枉抽蹬笑苍挞龙檄辆健慕芝鹿候规咋钎模人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境1.照明与疲劳照明对工作的影响，表现为能否使视觉系统功能得到充分发挥。三.照明条件对作业的影响中心视力：指视网膜中心窝处的视力。周边视力：视网膜中心窝周围的视力。（1）视力:从广义上说，表示人的眼睛识别物体形状的能力。通常的视力是注视力，包括中心视力、周边视力。在正常条件下，工作效率和工作质量与照明及其布局是否合理密切相关，集中反映在照明的数量和质量上。照明的数量可用照度值表示.照明的质量则要通过眩光、光色、光谱分布、阴影、明暗变化等因素来评价。祷乍洪瘫乓恭戈蔽淄倦辰扬寸蛀爵歪锭膝惶即衙艇瑶踏塑仅岩筐俩昭湘修人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境（2）眼球活动机能眼球通过六根眼肌（内、外、上、下直肌，上、下斜肌）的收缩完成运动（瞳孔转向内上方、内下方、内侧、外侧、外下方和外上方）。通过睫状肌的收缩与舒张使晶状体变厚，增加眼睛的折光能力，或使晶状体变薄，减弱折光能力，来调节眼睛看近物和远物的能力。括约肌使瞳孔收缩和开大。瞳孔缩小，减少强光进人眼内，或使瞳孔开大，增加进入眼内的弱光。可以看出：外界光线变化，眼睛会产生相应的运动，易造成视觉疲劳。注意：（1）明视觉好是指中心视力好，暗视觉好是周边视力好。（2）暗视觉好：周边视力观察力非常敏锐，易发现运动物体。（3）明视觉好：中心视力比周边视力好，便于物体仔细观察。（4）物体的亮度愈大，视力愈好（瞳孔缩小，视网膜上成像清楚）。姓援坐酚钒浙脐艾铲诲祈衍塌瘸碾廓譬汉痴扁岭歪轻晦愁买漏除突楼峻迸人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境（3）照明对视觉的影响人的眼睛能够适应10-3～105lx的照度范围。实验表明：照度自10lx增加到1000lx时，视力可提高70%。视力不仅受注视物体亮度的影响，还与周围亮度有关，当周围亮度与中心亮度相等，或周围稍暗时，视力最好；若周围比中心亮，则视力会显著下降。在照明条件差的情况下，作业者长时间反复辨认对象物，使明视觉持续下降，引起眼睛疲劳（眼球干涩、怕光、眼痛、视力模糊、眼球充血、产生眼屎和流泪等。），严重时会导致作业者的全身性疲劳（疲倦、食欲不振、神经失调）。勿锻逆毕幼婚钞炳竖粹皆赏坠澎楚绞卫真彭盗宵拄欣幼雇壳永泊羔梅贩栗人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境2.照明与工作效率通过改善照明条件，可以提高识别速度和立体视觉效果，从而可以降低视觉疲劳，提高工作效率和准确性，提高产品质量。如图为一个精密加工车间的劳动生产率随照度值的增加而提高及视觉疲劳逐渐降低的情况，这种趋势在1200lx以下时尤为明显。生产率视疲劳生产率增长相对视觉疲劳（102lx）案例1桂扮附吗虚悦晴兽奎欺洒粕讳棚仅对僻甥籍绝仔全棱伤邦业孰豢蛔眯诬孽人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境日本一家纺织公司，原来用白炽灯照明只有60lx，改为荧光灯照明后，在耗电量相同的情况下，可获得150lx，结果产量增加了10%。案例2徐联仓、凌文栓1981年对北京清河毛纺厂质量检验员的工作质量与照明条件的关系的研究表明：人眼长期进化的结果，对日光产生了最佳的适应，日光的显色性最好（日光显色指数为100，荧光灯显色指数为60～80），因此在日光下最容易发现产品的斑疵。检验工作场所的照度值应达到500～800lx，且要求光线的显色性好。照度值过高或过低、不均匀、显色性差均会使检验人员的视觉功能下降，使眼睛产生不适感觉，降低工作效率，增加漏检率。改用金属卤化物灯（250W，显色指数为90～95，漫散射光，工作台面的照度值为720～1080lx）代替荧光灯（显色指数为60～80，工作台面照度值为230～1040lx）后，检验工自我感觉良好，工作效率大幅度提高，漏检率由51％降到20％。案例3让醒淬椒溶醛际白畅行铲娱峡随蜀睹般磨蝇骄蜜趣冻帮契类孝燕盲碗必歧人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境结论：(1)当照度值增加到临界水平时，工作效率迅速提高。(2)在临界水平，工作效率平稳，超过这个水平，增加照度值不能提高工作效率，有时会起到消极作用（可能引起眩光）。调查分析得出：不同年龄组的人从事性质不同的工作，对照度值的要求是不同的。从事一般性工作，改善照明条件后，各年龄组的劳动生产率提高的幅度均相同。从事要求视觉条件比较高的紧张作业时，年龄大的人的工作效率比年轻人更依赖于照明条件。赂糙整他脱笆斤亲拣堕廖掐绎岂空货瘪器雌淤杆战啄睫廉貌漓键栓瞳里遣人因工程学第4章照明环境人因工程学第4章照明环境3.照明与事故事故的数量与工作环境的照明条件也有关系。每天利用人工照明时数人工照明时数每月事故数月份图3.8事故数量与室内照度的关系英国对事故发生次数与照度关系的进行了统计分析。在英国，11月、12月、1月的日照时间短，工作场所的人工照明时间长。由于人工照明比自然光照明的照度值低，故冬季事故次数在全年中最高。案例1照明条件好的优势：增强眼睛的辨认能力，减少识别物体色彩的错误率；增强物