人因工程学第4章-照明环境课件.ppt
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- 工程学 照明 环境 课件
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1、2022-10-42022-10-42022-10-44.1 光的物理性质及度量光的物理性质及度量 4.2 照明的影响照明的影响 4.3 工作场所的照明设计工作场所的照明设计 4.4 照明标准照明标准 4.1.1 4.1.1 光的物理性质光的物理性质光是一种电磁辐射波光是一种电磁辐射波按照波长分:按照波长分:红外光、可见光、紫外光等红外光、可见光、紫外光等按照颜色分:单色光、复合光按照颜色分:单色光、复合光 只含单一波长成分的光称为只含单一波长成分的光称为单色光单色光。包含两种以上成分的光称为包含两种以上成分的光称为复合光复合光。光的现象:反射、折射、衍射等光的现象:反射、折射、衍射等牛顿光的
2、色散实验示意图牛顿光的色散实验示意图4.1.1 4.1.1 光的物理性质光的物理性质6/59n辐射通量辐射通量4.1.2 光的度量光的度量 相对视敏度函数相对视敏度函数 v v 意义:描述在辐射通量相同的情况下,人的眼睛对意义:描述在辐射通量相同的情况下,人的眼睛对 各种不同波长的辐射所产生的各种不同波长的辐射所产生的主观感觉主观感觉。定义:定义:明视觉中明视觉中,取,取 =555.0nm =555.0nm 时为时为 v v =1=1,以,以 此为标准,得出其他波长的此为标准,得出其他波长的v v 相对值。相对值。暗视觉中暗视觉中,取,取 =490.0 nm =490.0 nm 时为时为 v
3、v!=1=1,以,以 此为标准,得出其他波长的此为标准,得出其他波长的 v v!值。值。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量 举例举例:根据多次对正常眼睛的测量可知,波长为:根据多次对正常眼睛的测量可知,波长为555nm555nm的黄的黄 绿光的绿光的 具有最大值,通常取这个最大值作为单位具有最大值,通常取这个最大值作为单位1。其他。其他 波长的光的均小于波长的光的均小于1。例如。例如 600nm 光的光的 =0.631,为了引,为了引 起与起与 555nm相等强度的视觉,所需要的辐射通量为:相等强度的视觉,所需要的辐射通量为:600=555 0.631=1.6 555 由此可知:为产生相
4、同强度的视觉,视见函数由此可知:为产生相同强度的视觉,视见函数 与所需与所需 要的辐射通量要的辐射通量 成反比。成反比。设:某一波长为设:某一波长为的光与波长为的光与波长为555nm的光产生相同视觉反应的光产生相同视觉反应所需要的辐射通量分别为所需要的辐射通量分别为和和555,则比值则比值 定义为视见函数。定义为视见函数。用用 表示,即:表示,即:555555)()()()()(10/4/2022(1)(1)光通量(光通量()光通量是最基本的光度量,它可定义为单位时间内光通量是最基本的光度量,它可定义为单位时间内辐射的能量的多少。国际上通用的法定计量单位为辐射的能量的多少。国际上通用的法定计量
5、单位为流明流明(lmlm)。利用)。利用光电管光电管可测量光通量。可测量光通量。n意义:描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的意义:描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉主观视觉强度强度。)()()(VPR公式:公式:dVP780380)()(680)((光瓦)(光瓦)(lm)4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量(2)(2)发光强度(发光强度(I I)发光强度简称光强,是指光源在发光强度简称光强,是指光源在单位立体角单位立体角内发出的光通内发出的光通量,单位为量,单位为坎德拉坎德拉(cdcd)。光强与光通量之间的关系由下式表)。光强与光通量之间的关系由下式表示:示:IddI光源均匀光源均匀
6、光源不均匀光源不均匀意义:意义:描述光源发出的光通量在空间一定空间范围内的分布。描述光源发出的光通量在空间一定空间范围内的分布。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量立体角的大小为:立体角的大小为:为立体角的大小;为立体角的大小;S为球面上的面积;为球面上的面积;r为球体的半径;为球体的半径;2/rs4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量12/59(3 3)亮度()亮度()指物体表面单位面积上发射或反射的光强,指物体表面单位面积上发射或反射的光强,用用B B表示,单位为表示,单位为尼特尼特(ntnt坎坎 德拉德拉 每平方米每平方米(cd/mcd/m2 2)。)。意义:描述意义:描述发光表面
7、发光能力发光表面发光能力的强弱。的强弱。SIL 公式:公式:4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量13/59(4 4)照度()照度()照度是被照面单位面积上所接受的光通量。照度是被照面单位面积上所接受的光通量。单位为单位为勒克司勒克司(lxlx)。)。SE意义:描述受照意义:描述受照物体被照明物体被照明的程度。的程度。例:用一只发光为例:用一只发光为1750流明的灯泡照明一个流明的灯泡照明一个 339平方米的平方米的房间,其平均照度为房间,其平均照度为 1750/9194.4勒克斯勒克斯4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量14/59(5 5)光效)光效 是指电能转换成光能的效率。单位:流
8、明每瓦是指电能转换成光能的效率。单位:流明每瓦lm/W。通常:通常:一只一只 40W的普通白炽灯的光通量为的普通白炽灯的光通量为350-470lm,而一只而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右,左右,为白炽灯的为白炽灯的6-8倍。倍。亮度是光特性,亮度是光特性,瓦数是电特性。瓦数是电特性。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量为什么现在市面上采用节能灯?为什么现在市面上采用节能灯?第一:光效高,达到每瓦第一:光效高,达到每瓦50流明以上,流明以上,普通白炽灯每瓦普通白炽灯每瓦10流明左右。流明左右。第二:寿命长,第二:寿命长,普通白炽灯普通白炽灯
9、寿命大约是寿命大约是1000小小时,加热温度高,大约时,加热温度高,大约22002700K;节能节能灯灯,寿命大约,寿命大约5000小时,加热温度低小时,加热温度低1160K左右。左右。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量(6 6)光的色温)光的色温定义:定义:是将一标准黑体是将一标准黑体(例如铂例如铂)加热,温度升高至某一程度时加热,温度升高至某一程度时颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛颜色开始由红、橙、黄、绿、蓝、靛(蓝紫蓝紫)、紫,逐渐改变,利用这、紫,逐渐改变,利用这种光色变化的特性,其种光色变化的特性,其光源光源的光色与黑体的光色相同时,我们将黑体的光色与黑体的光色相同时,我们将黑
10、体当时的温度称之为该光源的色温度。色温度在当时的温度称之为该光源的色温度。色温度在3000K3000K左右时,光色偏黄。左右时,光色偏黄。色温度在色温度在5000K5000K以上时,光色偏蓝。不同色温度的光,具有不同的照明以上时,光色偏蓝。不同色温度的光,具有不同的照明和视觉效果。和视觉效果。不同色温对应不同颜色的光不同色温对应不同颜色的光如下图。如下图。不同色温对应不同颜色的光图解不同色温对应不同颜色的光图解4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量应用:应用:(1)不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉,从红、橙、)不同的波长给人眼造成不同的颜色感觉,从红、橙、黄、绿、蓝、靛黄、绿、蓝、靛(蓝紫
11、蓝紫)、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强、紫。眼睛的敏感度随波长的变化而强烈变化。例如,在很好的照明条件下,眼睛对烈变化。例如,在很好的照明条件下,眼睛对550nm波长的光波长的光(黄光黄光)的敏感程度是红光或蓝光的的敏感程度是红光或蓝光的20倍。这也是为什么大部分倍。这也是为什么大部分车的车的雾灯雾灯和马路的路灯采用和马路的路灯采用黄光黄光的一个重要原因。的一个重要原因。(2 2)6000K6000K左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温,左右的色温正好是最白略微开始转蓝的色温,人眼容易接受,不易疲劳,提高人眼容易接受,不易疲劳,提高安全安全性。性。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量人
12、工光源人工光源色温色温人工光源人工光源色温色温蜡烛光蜡烛光1900三基色荧光灯三基色荧光灯3200煤油灯煤油灯2000日光灯日光灯5500-6000白炽灯白炽灯2400-2800氙灯氙灯6000卤钨灯卤钨灯3000-3400镝灯镝灯5500-6000碘钨灯碘钨灯3200闪光灯闪光灯5000-6000不同光源的色温不同光源的色温4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量(7 7)光的显色性)光的显色性光源对于物体颜色呈现的程度,通常还称显色指数光源对于物体颜色呈现的程度,通常还称显色指数 意义:意义:显色性显色性是指事物的真实颜色(其自身的色泽)与某是指事物的真实颜色(其自身的色泽)与某一标准光源
13、下所显示的颜色关系。一标准光源下所显示的颜色关系。RaRa值值的确定,是将的确定,是将DIN6169DIN6169标准中定义的标准中定义的8 8种测试颜色在标准光源和被测试光种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较,色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。源下做比较,色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。RaRa值为值为100100的光源表示,事物在其灯光下显示出来的颜色与的光源表示,事物在其灯光下显示出来的颜色与在在标准光源标准光源下一致。下一致。4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量n显色指数对有些工作来说,是照明设计的重要指标。显色指数对有些工作来说,是照明设计的重要指标。例如,有人
14、研究表明:质量检验人员的工作质量与光例如,有人研究表明:质量检验人员的工作质量与光线的显色性大小有关。通过改革照明灯具,用高显色线的显色性大小有关。通过改革照明灯具,用高显色金属卤化物灯(金属卤化物灯(250W250W,显色指数为,显色指数为90909595,漫散色光,漫散色光,工作台面照度工作台面照度7207201080lx1080lx)代替荧光灯(显色指数为)代替荧光灯(显色指数为60608080,工作台面照度为,工作台面照度为2302301040lx1040lx)后,检验工自我)后,检验工自我感觉良好,效率大幅度提高,漏检率从感觉良好,效率大幅度提高,漏检率从51%51%降到降到20%2
15、0%。(7 7)光的显色性)光的显色性光源光源显色指数显色指数光源光源显色指数显色指数白色荧光灯白色荧光灯日光色荧光灯日光色荧光灯暖白色荧光灯暖白色荧光灯高显色荧光灯高显色荧光灯水银灯水银灯65657777595992923232荧光水银灯荧光水银灯金属卤化物等金属卤化物等高显色金属卤化物灯高显色金属卤化物灯高压钠灯高压钠灯氙灯氙灯44446565929229299494各类光源的显色指数各类光源的显色指数4.1.2 4.1.2 光的度量光的度量22/59 看书疲劳和照度看书疲劳和照度:不不同照度下,同照度下,看书后看书后眼睛眼睛疲劳程度可以通过疲劳程度可以通过眨眼眨眼次数的变化次数的变化来说
16、明来说明 照明与疲劳照明与疲劳4.2 照明的影响照明的影响照明与视觉疲劳照明与视觉疲劳 照度照度/lx101001000最初及最后最初及最后5min阅读眨眼次阅读眨眼次数数356035463639最后最后5min眨眼增多百分数眨眼增多百分数71.531.48.3 不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明 4.2 照明的影响照明的影响生产率、视疲劳与照度的关系生产率、视疲劳与照度的关系 图中为一精密加工车间,图中为一精密加工车间,随着照度值由随着照度值由370lx370lx逐渐增加,逐渐增加,劳动生产率随之增长,视觉劳动
17、生产率随之增长,视觉疲劳逐渐下降,这种趋势在疲劳逐渐下降,这种趋势在1200lx1200lx以下很明显。以下很明显。4.2 照明的影响照明的影响照明与事故照明与事故 4.2 照明的影响照明的影响出错件数由于疲劳而缺勤者工伤事故次数10203040123200lx50lx200lx50lx200lx50lx被试人员对各种照度的满意程度被试人员对各种照度的满意程度 图中为不同的被试人员对各种照度的满意程度,图中粗线为平均图中为不同的被试人员对各种照度的满意程度,图中粗线为平均值。由图示可知,值。由图示可知,2000lx2000lx是较理想的照度,当照度提高到是较理想的照度,当照度提高到50001x
18、50001x时,时,因过分明亮导致满意程度下降。因过分明亮导致满意程度下降。4.3 4.3 工作场所的照明设计工作场所的照明设计n4.3.1 照明方式照明方式n工业企业的建筑物照明,通常采用三种形式,即工业企业的建筑物照明,通常采用三种形式,即自自然照明然照明、人工照明人工照明和和二者同时并用的混合照明二者同时并用的混合照明。人工人工照明照明按灯光照射范围和效果,又分为按灯光照射范围和效果,又分为一般照明一般照明、局部局部照明照明、综合照明综合照明。n作为光源,自然光最理想作为光源,自然光最理想。因为自然光明亮柔和,。因为自然光明亮柔和,人眼感到舒适,人们习惯于太阳光谱,而且光谱中的人眼感到舒
19、适,人们习惯于太阳光谱,而且光谱中的紫外线对人体生理机能有良好影响。紫外线对人体生理机能有良好影响。因此在设计照明因此在设计照明时,应始终考虑最大限度地利用自然采光时,应始终考虑最大限度地利用自然采光。n但是自然照明受不同时间、不同季节和不同条件但是自然照明受不同时间、不同季节和不同条件的影响,因此在作业环境内常常的影响,因此在作业环境内常常要用人工光源作补充要用人工光源作补充照明照明。采用人工照明可使工作场所。采用人工照明可使工作场所保持稳定光量保持稳定光量。4.3.1 4.3.1 照明方式照明方式2022-10-44.3.1 4.3.1 照明方式照明方式人工照明方式人工照明方式 (l l)
20、一般照明)一般照明 :照亮整个被照面积。适合工作点密集、:照亮整个被照面积。适合工作点密集、场合不固定;场合不固定;(2 2)局部照明)局部照明 :为增加某一指定地点的照度而设置的照:为增加某一指定地点的照度而设置的照 明。适合固定场所。明。适合固定场所。(3 3)综合照明:一般照明)综合照明:一般照明+局部照明。经常采用。局部照明。经常采用。局部照明局部照明+一般照明一般照明2022-10-44.3 4.3 工作场所的照明设计工作场所的照明设计n4.3.2 光源的选择光源的选择 自然光自然光:光线柔和,人眼感到舒适;:光线柔和,人眼感到舒适;常受到不同时间、不同季节及不同条件的影响。常受到不
21、同时间、不同季节及不同条件的影响。人工光源人工光源:如荧光灯、白炽灯等。:如荧光灯、白炽灯等。优质光源优质光源 (1)灯光光源发出的光为)灯光光源发出的光为全色光全色光。所谓全色光,即光谱连续所谓全色光,即光谱连续分布在人眼可见范围内,视觉不易疲劳。分布在人眼可见范围内,视觉不易疲劳。(2 2)灯光光谱成分中应)灯光光谱成分中应没有紫外光和红外光没有紫外光和红外光。因为长期过多接受紫外线,不仅容易引起角膜炎,还会对晶因为长期过多接受紫外线,不仅容易引起角膜炎,还会对晶状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外线极易被水吸收,过多状体、视网膜、脉络膜等造成伤害。红外线极易被水吸收,过多的红外线经过人眼
22、晶状体聚集时即被大量吸收,久而久之晶状体的红外线经过人眼晶状体聚集时即被大量吸收,久而久之晶状体会发生变性,导致白内障。会发生变性,导致白内障。4.3.2 光源的选择光源的选择(3 3)光的)光的色温色温应贴近自然光。应贴近自然光。色温是用色温是用温度温度表示表示光的颜色光的颜色的一种量化指标,因为人的一种量化指标,因为人们长期在自然光下生活,人眼对自然光适应性强,视觉效们长期在自然光下生活,人眼对自然光适应性强,视觉效果好。果好。4.3.2 光源的选择光源的选择(4)灯光为)灯光为无频闪光无频闪光。频闪光是发光时出现一定频率的亮暗交替变化。普通频闪光是发光时出现一定频率的亮暗交替变化。普通日
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