浅议教学楼照明设计

材料。教室是应用最为普遍的教学场所，教室照明需要为教学任务提供灵活、高效、低眩光、亮度平衡的光环境。高质量的照明可以改善学生的心情、行为、注意力等，进而提高学生的学习效率。长时间待在照度偏低的光环境下，人眼会主动适应光照强度，在无意识的情况下过度使用眼睛。照度不足可引起犯困、眼疲劳现象，严重影响视力。实验表明教室照明的最佳光环境为色温4000K、照度750lx左右，黑板区域色温宜为2700K。[3]

在常规教室中，课桌呈规律性固定排列，主要的视觉方向是黑板和课桌。此类教室大多有开窗系统，照明设计需要重点考虑天然光与人工照明的相互融合。某些教室需要实现更多功能，桌椅排布格局需经常变换以适应不同的功能和场景。此类教室没有固定的视觉方向和讲台位置，因此天然光的引人及人工光源布置需要进行精心设计、以满足各种视觉功能要求。同时，此类教室照明中需要重点考虑各墙壁照明及亮度平衡。为满足各方向的视觉舒适度，需要将整个空间墙壁照亮，特别是常规教室中的后面墙壁部分。[4]由于视线方向不固定，此类教室眩光控制要更加严格，可采用间接照明方式降低眩光。

2.3.2 黑板照明

黑板照明在教室照明中至关重要，高质量的黑板照明可以提高可见度水平，也可以帮助老师吸引学生的注意力。黑板照明应避免在黑板上产生光幕反射及阴影，否则会降低可见度，引起视觉疲劳。通常表面越亮、越容易吸引人们注意力，因此黑板的亮度要足够高，以提高吸引力。

由于黑板是垂直安装的，只有顶棚的一般照明无法满足黑板照明要求，需增加非对称灯具洗墙照明来弥补黑板照度的不足。另外，黑板的亮度不仅会影响可见度，而且也会影响亮度均衡，从而降低视觉舒适度。黑板的照度一般应不低于桌面的照度，特别是对于深色的黑板;同时，也不应该超过作业面亮度的5倍。黑板照度均匀性也是黑板照明效果的重要指标，为达到理想视觉效果，黑板最低照度应不低于平均照度的0.7。实验表明，黑底白字的视觉功能最好，但其视觉舒适度并不是最好，因此目前大部分采用深绿色黑板。黑板尽量选择漫反射材料，以消除光幕反射，特别是开窗的光幕反射。对于白色黑板，由于其较高的反射率，更容易引起反射眩光，因此灯具布置时需要更为注意。

黑板局部照明灯具多安装在黑板的上側，距离黑板0.85～1.3m。为不遮挡教师和学生的视线，并且直接眩光不干扰教师上课，应精确设计黑板高度。阶梯教室一般设有上下两层黑板（上下交替滑动），由于两层黑板的高度较高，仅一组黑板专用灯具很难达到照度及均匀度的要求。推荐对上下两层黑板采用两组专用灯具分别照明。提高黑板均匀度的方法是照明灯具的投射角取55°（最大光强指向黑板的最下端）。[5]为改善黑板的照明效果，可对两组灯具内的光源容量做不同的配置。黑板的灯具应单独设置独立开关。

3 节能控制

教学楼灯具多采用手动控制方式，尤其在室内。经常出现“灯比人多”或室外阳光灿烂室内依然灯亮的现象。细细想来，粗放的监管模式是主要因素，单纯依赖人的自觉性是理想主义。人们在上课或工作中对光线的变化不敏感，忘记关灯实属正常。[6]对于由此造成的巨大的能源浪费，必须通过选择合理的监管方式和智能控制方案解决。

3.1 优先使用LED光源

LED作为固态光源，近年来光效不断提高，而价格却不断下降。LED与传统光源相比，具有体积小、环保、易调光、高光效、寿命长等诸多优点。LED灯具在保证光照舒适性前提下，灯具的效能已明显超过了传统的三基色荧光灯具，研究表明，与传统光源相比，节电可达60%。民众照明知识的不足及部分商家别有用心的宣传，一段时间人们谈蓝光色变，对LED灯具望而却步。但科学研究证明，无论是自然光抑或人工生产的三基色光源，都包含蓝光。甚至可以说没有蓝光，就没有白光。生活在高纬度地区的人，冬季由于得不到足够太阳光照明，部分人会产生季节性忧郁症，如果补充高照度且富含蓝光的光照明，季节性忧郁症可以明显改善甚至能治愈。

通常我们听到的“蓝光危害”是指光源的400—500nm蓝光波段，如果辐射亮度过高，眼睛长时间直视光源后可能引起视网膜的光化学损伤。由此可见，蓝光问题实质是亮度、和时间的共同作用。仅从光谱上看，高色温LED光源光谱的蓝光比例也相应增加，但其与荧光灯光谱的蓝光相比并无特别之处，同色温LED的蓝光安全亮度上限跟荧光灯差不多。[7]慎重起见，标准要求室内照明LED光源色温不超过4000K，以减少蓝光比重。

3.2 合理规划照明控制方式

随着科学技术的发展，可以通过声音、遥控等控制照明设备，根据不同的场所，采取相应的控制方式，达到自动控制的效果，可以有效的减少能源的损耗。走道吸顶灯宜用光敏及微波控制，当检测光照度不足且有人时，灯开启，人远离后灯延时灭;卫生间吸顶灯宜采用光敏与红外控制;教室选用热释电人体感应模块，当传感器检测到有人进入教室时，启动光照度检测电路，由光检测电路测试室内光的强度，若照度不足则该区域灯亮，未检测到人的区域灯不亮。照明电路启动后，传感器继续检测室内有无人体存在，当检测到室内无人员存在时，照明持续一段时间（时间长短可以根据实际情况调节），自动切断照明控制电路，从而实现光弱时“人在灯亮、人离灯熄”;[8]当教室光的强度大于设定值时，即便是人在教室，也不会启动照明装置，实现节能目的。

在白天的室内，自然光主要照在近窗处，为了使房间深处的照度达到与近窗处的照度相平衡，灯具应与窗户平行的方向排列，近窗处自然光较强时，近窗的第一列灯具可以熄灭或调为较暗，第二列灯具稍亮些，第三列灯具较亮;当近窗处自然光较弱时，近窗的第一列灯具调为稍暗些，第二、三列灯具点亮。靠窗处安装日光照度传感器以探测室内日光的变化，从而控制各列灯具的工作状态。这样不仅可以保证室内的照明质量，还可以节省电能。

4 结语

教学楼照明设计关系师生的教学环境，在设计的过程中，首先要充分利用太阳光，必须要选择绿色环保且能耗低、光效高的照明设备。同时要在师生中大力宣传，做到“人走灯灭”。更要利用技术手段，控制灯具的点亮时间，才能达到节能减排的目的，为师生创造一个安全可靠的学习环境。本文对教学楼照明设计进行了有益的探讨，对同类设计有一定的指导意义。

参考文献：

[1]努斯热提，等.教学楼照明设计的探讨[J].新疆石油科技，2006，16（4）.

[2]俞安琪.LED灯具在教室照明中的优势及应用[J].光源与照明，2016（1）.

[3]贾山山，等.大学教室照明的现状分析与优化[J].光源与照明，2017（3）.

[4]周太明，等.照明设计-从传统光源到LED[M].复旦大学出版社，2015.

[5]俞丽华.电气照明（第四版）[M].同济大学出版社，2014.

[6]王春玲，等.基于ZigBee的高校教学楼照明管控系统设计[J].电子技术，2016.12.

[7]林燕丹.关于教室照明能否使用LED光源的讨论[J].照明工程学报，2018，29（3）.

[8]裴桐松，等.高校教室照明节电自动开关研究与设计[J].交通职业教育，2015（6）.

课题：江苏省高职院校教师专業带头人高端研修，2018TDFX002，江苏省教育厅

作者简介：陈志刚（1971-），男，硕士，主要研究方向为EDA设计与半导体照明技术应用;刘虎（1999-），男，常州工业职业技术学院光电技术应用专业2017级学生。