辦公照明控制淺析.docx

從室內(nèi)外視覺舒適性的照明環(huán)境談起摘 要 一項室內(nèi)照明設(shè)計方案毫無隙縫地融合在當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境中，強(qiáng)化了這所房屋奇妙的建筑風(fēng)格的雕塑化特性。緊張的生活節(jié)奏喚起了人們對照明環(huán)境的關(guān)注。文章認(rèn)為防眩光、適宜的亮度比等是視覺舒適性的基本要素，應(yīng)是辦公室等各類環(huán)境照明的基本考慮，而具有上射光線、足夠的功率、基本的高度和合理的擺放位置等等則是讀寫臺燈提供舒適照明環(huán)境的條件。關(guān)鍵詞 照明控制；建筑照明設(shè)計；眩光；亮度比；讀寫照明；辦公室照明；教室照明；視覺舒適度正文一、引言：光是萬物之源。光照到物體表面，勾勒出它們的輪廓；在物體的背后聚集陰影，給予它們以深度。沿著光明與黑暗的界限，物體被清晰地表現(xiàn)出來，獲得自身的形式，顯現(xiàn)相互之間的關(guān)系，處于無限的聯(lián)系之中。關(guān)給予物體以自主，同時描述他們之間的關(guān)聯(lián)。我們甚至可以說，光在萬物的聯(lián)系之中表現(xiàn)了獨(dú)特的個體。作為構(gòu)成世界的各種關(guān)系的創(chuàng)造者，作為萬物之源，光絕對是一種無可置疑的源泉。光更是一種顫動，在不斷地變幻之中，光重新塑造著世界。燈光的重要性無處不體現(xiàn)，在現(xiàn)在的設(shè)計工程檔案中，不難發(fā)現(xiàn)各式各樣的燈光主題貫穿于其中，影交集處處皆是，締造出不同的氣氛及多重的意境。 燈光可以說是一個較靈活及富有趣味的設(shè)計元素，可以成為氣氛的催化劑，是一室的焦點(diǎn)及主題所在，也能加強(qiáng)現(xiàn)有裝潢的層次感。 一般而言，燈光編排可以分為直接和間接兩種。 這兩種燈光的適當(dāng)配合，才能締造出完美的空間意境。一些明亮活潑，一些柔和蘊(yùn)藉，才能透過當(dāng)中的對比表現(xiàn)出燈光的獨(dú)有個性，散發(fā)出不凡的藝韻。 在家居燈光的運(yùn)用上臥室要溫馨，書房和廚房要明亮實(shí)用，客廳要豐富、有層次、有意境，餐廳要浪漫，衛(wèi)生間要溫暖、柔和。這樣的燈光編排我想已達(dá)到它的最高效能了。 二、正文主體：首先，讓我來舉些光在建筑設(shè)計中起到關(guān)鍵作用的成功實(shí)例，以示燈光在設(shè)計中的重要性： （一）柏林德國議會大廈透明的宏大玻璃穹頂：頂級的采光照明技術(shù)與屋頂結(jié)構(gòu)融為一體，有強(qiáng)大的藝術(shù)沖擊力。英國建筑師諾曼.福斯特的這一高技作品在使用現(xiàn)代科技表現(xiàn)建筑藝術(shù)方面樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，榮獲第22屆普利茨凱獎。 （二）首都機(jī)場新航站樓：設(shè)計組在建筑學(xué)報發(fā)表四篇總結(jié)性文章，“室內(nèi)視覺環(huán)境中的光”是其中之一。航站樓建筑面積28.65萬 m2，安裝了上百種、共62962套燈具（平均4.5m2一套）、94864只燈(約3 m2一只燈)，照明總功率4678千瓦(16.3W/ m2)；并在屋頂設(shè)105條天窗（3600 m2）供白天采光。這是一個龐大的建筑采光照明工程。該文作者提出建筑師必須進(jìn)一步提高對光環(huán)境經(jīng)營的認(rèn)識；有關(guān)光環(huán)境營造的各方介入應(yīng)該盡量提前等重要體會。 作者認(rèn)為，對照明質(zhì)量的要求可概括為三個層次：明亮，舒適，有藝術(shù)表現(xiàn)力。當(dāng)然，三者融為一體的照明是最佳的照明。 明亮合適的工作面照度和均勻度，作業(yè)對象和背景有良好對比，適宜的環(huán)境亮度； 舒適沒有眩光和頻閃，人和物的造型立體感自然、悅目，作業(yè)面與周圍環(huán)境表面的亮度比適當(dāng)，照明控制靈活方便； 藝術(shù)表現(xiàn)力光形成特定的情調(diào)和氛圍，環(huán)境亮度圖式富有吸引力，照明裝置外觀優(yōu)美，生動變化的天然光和室外景觀。 近年特別關(guān)注照明造成的負(fù)面影響：眩光、光污染和光干擾。 以人為本，個性化的設(shè)計-普及照明調(diào)控，關(guān)懷個人對光的不同需求，追求個性化的照明風(fēng)格； 注重光色的選擇，用光營造情調(diào)和氛圍，滿足人們心理上和精神上的追求； 非均勻照明，動態(tài)照明，在需要光的時間，把適量的光送到需要的地點(diǎn)； 室內(nèi)、室外照明手法的互補(bǔ)和交叉； 舞臺照明手法的應(yīng)用-彩色燈光、動感照明、刻畫重點(diǎn)、隱蔽光源。 三、問題與討論：在室內(nèi)照明控制及視覺舒適的設(shè)計上，范圍很大，因此本文著重分析辦公環(huán)境的照明。一、視覺舒適性的要素：1避免眩光建立舒適的照明環(huán)境要避免各種眩光。產(chǎn)生眩光的有兩種原因：亮度太高或亮度比太高。 亮度太高最常見的是充足的陽光帶來的太多的光，觀察者瞇眼、眨眼或遠(yuǎn)看是對這種太多光的簡單避光響應(yīng)，而對此問題最適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案包括減少視網(wǎng)膜亮度，如用戴一頂邊沿帽，對視場的明亮部分作遮擋處理；如戴墨鏡，以降低整個視場的亮度。 亮度比太大在視覺環(huán)境的亮度范圍太大的話，會產(chǎn)生眩光，降低視覺功能。2亮度限制對使用直接照明燈具的設(shè)計來說，專門的亮度值限制是重要的。圖 1 所示的幾何關(guān)系說明VDT 照明的眩光區(qū)域。圖 1 取決于眼睛-屏幕的幾何關(guān)系，眩光區(qū)域可能位于天花板平面、墻或隔斷。屏幕的彎曲可能放大或改變眩光區(qū)域的位置。描述特定角度燈具的亮度是一個計算值，它被稱作平均亮度。由于有些屏幕提供空間寬角度的反射，在敞開式平面布置的環(huán)境，許多燈具可能在眩光區(qū)域，當(dāng)縱向、橫向或45觀察燈具時，應(yīng)限制平均亮度。且通常以5或者10的增量提供。由光度實(shí)驗(yàn)室測定給定角度的光強(qiáng)和在此角度燈具的投射表面積。不同大小燈具的亮度值不同，即使在特定角度的實(shí)際光強(qiáng)是相同的。表1 給出了特定角度下的平均亮度的優(yōu)選推薦值和最大值。以VDT（視頻顯示終端）作業(yè)為主的辦公室應(yīng)使用優(yōu)選推薦值，它為光幕反射或反射眩光提供了最低的可能性。最大值為VDT 上的光幕反射或反射眩光提供了較大的可能性，它適用于僅偶爾進(jìn)行VDT作業(yè)、并且不是主要視覺任務(wù)的辦公室。表1 中的垂直角度如圖2 所示。表 1 VDT 環(huán)境直接照明的燈具用優(yōu)先推薦的和最大平均亮度 離垂直的角度（）平均亮度（cd/m2）優(yōu)選值最大值55850/653508507517535085175175注：亮度測量沿著縱向、橫向或45水平面。圖 2 亮度限制角度3適宜的亮度比鄰近 VDT 屏幕的紙作業(yè)，在推薦的照度與亮度比之間，可能產(chǎn)生矛盾。照到反射率為 80%白色背景紙的照度750lx，產(chǎn)生約200cd/m2 的亮度水平。如果VDT 的平均亮度為50cd/m2，紙作業(yè)為4 倍亮度。紙作業(yè)與鄰近的VDT 屏幕之間超過了推薦的3:1 亮度比。如果紙作業(yè)包括印刷字體小或反差小，以較高的亮度水平取代的話，推薦的亮度比是可以超過的。相反，如果在屏幕上不能避免高亮度的反射的話，亮度水平應(yīng)該減少。視覺舒適性主要是亮度比決定的。舒適的亮度比取決于物體間（如紙作業(yè)面和放置紙的桌面）的亮度差。在高關(guān)注工作區(qū)域或安全是重要的區(qū)域，相對于鄰近的背景表面的作業(yè)面的亮度比通常是小的（3:1 或更小）。對于短時間工作或偶爾或速度緩慢的短暫的情況，人們?nèi)菰S的亮度比高得多（40:1 或更大）。作業(yè)-背景亮度比取決于正常的作業(yè)面與背景工作面之間的亮度差。對于長期的紙面工作并改善視覺疲勞，中等-亮的色調(diào)的亞光工作面（如圖3 所示）能提供柔軟、舒適的背景。圖 3 作業(yè)面與背景較小的亮度比 圖4 作業(yè)面與背景較大的亮度比 黑暗的工作面，第一印象引人注目，紙作業(yè)面與工作表面的背景之間形成強(qiáng)烈地亮度比。長期紙面工作很可能會視覺疲勞（如圖4 所示）。有光澤的工作面將燈具、天花板和墻的亮度反射回使用者，可能產(chǎn)生光幕反射，反射眩光會使人分心或討厭（如圖5 所示）。圖 5 有光澤的工作面可產(chǎn)生光幕反射亮度比是一個區(qū)域相對另一區(qū)域的平均亮度。在普通的視覺作業(yè)的上下文和工作場景中，如果需要準(zhǔn)確、及時和舒適的完成工作的話，應(yīng)限制作業(yè)面相對其背景的亮度比。二、讀寫作業(yè)照明的舒適性（一）家庭讀寫作業(yè)照明環(huán)境及對策1. 家庭讀寫作業(yè)照明環(huán)境首先，有一個作業(yè)面的面積要求，IESNA規(guī)定此面積為360mm310mm（如圖8所示）。也就是說，臺燈需要照亮這塊面積。圖 8 家庭讀寫作業(yè)面的照亮面積示意圖家庭讀寫作業(yè)視覺任務(wù)包括閱讀VDT 屏幕、鍵盤上的鍵和字符、以及紙上書寫的或印刷的信息，另外，可能還需閱讀打印機(jī)和傳真機(jī)的設(shè)定狀態(tài)。對于偶爾閱讀來說，速度和準(zhǔn)確度可能是不重要的，但當(dāng)持續(xù)性地閱讀時，它們卻是重要的。設(shè)備表面（除屏幕外）的反射率為30%-70%。當(dāng)鍵盤是接近水平面時，終端屏幕通常是直立的，接近垂直面。紙的作業(yè)面可以在從水平到垂直的任何面上。打印機(jī)和傳真狀態(tài)設(shè)定通常接近水平面。應(yīng)限制終端屏幕、紙的作業(yè)面、設(shè)備和周圍表面的亮度比。應(yīng)控制燈具、天花板和窗的亮度，以避免其在屏幕上的反光和設(shè)備的定向反射面。推薦的亮度比如表2 所示。家庭中與讀寫作業(yè)相關(guān)的通常的燈具位置：（a）對書面作業(yè)和鍵盤作業(yè)，使用臺燈或落地?zé)簟＃╞）對周圍和作業(yè)照明，在桌子的前面或側(cè)面使用直接照明/間接照明的壁燈。（c）低亮度天花板安裝式燈具。2有利于保護(hù)視力的臺燈要素及其擺放位置要素1：應(yīng)有相當(dāng)數(shù)量的上射光線，上射光線照明四周的環(huán)境（如圖9 所示）。以免造成亮的太亮，暗的太暗，應(yīng)形成亮暗的平緩過渡，以利于視覺舒適性，不宜產(chǎn)生視覺疲勞。圖 9 臺燈的光線分布示意圖要素2：在作業(yè)面上應(yīng)有滿足照度要求的光通量和相應(yīng)的光分布。 有一定的照度要求對于長期讀寫和困難作業(yè)，IESNA（北美照明學(xué)會）規(guī)定：主要作業(yè)面的照度應(yīng)至少達(dá)到500lx，主要作業(yè)面最大照度與最小照度之比不大于3，次要作業(yè)面的照度應(yīng)達(dá)到1/2 主要作業(yè)面的值，且不小200 lx。燈具的功率不能太低；-照亮一定的面積。IESNA 規(guī)定主要作業(yè)面的面積是360 mm X310mm。要素 3：臺燈的側(cè)面應(yīng)透光（如圖9 所示）。形成亮暗的平緩過渡。從任何正常使用和坐著的位置上看燈具表面的亮度在510 cd/m2 和170cd/m2 之間。臺燈側(cè)面不透光的例子見圖10，透光的例子見圖11。圖10 臺燈側(cè)面不透光的例子 圖11 臺燈側(cè)面透光的例子 要素 4：臺燈高度應(yīng)40cm，最好可調(diào)。VDT 作業(yè)用的臺燈高度應(yīng)在50cm 或以上，才能得到一個較為明亮的光環(huán)境。圖12 表明，當(dāng)臺燈高度為40cm 時，視覺范圍內(nèi)的暗區(qū)較為明顯，感覺較為不舒服。圖13 表明，當(dāng)臺燈高度為60cm 時視覺范圍內(nèi)的暗區(qū)較為不明顯，感覺較為舒服。圖12 高度40cm 時視覺環(huán)境較暗 圖13 高度60cm 時視覺環(huán)境較亮臺燈的擺放位置，應(yīng)注意不能放在人的正前方，以免在紙上產(chǎn)生反射眩光（臺燈位于正前方的擺放位置的例子見圖14）。臺燈的擺放位置還應(yīng)注意避開手的遮影（如右手寫字，臺燈宜放在左側(cè)，見圖15）。桌面采用反射比在 30%-70%的淡色無光澤材料的制成（桌子不宜用黑色或深色且不宜有光澤）。圖14 臺燈位于正前方的擺放位置的例子圖15 臺燈的擺放位置避開手的遮影的舉例（二）辦公室讀寫作業(yè)照明環(huán)境及對策圖16 VDT 工作站推薦的最大亮度比（各表面之間用線條連接的數(shù)值表示推薦的最大亮度比）VDT 是當(dāng)下辦公室的主要元素，也是設(shè)計團(tuán)隊面臨特殊的問題。在創(chuàng)建成功的照明設(shè)計的時候，就必然的視場亮度而言，必須控制直接眩光和反射眩光。（1）辦公室讀寫作業(yè)照明環(huán)境-VDT 屏幕的傾斜是重要的。離觀察者的角度范圍從垂直到與垂直成45。許多VDT 提供垂直調(diào)節(jié)，因此，角度可能是不固定的。人機(jī)工程學(xué)通常推薦建議傾斜角度離垂直5至15，這值似乎形成了相當(dāng)?shù)毓沧R。沿著眼睛高度與屏幕高度的傾斜角度，確定了幾何圖形和可產(chǎn)生反射眩光亮度區(qū)域的位置。-VDT 屏幕的位置是重要的。對敞開式平面布置的辦公室，應(yīng)假定VDT 可放置在空間內(nèi)的任何地方，照明條件超出規(guī)定的工作站，可能影響VDT 屏幕的能見度。板和隔斷可減輕屏幕反光。屏幕前方的隔斷可限制來自燈具和窗的直接眩光。窗是最難處理的問題。窗簾或百葉窗總是需要的，屏幕的方向垂直于窗可限制反射眩光和光幕反射。在單人辦公室內(nèi)，天花板燈具通常直接在頭頂上，以正常的觀察角度，很少可能產(chǎn)生直接和反射眩光。-VDT 屏幕的特性也是重要的。屏幕可以顯示正對比字符（暗背景上的亮字母）或負(fù)對比字符（亮背景上的暗字母）。后者對光幕反射最小化是更好的。屏幕表面可以是鏡面或者是漫射面。后者對減少反射眩光好得多，事實(shí)上，最現(xiàn)代的屏幕使用漫反射屏幕。表面還可以具有不同的形狀。凸的寬角度的屏幕更可能反射來自窗和燈具的光，產(chǎn)生反射眩光。（2）舒適照明的對策-保持相對低的一般照明在有VDT 屏幕的辦公室內(nèi)，特別是在敞開式平面布置的環(huán)境，保持相對低的一般照明是適當(dāng)?shù)摹５偷恼斩人綔p少低亮度的反射，因此，對屏幕對比度的影響較小。水平工作面的平均維持照度水平應(yīng)不超過500lx。盡管在VDT 占支配地位時照度不應(yīng)超過該值，但如果反射的影像亮度仍然高的話，提供更低的照度水平可能是適當(dāng)?shù)?。窗可能是與反射亮度有關(guān)的一個專門的問題。如果進(jìn)行紙的作業(yè)要求更高照度的話，對于作業(yè)照明的質(zhì)量應(yīng)特別予以關(guān)注。視場內(nèi)的其他亮度不應(yīng)超過推薦的為辦公環(huán)境設(shè)立的亮度比（圖16）。-保持適宜的亮度比VDT 視覺作業(yè)以另一種非常重要的方式不同于傳統(tǒng)的紙作業(yè)。然而，通常完成紙作業(yè)是在水平作業(yè)上向下看，通常完成VDT 視覺作業(yè)是以平視屏幕的位置。正因?yàn)槿绱耍诖蟮某ㄩ_式平面布置的辦公室，天花板重要的一部分可能在視場范圍內(nèi)。鑒于此原因，限制天花板的亮度是重要的。來自間接照明的天花板的亮度還可能產(chǎn)生問題。最大的天花板的亮度不應(yīng)超過VDT 屏幕亮度的10 倍，只要標(biāo)準(zhǔn)的亮度比保持住（圖17）。窗再次可能是專門的問題，對直接照明燈具視覺舒適度的概率計算可提供有用的信息，但實(shí)際上，在特定角度處燈具的平均亮度值更有用。圖 17 觀看VDT 通常需接近水平線觀察，天花板大區(qū)域在周圍視覺范圍內(nèi)（三）教室讀寫作業(yè)照明環(huán)境與對策1. 教室讀寫作業(yè)照明環(huán)境在通常的視場內(nèi)，各種表面的亮度必須保持在允許的限值范圍內(nèi)。當(dāng)眼睛注視在作業(yè)面上時，建立適應(yīng)水平。當(dāng)眼睛從一個亮度（如一本書）移到另一個亮度（黑板），必須適應(yīng)新的水平。如果兩個水平之間的差異大的話，對于眼睛調(diào)節(jié)到新情形需要一段時間，它可能需要建立新的適應(yīng)。如果相差是很大的話，可能要承受不舒適和疲勞。在整個視場范圍提供低亮度比的一般方法是限制燈具與窗戶的亮度，增加教室內(nèi)各內(nèi)部表面的亮度。增加表面亮度的兩種途徑是：增加表面的反射率以及增加照在表面上光的數(shù)量。2. 對策為了良好的視覺性能和舒適性，通常直接觀看的任何表面的亮度不應(yīng)大于作業(yè)面亮度的5 倍（圖18）。無論其在房間中的位置，應(yīng)沒有大的區(qū)域的亮度小于作業(yè)面亮度的 1/3。根據(jù)視覺舒適性和性能，直接鄰近視覺作業(yè)面的表面亮度比視覺周邊的更遠(yuǎn)表