人因工程第六章課件

第六章環(huán)境照明人因工程人因工程1目錄第一節(jié)光的物理特性第二節(jié)光的基本物理量第三節(jié)環(huán)境照明對(duì)作業(yè)的影響第四節(jié)環(huán)境照明的設(shè)計(jì)目錄第一節(jié)光的物理特性2光具有二重性，既有粒子特性，又兼有波動(dòng)特性。光的波動(dòng)特性認(rèn)為，光是一種電磁輻射波。電磁波的波譜范圍極其廣泛，有無線電波、紅外線、可見光譜、紫外線、X射線、γ射線等等（圖5－1）。第一節(jié)光的物理特性光具有二重性，既有粒子特性，又兼有波動(dòng)特性。第一節(jié)光的物理3第一節(jié)光的物理特性第一節(jié)光的物理特性4只含單一波長成分的光稱為單色光；包含兩種或兩種以上波長成分的光稱為復(fù)合光。復(fù)合光給人眼的刺激呈現(xiàn)為混合色。太陽輻射多種波長的電磁波，其中只有波長為380～760nm的電磁波能為人眼所感知，并給人以白光的綜合感覺。第一節(jié)光的物理特性只含單一波長成分的光稱為單色光；包含兩種或兩種以上波長成分的5光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生折射現(xiàn)象。光的波長越短，折射程度就越甚。當(dāng)把一束白光投射到棱鏡上時(shí)，光線經(jīng)過棱鏡后再投射到白色屏幕上，形成一個(gè)連續(xù)分布的彩色光帶，依次是：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。白光被分解為各種單色光的現(xiàn)象，稱為白光的分解，或稱為光的色散。第一節(jié)光的物理特性光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生折射現(xiàn)象。光的波長越短，6相對(duì)視敏函數(shù)光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度照度第二節(jié)光的基本物理量相對(duì)視敏函數(shù)第二節(jié)光的基本物理量7視覺效果由可見光刺激人眼而引起。如果光的輻射功率相同而波長不同，則引起的視覺效果也不同。隨著波長的改變，不僅色覺不同，而且亮度感覺也不相同。例如，在等能量分布的光譜中，人眼感到最暗的是紅色，其次是藍(lán)色和紫色，最亮的是黃綠色。反之，要獲得相同的亮度感覺，紅光所需要的輻射功率要比綠光大得多。為了確定人眼對(duì)不同波長光的敏感程度，引用相對(duì)視敏函數(shù)的概念。一、相對(duì)視敏函數(shù)視覺效果由可見光刺激人眼而引起。如果光的輻射功率相同而波長不8實(shí)測(cè)表明，當(dāng)光的輻射功率相同時(shí)，波長為555nm黃綠光的主觀感覺最亮，以視敏度（K）555為基礎(chǔ)，把任意波長為λ的光的主觀感覺亮度稱為視敏度K（λ）。把任意波長光的視敏度K（λ）與Km之比稱為相對(duì)視敏函數(shù)，并用V（λ）表示。即V（λ）＝K（λ）／K（555）＝K（λ）／Km一、相對(duì)視敏函數(shù)實(shí)測(cè)表明，當(dāng)光的輻射功率相同時(shí)，波長為555nm黃綠光的主觀9同理，當(dāng)主觀感覺亮度相同時(shí)，波長為555nm的黃綠光的輻射功率Pr（555）最小。任一波長為λ的光，其相對(duì)視敏函數(shù)V（λ）還可用光的輻射功率Pr（λ）表示為V（λ）＝Pr（555）／Pr（λ）一、相對(duì)視敏函數(shù)同理，當(dāng)主觀感覺亮度相同時(shí)，波長為555nm的黃綠光的輻射功10光通量既然人眼對(duì)不同波長光的亮度感覺不同，因此從人眼的光感覺來度量某一波長光的輻射功率，不僅與該波長光的輻射功率有關(guān)，也與人眼對(duì)該波長光的視敏度有關(guān)，光通量就是按照人眼光感覺所度量的光的輻射功率。二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度光通量二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度11對(duì)于波長為λ的單色光，光通量Φ（λ）等于輻射功率Pw（λ）與相對(duì)視敏函數(shù)V（λ）的乘積，即：Φ（λ）＝Pw（λ）V（λ）（光瓦）二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度對(duì)于波長為λ的單色光，光通量Φ（λ）等于輻射功率Pw（λ）與12當(dāng)λ1＝555nm時(shí)，光感覺最強(qiáng)，V（555）＝1，此時(shí)，1W輻射功率產(chǎn)生的光通量定為1光瓦，于是，二者在數(shù)值上相等。在其它波長時(shí)，由于人眼視敏度下降，1W輻射功率產(chǎn)生的光通量均小于1光瓦。二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度當(dāng)λ1＝555nm時(shí)，光感覺最強(qiáng)，V（555）＝1，此時(shí)，113如果光源的輻射功率波譜（輻射功率密度分布）為P（λ），則其總的光通量應(yīng)為各波長成分的光通量之和，即Φ＝∫780P（λ）V（λ）dλ（光瓦）

380二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度如果光源的輻射功率波譜（輻射功率密度分布）為P（λ），則其總14目前，國際上通用的光通量單位是流明（Lumen，縮寫lm）。國際照明委員會(huì)規(guī)定，絕對(duì)黑體在鉑的凝固溫度下，從5.305×10-3cm2面積上輻射出的光通量為1lm。而1W輻射功率為555nm波長的單色光所產(chǎn)生的光通量恰為680lm。于是，光瓦與流明間的關(guān)系為：1光瓦＝680lm或1lm＝1／680光瓦二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度目前，國際上通用的光通量單位是流明（Lumen，縮寫lm）。15亮度亮度是指發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光面在垂直所取方向的平面上的投影之比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式可按圖5－5中所用符號(hào)表示為：L＝dIa／dscosα二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度亮度二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度16二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度17當(dāng)亮度用每單位面積的發(fā)光強(qiáng)度表示時(shí)，國際單位為坎德拉／平方米（cd／cm2），公制單位為熙提（Stilb，sb）1sb＝1cd／cm2＝104cd／m2二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度當(dāng)亮度用每單位面積的發(fā)光強(qiáng)度表示時(shí)，國際單位為坎德拉／平方米18照度光通量與被照射表面面積之比稱為照度（Illuminance），符號(hào)為E，即

E＝dΦ／ds照度單位為勒克司（Lux，縮寫為lx），其定義為：在1m2的面積上均勻照射1lm的光通量，則照度為1lx，照度可用照度計(jì)直接測(cè)量。二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度照度二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度19二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度二、光通量、發(fā)光強(qiáng)度與亮度20照明與疲勞照明與工作效率照明與事故第三節(jié)環(huán)境照明對(duì)作業(yè)的影響照明與疲勞第三節(jié)環(huán)境照明對(duì)作業(yè)的影響21照明對(duì)作業(yè)的影響，表現(xiàn)為能否使視覺系統(tǒng)功能得到充分發(fā)揮。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，照度自10lx增加到1klx時(shí)，視力可提高70％。視力不僅注視物體亮度的影響，還與周圍亮度有關(guān)，當(dāng)周圍亮度與中心亮度相等，或周圍稍暗時(shí)，視力最好，若周圍比中心亮，則視力會(huì)顯著下降。一、照明與疲勞照明對(duì)作業(yè)的影響，表現(xiàn)為能否使視覺系統(tǒng)功能得到充分發(fā)揮。一、22在照明條件差的情況下，作業(yè)者長時(shí)間反復(fù)辯認(rèn)對(duì)象物，使明視覺持續(xù)下降，引起眼睛疲勞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致作業(yè)者的全身性疲勞。眼睛疲勞的自覺癥狀有：眼球干澀、怕光眼痛、視力模糊、眼球充血、產(chǎn)生眼屎和流淚等。一、照明與疲勞在照明條件差的情況下，作業(yè)者長時(shí)間反復(fù)辯認(rèn)對(duì)象物，使明視覺持23一、照明與疲勞一、照明與疲勞24改善照明條件不僅可以減少視覺疲勞，而且也會(huì)提高工作效率。因?yàn)樘岣哒斩戎悼梢蕴岣咦R(shí)別速度和主體視覺，從而提高工作效率和準(zhǔn)確度，達(dá)到增加產(chǎn)量、減少差錯(cuò)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果。二、照明與工作效率改善照明條件不僅可以減少視覺疲勞，而且也會(huì)提高工作效率。因?yàn)?5照度值增加并非總是與勞動(dòng)生產(chǎn)率的增長相關(guān)。一般認(rèn)為，隨著照度增加到臨界水平，作業(yè)效率迅速提高；在臨界值以上，作業(yè)效率平穩(wěn)，再增加照度則不能提高作業(yè)效率。二、照明與工作效率照度值增加并非總是與勞動(dòng)生產(chǎn)率的增長相關(guān)。一般認(rèn)為，隨著照度26事故的數(shù)量與工作環(huán)境的照明條件也有關(guān)系。在適當(dāng)?shù)恼斩认拢梢栽黾友劬Φ谋嫔芰?，從而減少識(shí)別物體色彩的錯(cuò)誤率；可以增強(qiáng)物體的輪廓立體視覺，有利于辯認(rèn)物體的高低、深淺、前后、遠(yuǎn)近及相對(duì)位置，使工作失誤率降低。還可以擴(kuò)大視野，防止錯(cuò)誤和工傷事故的發(fā)生。盡管事故產(chǎn)生的原因有多方面，根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料表明，照度值不失是一個(gè)很重要的因素。三、照明與事故事故的數(shù)量與工作環(huán)境的照明條件也有關(guān)系。在適當(dāng)?shù)恼斩认?，可?7照明方式光源選擇避免眩光照度均勻度亮度分布第四節(jié)環(huán)境照明的設(shè)計(jì)照明方式第四節(jié)環(huán)境照明的設(shè)計(jì)28環(huán)境照明設(shè)計(jì)，在任何時(shí)候都應(yīng)遵循工效學(xué)原則。自然光是任何人工光源所不能比擬的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)最大限度地利用自然光，盡量防止眩光，增加照度的穩(wěn)定性和分布的均勻性、協(xié)調(diào)性等。一、照明方式環(huán)境照明設(shè)計(jì)，在任何時(shí)候都應(yīng)遵循工效學(xué)原則。自然光是任何人工29工業(yè)企業(yè)建筑物照明，通常采用三種形式，即自然照明、人工照明和二者同時(shí)并用的混合照明。人工照明按燈光照明范圍和效果，又分為一般照明、局部照明、綜合照明和特殊照明。一、照明方式工業(yè)企業(yè)建筑物照明，通常采用三種形式，即自然照明、人工照明和30選擇何種照明方式與工作性質(zhì)和工作地布置有關(guān)，不但影響照明的數(shù)量和質(zhì)量，而且關(guān)系到設(shè)計(jì)投資及使用費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性、合理性。一、照明方式選擇何種照明方式與工作性質(zhì)和工作地布置有關(guān)，不但影響照明的數(shù)31室內(nèi)采用自然光照明是最理想的。因?yàn)樽匀还饷髁寥岷?，人們?xí)慣，光譜中的紫外線對(duì)人體生理機(jī)能還有良好的影響。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)最大限度地利用自然光。但是，自然光受晝夜、季節(jié)和不同條件的限制，因此在生產(chǎn)環(huán)境中常常要用人工光源做補(bǔ)充照明。二、光源選擇室內(nèi)采用自然光照明是最理想的。因?yàn)樽匀还饷髁寥岷?，人們?xí)慣，32選擇人工光源時(shí)，應(yīng)注意其光譜成分，使其盡可能接近自然光。在人工照明中熒光燈的光譜近似日光，而且與普通白熾燈相比，具有發(fā)光效率高（比白熾燈高4倍左右）、光線柔和（漫射光）、亮度分布均勻（系線光源，利用燈具可以起到面光源的效果）、熱輻射量小等優(yōu)點(diǎn)。但是，為消除光流波動(dòng)，應(yīng)采用多管裝置為宜。照明不宜選擇有色光源，因?yàn)橛猩庠磿?huì)使視力效能降低。二、光源選擇選擇人工光源時(shí)，應(yīng)注意其光譜成分，使其盡可能接近自然光。在人33按光源與被照物的關(guān)系，光源可分為直射光源、反射光源和透射光源。直射光源的光線直射在物體上，由于物體反射效果不同，物體向光部分明亮，背光部分較暗，照度分布不均勻，對(duì)比度過大。反射光源的光線經(jīng)反射物漫射到被照空間的物體上。透射光源的光線經(jīng)散光的透明材料使光線轉(zhuǎn)為漫射，漫射光線亮度低而且柔和，可減輕陰影和眩光，使照度分布均勻。二、光源選擇按光源與被照物的關(guān)系，光源可分為直射光源、反射光源和透射光源34當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)的亮度過高或?qū)Ρ榷冗^大，感到刺眼并降低觀察能力，這種刺眼的光線叫做眩光。眩光按產(chǎn)生的原因可分為：直射眩光、反射眩光和對(duì)比眩光。三、避免眩光當(dāng)視野內(nèi)出現(xiàn)的亮度過高或?qū)Ρ榷冗^大，感到刺眼并降低觀察能力，35眩光視覺效應(yīng)的危害，主要是破壞視覺的暗適應(yīng)，產(chǎn)生視覺后像，使工作區(qū)的視效率降低，產(chǎn)生視覺不舒適感和分散注意力，造成視覺疲勞。研究表明，做精細(xì)工作時(shí)眩光在20min內(nèi)就會(huì)使差錯(cuò)明顯，工效顯著降低。眩光源對(duì)視覺效率的影響程度與視線和眩光源的相對(duì)位置有關(guān)（圖5－11）。三、避免眩光眩光視覺效應(yīng)的危害，主要是破壞視覺的暗適應(yīng)，產(chǎn)生視覺后像，使36三、避免眩光三、避免眩光37如果工作臺(tái)面上的亮度很不均勻，當(dāng)作業(yè)者的眼睛從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面時(shí)，將發(fā)生明適應(yīng)或暗適應(yīng)過程，這不僅使眼睛感到不舒服，而且視覺能力還要降低，如果經(jīng)常交替適應(yīng)，必定導(dǎo)致視覺疲勞，使工作效率降低。四、照度均勻度如果工作臺(tái)面上的亮度很不均勻，當(dāng)作業(yè)者的眼睛從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到38為此，被照空間的照度均勻或比較均勻的標(biāo)志是：被照?qǐng)鰞?nèi)最大、最小照度與平均照度之差分別等于平均照度的1／3，即照明均勻度Au為：Au＝最大照度－平均照度

或平均照度－最小照度平均照度平均照度≤1／3四、照度均勻度為此，被照空間的照度均勻或比較均勻的標(biāo)志是：被照?qǐng)鰞?nèi)最大、最39照度均勻度主要從燈具的布置上來解決，合理安排邊行燈至場(chǎng)邊的距離，該距離應(yīng)保持在L／2～L／3之間（L為燈具的間距）。如果場(chǎng)內(nèi)（特別是墻壁）的反射系數(shù)太低，上述距離可以減小到L／3以下，對(duì)于室外照明，照明均勻度可以放寬要求。四、照度均勻度照度均勻度主要從燈具的布置上來解決，合理安排邊行燈至場(chǎng)邊的距40環(huán)境照明不僅要使人能看清對(duì)象物，而且應(yīng)給人以舒適的感覺，這不是為了享受，而是提高視力和保護(hù)視力的必要條件。亮度分布比較均勻，使人感到愉快，動(dòng)作活躍。當(dāng)工作面明亮，周圍空間較暗時(shí)，動(dòng)作變得穩(wěn)定、緩慢。如果周圍空間很昏暗時(shí)，作業(yè)者在心理上會(huì)造成不愉快感覺。五、亮度分布環(huán)境照明不僅要使人能看清對(duì)象物，而且應(yīng)給人以舒適的感覺，這不41但是，工作空間的亮度過于均勻也不好。工作對(duì)象和周圍環(huán)境存在著必要的反差，柔和的陰影會(huì)使心理上產(chǎn)生主體感。如果把所有空間都搞成一樣的亮度，不僅耗電多，而且會(huì)產(chǎn)生單調(diào)感和漫不經(jīng)心。因此，要求視野內(nèi)有適當(dāng)?shù)牧炼确植?，既能造成工作?/p>