室外运动场地和区域照明的眩光评价系统CIE技术报告No1121994Word格式.docx
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照明安装导致眩光的程度取决于光源的发光
强度分布、指向、数量、排列、安装高度以及被照亮
区域的亮度。
这份报告描述并推荐一种包含了上
述所有因素的实用的眩光评价系统。
该评价系统
基于开阔区域测试,并且在由于共同技术要求而具
有足够共性的不同照明安装中显示出了它的适用
性。
该评价系统的有效性受到低于眼睛水平面的
观察方向的限制。
我们假设,当直接仰视光源并且
把主要注意力集中到主观测方向上的光源位置上
时,所看到的不能容忍眩光的保持一个最小值。
CIE在关于各种泛光照明应用领域的报告给出了
这方面的指导意见。
在一种对照明设计有实际辅助功能的眩光评
价体系被采用之前,有必要先对标准观测位置和标
准观测方向两个概念达成一致。
为了获取最高程
度眩光以及相应眩光区域大小的信息,后面将对标
准观测位置和标准观测方向做详细说明。
后面将会对主要室外区域照明装置的一般眩
光限制极限做详细说明。
2.影响眩光程度的因素
根据CIE词汇表的定义,术语“眩光”通常归之
于“视觉条件”,它包含心理和生理两种相互独立的
效果。
它们是:
(1)不舒适眩光。
它能引起不舒适感,却未必
削弱对目标和细节的视觉功效。
(2)失能眩光。
它能削弱对目标的视觉功效,
却未必能引起不舒适感。
这两种形式的眩光是完全不同的两种现象。
失能眩光主要取决于射入眼中光线的数量,而不受
光源亮度的影响。
然而,对于不舒适眩光,光源亮
度却是其主要的影响因素。
此外,失能眩光很少受
照射时间的影响;
而对于不舒适眩光,当人长时间
暴露在高亮度光源下时则会产生相当不舒适感。
人们通常认为,由单个光源引起的不舒适眩光
取决于以下四个参数:
L——一观察者眼睛方向的光源亮度;
w——光源对观察者眼睛所成的立体张角;
光源偏离观察者视线的角位移;
L一一控制着观察者眼睛适应水平的背景
亮度。
根据Holladay公式,失能眩光作用被描述为
眼睛内部叠加在竖直映像位置上的杂散光引起的
l3
维普资讯
CHINASTANDARDSREVIEW
等效光幕亮度削弱了亮度比。
这种等效光幕亮度
取决于下面两个参数:
E——与视线垂直的平面内眩光源对观察者
眼睛的照度;
眩光源中心与视线之间的夹角。
在获得了一个照明设施的所有等效光幕亮度
之后,失能眩光总.量以及由之削弱的视觉对比,都
是由背景亮度与感知亮度之比决定。
背景亮度就
是观察对象的周围亮度,它几乎与适应亮度相当。
在室内区域照明中,如果观察方向正对发光体
或者不是正对发光体而是正对其覆盖区域,都会产
生烦扰的眩光。
调查显示,在室外体育设施和区域照明眩光评
价中,下面两个照明参数与之最为相关:
L-——光源产生的光幕亮度;
L——环境产生的光幕亮度。
原则上,这些调查用来研究不舒适眩光的作
用。
由于现在也用相关参数L-来描述失能眩光,
这份报告将不再严格区分不舒适眩光和失能眩光,
而是统一用上面两个参数L。
和L来描述眩光。
根据Holladay—Stiles的定义,这里的光幕亮度
就是等效光幕亮度。
L。
是光源发出的直接入射到
人眼睛里的光线所产生的等效光幕亮度,而L则
是环境(如观察者前面的区域)反射回眼睛的光线
所产生的等效光幕亮度。
3.基本眩光评价规则
对于不同的观测位置和不同的观测方向来说,
同一个照明区域的眩光程度或许是不相同的。
而
对于一个给定的观察位置和给定的观察方向(位于
眼睛水平位置以下)眩光程度取决于光源产生的等
效光幕亮度(L。
)和观察者前面的环境产生的等效
光幕亮度(L)。
这里等效光幕亮度(单位cd/m)定义为:
L一10Σ(3.1)
i一1
式中:
E。
——在与观察者视线垂直的平面内第i个
光源产生的射人观察者眼睛的光线的
照度,单位lux;
——观察者视线与第i个光源发出射人眼
睛光线的方向之间的夹角,单位度
(1.5。
<
<
60。
);
14
——光源总数。
在定义L时,我们认为被照亮的区域由无数
微小的光源组成。
对于L-来说,只要认为观测角低于水平面2。
或更多,给定条件角(>
1.5。
)就会自动实现。
对L来说,这意味着与视野中心(2×
)相一致
的那部分被照亮区域就不应该被计算进来。
眩光控制程度与照明参数L。
和L之间的关
系可以描述为:
GR一27+241g(Ll/L%9(3.2)
GR代表“眩光等级”。
GR值越低,眩光限制越
好。
在引出这个概念的最初试验中,人们曾使用过
一个与表3.1给出的眩光评价等级有关的眩光控
制符号GF。
GR一(10一GF)×
10(3.3)
表3.1九点量标法的眩光评价表
GF眩光程度GR
190
无法忍受
280
370
有干扰
460
550
仅允许
640
730
明显
820
9不明显1O
这儿我们再次使用这个评价表,其目的却不是
为了定义眩光限制极限,而仅仅是为眩光评价给出
眩光等级差异的实际意义。
借助于GR概念,就有
可能找出某种情况与另一种情况相比其眩光更好
或更坏多少。
基于实用的前提,GR值只能取1O~
9O之间的两位数,并且不能有小数部分。
眩光等级
±
0.5的变化相当于亮度比±
0.5的实验精度。
4.简化近似眩光参数
一旦知道了光源位置、照射方向、发光强度分
布以及该区域的反射系数,那么用来确定某观测位
置和观测方向的GR值的照明参数L-和L就可以
通过公式(3.1)计算出来。
和L也可以借助配
备了眩光镜头的亮度计进行测量得出。
这种亮度
计依照来测量光。
直接根据公式(3.1)可以计算出光源的等效光
幕亮度L。
。
只要环境亮度已知就可以直接根据公
式(3.1)算出环境(通常认为是被照亮区域)产生的
等效光幕亮度L⋯尽管如此,我们还是可以使用
一种对实际眩光评价具有足够精确度的简化方法。
当观察背景就是被照亮区域时我们就可以使用这
种简化方法了。
在这种方法里,可以使用下面的公
式根据被观测水平区域的平均亮度L来近似计
算L:
一0.0035×
L(4.1)
平均亮度L(cd/m)用式(4.2)近似转换:
L一Eh。
⋯×
』D/(7c×
力。
)(4.2)
E⋯——平均水平区域照度,lx;
该区域的(假定为漫反射)反射系数;
力。
——统一立体角,sr。
在视线附近被垂直或近乎垂直照亮的区域,实
际的L值要比通过上面的近似计算得到的值稍
高。
尽管如此,这也仅仅意味着实际的眩光限制程
度会比根据计算GR值得到的结论略微好一点
而已。
根据这些指导方针人们已经成功设计出了许
多照明设施的安装。
对足够间隔灯杆上的离散眩光源的安装,可使
用一种基于亮度限制的简化设计程序。
5.观测位置和观测方向的标准化
在被照亮的区域中,对于任何一个正常的观测
方向以及任何一个能达到的观测点,眩光都不能太
多。
在具有安全隐患的、或通常会长时间注视的、
或经常进行困难观察作业的观测位置和观测方向,
就必须保证GR值永远低于其推荐值的最大值。
为
了获取最高程度眩光及相应眩光区域大小的信息,
下面将对标准观测位置和观测方向做详细说明。
原则上可以分别独立选择观测者位置(见图
5.1、5.4、5.5和5.6),可以沿指定的直线定位观测
位置(见图5.2),也可以使用照度计算网格来定位
观测者(见图5.3)。
对于所有的观测位置来说,可以相互独立地选
择观测方向(见图5.4);
或者在假定所有的观测者
都以相同的角位移(比如5。
或1O。
或45。
)转动的情
况下,选择固定数目的观测方向(见图5.1、5.2、5.3)。
在某些情况下,我们可以只考虑朝向一些特定灯杆或
光源位置的观测方向就足够了(见图5.5、5.6)。
.
图5.1在相同的角位移上独立地选择观测位置和
特定数目的观测方向(圆形符号代表光源簇的位置)
o●
^J
》o
图5.2沿指定直线定位的观测位置和
图5.3位于计算网格位置的观测位置和
特定数目的观测方向(圆形符号代表光源)
16
●●
、
●
●,●
/
36.OOm
图5.4独立选择观测位置和观测方向
(圆形符号代表光源)
●●·
·
\//、|
▲\,/J—
’
,
7\
f/.
300.Om
图5.5独立选择观测位置及朝向灯杆的观测方向
(圆形符号代表灯杆上的光源簇)
●●●●●●●●
一200.Om一
图5.6独立选择观测位置及朝向光源的观测方向
6.推荐的眩光等级极限
表6.1区域照明
应用类型GR⋯
低等风险55
安全保障中等风险50
高等风险45
仅步行者55
交通安全低速交通5O
f
普通交通45
非常恶劣55
工作区域‘中等恶劣50
状况良好45
【注】对于在工作区域的至关重要的观察作业,可以选
取采用比指定的GR⋯低5个单位的最低眩光等
级值。
表6.2体育照明
训练照明55
竞赛照明(包括电视广播)50
(作者单位:
信息产业部电子工业标准化研究所
交通部公路科学研究院国家标准化管理委员会)
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