室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和區(qū)域照明的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)(CIE技術(shù)報(bào)告No.112—1994).docxVIP

研究與探討 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)CHINA STANDARDS REVIE：W室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和區(qū)域照明的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)(CIE技術(shù)報(bào)告No1121994)何鵬林孫岳種栗(譯)摘 要： 這份技術(shù)報(bào)告描述了一種實(shí)用的室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和區(qū)域照明的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該評(píng)價(jià)系統(tǒng)不僅可以使用合適的測(cè)試儀表來(lái)核查已存在的照明設(shè)施的眩光狀況，還可以在新照明裝置的設(shè)計(jì)階段用來(lái)預(yù)測(cè)眩光程度，但是其有效性受到眼睛水平面以下的觀察方向的限制。詳細(xì)說(shuō)明了這些主要應(yīng)用范疇的一般眩光等級(jí)限制。這份報(bào)告是關(guān)于在被照亮區(qū)域內(nèi)或者非常接近該區(qū)域的眩光及眩光限制，而與散漏在該區(qū)域外的光線的作用無(wú)關(guān)。1緒論照明設(shè)施的安裝質(zhì)量可以用平均照明水平、照明均勻度和眩光限制的形式進(jìn)行表述。對(duì)于室外區(qū)域來(lái)說(shuō)，直到目前還沒(méi)有一套能夠被普遍接受的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)。常用于機(jī)動(dòng)交通路面照明的兩個(gè)概念“閾值增量TI”和“眩光控制等級(jí)G”卻不能直接應(yīng)用于區(qū)域照明。這是因?yàn)橛^察者的觀察方向是可變不固定的，而且照明設(shè)施的安裝也沒(méi)有必要被排成規(guī)則的行列，并且安裝高度和照明亮度常常超出路面照明概念的有效范圍。照明安裝導(dǎo)致眩光的程度取決于光源的發(fā)光強(qiáng)度分布、指向、數(shù)量、排列、安裝高度以及被照亮區(qū)域的亮度。這份報(bào)告描述并推薦一種包含了上述所有因素的實(shí)用的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該評(píng)價(jià)系統(tǒng)基于開(kāi)闊區(qū)域測(cè)試，并且在由于共同技術(shù)要求而具有足夠共性的不同照明安裝中顯示出了它的適用性。該評(píng)價(jià)系統(tǒng)的有效性受到低于眼睛水平面的觀察方向的限制。我們假設(shè)，當(dāng)直接仰視光源并且把主要注意力集中到主觀測(cè)方向上的光源位置上時(shí)，所看到的不能容忍眩光的保持一個(gè)最小值。CIE在關(guān)于各種泛光照明應(yīng)用領(lǐng)域的報(bào)告給出了這方面的指導(dǎo)意見(jiàn)。在一種對(duì)照明設(shè)計(jì)有實(shí)際輔助功能的眩光評(píng)價(jià)體系被采用之前，有必要先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)位置和標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)方向兩個(gè)概念達(dá)成一致。為了獲取最高程度眩光以及相應(yīng)眩光區(qū)域大小的信息，后面將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)位置和標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)方向做詳細(xì)說(shuō)明。后面將會(huì)對(duì)主要室外區(qū)域照明裝置的一般眩光限制極限做詳細(xì)說(shuō)明。2影響眩光程度的因素根據(jù)CIE詞匯表的定義，術(shù)語(yǔ)“眩光”通常歸之于“視覺(jué)條件”，它包含心理和生理兩種相互獨(dú)立的效果。它們是：(1)不舒適眩光。它能引起不舒適感，卻未必削弱對(duì)目標(biāo)和細(xì)節(jié)的視覺(jué)功效。(2)失能眩光。它能削弱對(duì)目標(biāo)的視覺(jué)功效，卻未必能引起不舒適感。這兩種形式的眩光是完全不同的兩種現(xiàn)象。失能眩光主要取決于射入眼中光線的數(shù)量，而不受光源亮度的影響。然而，對(duì)于不舒適眩光，光源亮度卻是其主要的影響因素。此外，失能眩光很少受照射時(shí)間的影響；而對(duì)于不舒適眩光，當(dāng)人長(zhǎng)時(shí)間暴露在高亮度光源下時(shí)則會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)不舒適感。人們通常認(rèn)為，由單個(gè)光源引起的不舒適眩光取決于以下四個(gè)參數(shù)：L 一觀察者眼睛方向的光源亮度；w 光源對(duì)觀察者眼睛所成的立體張角；光源偏離觀察者視線的角位移；L 一一控制著觀察者眼睛適應(yīng)水平的背景亮度。根據(jù)Holladay公式，失能眩光作用被描述為眼睛內(nèi)部疊加在豎直映像位置上的雜散光引起的l3維普資訊 研究與探討 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)CHINA STANDARDS REVIEW等效光幕亮度削弱了亮度比。這種等效光幕亮度取決于下面兩個(gè)參數(shù)：E 與視線垂直的平面內(nèi)眩光源對(duì)觀察者眼睛的照度；眩光源中心與視線之間的夾角。在獲得了一個(gè)照明設(shè)施的所有等效光幕亮度之后，失能眩光總量以及由之削弱的視覺(jué)對(duì)比，都是由背景亮度與感知亮度之比決定。背景亮度就是觀察對(duì)象的周圍亮度，它幾乎與適應(yīng)亮度相當(dāng)。在室內(nèi)區(qū)域照明中，如果觀察方向正對(duì)發(fā)光體或者不是正對(duì)發(fā)光體而是正對(duì)其覆蓋區(qū)域，都會(huì)產(chǎn)生煩擾的眩光。調(diào)查顯示，在室外體育設(shè)施和區(qū)域照明眩光評(píng)價(jià)中，下面兩個(gè)照明參數(shù)與之最為相關(guān)：L - 光源產(chǎn)生的光幕亮度；L 環(huán)境產(chǎn)生的光幕亮度。原則上，這些調(diào)查用來(lái)研究不舒適眩光的作用。由于現(xiàn)在也用相關(guān)參數(shù)L -來(lái)描述失能眩光，這份報(bào)告將不再嚴(yán)格區(qū)分不舒適眩光和失能眩光，而是統(tǒng)一用上面兩個(gè)參數(shù)L 。和L 來(lái)描述眩光。根據(jù)HolladayStiles的定義，這里的光幕亮度就是等效光幕亮度。L 。是光源發(fā)出的直接入射到人眼睛里的光線所產(chǎn)生的等效光幕亮度，而L 則是環(huán)境(如觀察者前面的區(qū)域)反射回眼睛的光線所產(chǎn)生的等效光幕亮度。3基本眩光評(píng)價(jià)規(guī)則對(duì)于不同的觀測(cè)位置和不同的觀測(cè)方向來(lái)說(shuō)，同一個(gè)照明區(qū)域的眩光程度或許是不相同的。而對(duì)于一個(gè)給定的觀察位置和給定的觀察方向(位于眼睛水平位置以下)眩光程度取決于光源產(chǎn)生的等效光幕亮度(L 。)和觀察者前面的環(huán)境產(chǎn)生的等效光幕亮度(L )。這里等效光幕亮度(單位cdm )定義為：L 一10 (31)i一1式中：E。 在與觀察者視線垂直的平面內(nèi)第i個(gè)光源產(chǎn)生的射人觀察者眼睛的光線的照度，單位lux； 觀察者視線與第i個(gè)光源發(fā)出射人眼睛光線的方向之間的夾角，單位度(15。 15。)就會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)L 來(lái)說(shuō)，這意味著與視野中心(215。)相一致的那部分被照亮區(qū)域就不應(yīng)該被計(jì)算進(jìn)來(lái)。眩光控制程度與照明參數(shù)L 。和L 之間的關(guān)系可以描述為：GR 一27+ 241g(L lL9 (32)GR代表“眩光等級(jí)”。GR值越低，眩光限制越好。在引出這個(gè)概念的最初試驗(yàn)中，人們?cè)褂眠^(guò)一個(gè)與表31給出的眩光評(píng)價(jià)等級(jí)有關(guān)的眩光控制符號(hào)GF。GR 一(10一GF) 10 (33)表31 九點(diǎn)量標(biāo)法的眩光評(píng)價(jià)表GF 眩光程度 GR1 90無(wú)法忍受2 803 70有干擾4 605 50僅允許6 407 30明顯8 209 不明顯 1O這兒我們?cè)俅问褂眠@個(gè)評(píng)價(jià)表，其目的卻不是為了定義眩光限制極限，而僅僅是為眩光評(píng)價(jià)給出眩光等級(jí)差異的實(shí)際意義。借助于GR概念，就有可能找出某種情況與另一種情況相比其眩光更好或更壞多少。基于實(shí)用的前提，GR值只能取1O9O之間的兩位數(shù)，并且不能有小數(shù)部分。眩光等級(jí)05的變化相當(dāng)于亮度比05 的實(shí)驗(yàn)精度。4簡(jiǎn)化近似眩光參數(shù)一旦知道了光源位置、照射方向、發(fā)光強(qiáng)度分布以及該區(qū)域的反射系數(shù)，那么用來(lái)確定某觀測(cè)位置和觀測(cè)方向的GR值的照明參數(shù)L -和L 就可以通過(guò)公式(31)計(jì)算出來(lái)。L 。和L 也可以借助配備了眩光鏡頭的亮度計(jì)進(jìn)行測(cè)量得出。這種亮度計(jì)依照 來(lái)測(cè)量光。直接根據(jù)公式(31)可以計(jì)算出光源的等效光維普資訊 研究與探討 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào)幕亮度L 。只要環(huán)境亮度已知就可以直接根據(jù)公式(31)算出環(huán)境(通常認(rèn)為是被照亮區(qū)域)產(chǎn)生的等效光幕亮度L 盡管如此，我們還是可以使用一種對(duì)實(shí)際眩光評(píng)價(jià)具有足夠精確度的簡(jiǎn)化方法。當(dāng)觀察背景就是被照亮區(qū)域時(shí)我們就可以使用這種簡(jiǎn)化方法了。在這種方法里，可以使用下面的公式根據(jù)被觀測(cè)水平區(qū)域的平均亮度L 來(lái)近似計(jì)算L ：L 。一0003 5 L (41 )平均亮度L (cdm )用式(42)近似轉(zhuǎn)換：L 一Eh。 D(7c 力。) (42)式中：E 平均水平區(qū)域照度，lx；該區(qū)域的(假定為漫反射)反射系數(shù)；力。 統(tǒng)一立體角，sr。在視線附近被垂直或近乎垂直照亮的區(qū)域，實(shí)際的L 值要比通過(guò)上面的近似計(jì)算得到的值稍高。盡管如此，這也僅僅意味著實(shí)際的眩光限制程度會(huì)比根據(jù)計(jì)算GR值得到的結(jié)論略微好一點(diǎn)而已。根據(jù)這些指導(dǎo)方針人們已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出了許多照明設(shè)施的安裝。對(duì)足夠間隔燈桿上的離散眩光源的安裝，可使用一種基于亮度限制的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序。5觀測(cè)位置和觀測(cè)方向的標(biāo)準(zhǔn)化在被照亮的區(qū)域中，對(duì)于任何一個(gè)正常的觀測(cè)方向以及任何一個(gè)能達(dá)到的觀測(cè)點(diǎn)，眩光都不能太多。在具有安全隱患的、或通常會(huì)長(zhǎng)時(shí)間注視的、或經(jīng)常進(jìn)行困難觀察作業(yè)的觀測(cè)位置和觀測(cè)方向，就必須保證GR值永遠(yuǎn)低于其推薦值的最大值。為了獲取最高程度眩光及相應(yīng)眩光區(qū)域大小的信息，下面將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)位置和觀測(cè)方向做詳細(xì)說(shuō)明。原則上可以分別獨(dú)立選擇觀測(cè)者位置(見(jiàn)圖51、54、55和56)，可以沿指定的直線定位觀測(cè)位置(見(jiàn)圖52)，也可以使用照度計(jì)算網(wǎng)格來(lái)定位觀測(cè)者(見(jiàn)圖53)。對(duì)于所有的觀測(cè)位置來(lái)說(shuō)，可以相互獨(dú)立地選擇觀測(cè)方向(見(jiàn)圖54)；或者在假定所有的觀測(cè)者都以相同的角位移(比如5?；?O。或45。)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，選擇固定數(shù)目的觀測(cè)方向(見(jiàn)圖51、52、53)。在某些情況下，我們可以只考慮朝向一些特定燈桿或光源位置的觀測(cè)方向就足夠了(見(jiàn)圖55、56)。CHINA STANDARDS REVIEW圖51 在相同的角位移上獨(dú)立地選擇觀測(cè)位置和特定數(shù)目的觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表光源簇的位置)o J o圖52 沿指定直線定位的觀測(cè)位置和特定數(shù)目的觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表光源簇的位置)圖53 位于計(jì)算網(wǎng)格位置的觀測(cè)位置和特定數(shù)目的觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表光源)維普資訊 16研究與探討 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)報(bào) 、 ，36OOm圖54 獨(dú)立選擇觀測(cè)位置和觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表光源) 、| ， J ，7 。 f300Om圖55 獨(dú)立選擇觀測(cè)位置及朝向燈桿的觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表燈桿上的光源簇)CHINA STANDARDS REVIEW 一 200Om 一 圖56 獨(dú)立選擇觀測(cè)位置及朝向光源的觀測(cè)方向(圓形符號(hào)代表光源)6推薦的眩光等級(jí)極限表61 區(qū)域照明應(yīng)用類型 GR低等風(fēng)險(xiǎn) 55安全保障 中等風(fēng)險(xiǎn) 50高等風(fēng)險(xiǎn) 45僅步行者 5