關注教室黑板與課桌面亮度比

陳超中 韓 冰

(國家燈具質量監督檢驗中心，國家電光源質量監督檢驗中心 (上海)，上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 200233)

國外教室一般使用“白色”黑板，我國現在中小學教室普遍使用“黑色”黑板或“茶綠色”黑板。就視覺舒適度而言，應對教室黑板與課桌面亮度比加以規定。使用“白色”黑板有其道理，而且有節能的功效。

1 視覺舒適性之亮度比的一般原則

教室與辦公室屬于同一類型，就視覺舒適度而言，辦公室作業面亮度與周圍亮度比等方面的一般原則同樣適用于教室。辦公室中作業面亮度與周圍亮度差過大的話，可引起視覺適應問題或者在極端情況下的眩光。相反，如果亮度差太小的話，周邊會出現平淡和枯燥。確保視野的亮度比在 10∶1和3∶1范圍內，這些影響是可以避免的。

視覺作業本身與其直接背景 (即桌子)之間的亮度比應小于3∶1，但大于1∶1。

一些推薦亮度見表1。辦公室寫字臺表面的亮度推薦值為100 cd/m2～300 cd/m2，辦公室頂棚表面亮度推薦值為100 cd/m2～300 cd/m2，辦公室的相面四周墻面亮度推薦值為50 cd/m2～150 cd/m2。

表1 推薦的亮度

采用表2列出的反射比，上述的推薦范圍可以滿足。

表2 推薦的表面反射率

2 教室黑板與課桌面亮度比

在通常的視野內，各種表面的亮度必須保持在允許的限值范圍內。當眼睛注視在作業面上時，建立適應水平。當眼睛從一個亮度 (如一本書)移到另一個亮度 (黑板)，必須適應新的水平。如果兩個水平之間的差大，對于眼睛調節到新情形需要一段時間，它可能需要建立新的適應。如果差是很大的，可能經歷不舒適和疲勞。

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大于作業面亮度的5倍［2］(圖1)。無論其在房間中的位置，應沒有大的區域的亮度小于作業面亮度的1/3。根據視覺舒適性和性能，直接鄰近視覺作業面的表面亮度比視覺周邊的更遠表面的亮度更關鍵。直接鄰近視覺作業面(如課桌)的表面的亮度不應超過作業面亮度，但應至少有作業面亮度的1/3。在視覺周邊，鄰近表面之間亮度差應保持盡可能小。

圖1

表3以160個教室測量數據為例，說明所測教室的黑板與課桌面亮度及其比值的情況。

從表3可以看出，有23.13%教室的黑板亮度小于課桌面亮度的1/3，有1.88%教室的黑板亮度大于課桌面亮度的5倍。課桌面亮度小于表1推薦100 cd/m2亮度的教室達到97.5%。

表3 160個教室的黑板與課桌面亮度及其比值

3 從需要的被照表面的照度計算亮度

在整個視野內，提供低的亮度比的一般方法是限制燈具的亮度和開窗的亮度，提高所有室內表面的亮度。增加表面亮度的兩種方法是增加表面的反射比和增加在表面上的照度。

被照面上的出光度與照度的關系式有:

式中 M——被照面上的出光度，單位lm/m2;

ρ——被照面上的漫反射比，小于1的系數;E——被照面上的照度，單位lx。

上式是僅在反射面具有漫反射特性 (等亮度面)時才成立。

被照面上的出光度與該表面亮度的關系式有:

式中:M——被照面上的出光度，單位lm/m2;

L——該表面亮度，單位cd/m2。

關系式 (2)僅在表面的反射特性符合漫反射特性或等亮度面時才成立。

由關系式 (1)和關系式 (2)，得到:

即

由關系式 (3)式，就能計算教室中學生眼睛看到各種物體表面的亮度如下:

對于“白色”課桌，假定反射比75%:

1)假如為普通教室，課桌面照度達到300 lx，根據關系式 (3)，課桌面亮度=300 lx×75% ÷π≈72 cd/m2，1/3課桌面亮度=24 cd/m2，學生在普通教室中的適應亮度為72 cd/m2;

2)假如為美術教室，課桌面照度達到500 lx，根據關系式 (3)，課桌面亮度=500 lx×75% ÷π≈120 cd/m2，1/3課桌面亮度=40 cd/m2，學生在普通教室中的適應亮度為120 cd/m2。

對于“黑色”黑板，假定反射比5%，假如教室“黑色”黑板照度達到500 lx，根據關系式 (3)，“黑色”黑板亮度=500 lx×5% ÷π≈8 cd/m2。

對于“白色”黑板，假定反射比75%:

1)假如教室“白色”黑板照度達到500 lx，根據關系式 (3)，“白色”黑板亮度=500×75% ÷π≈120 cd/m2;

2)假如教室“白色”黑板照度達到200 lx，根據關系式 (3)，“白色”黑板亮度=200×75% ÷π≈48 cd/m2，仍然不低于美術教室1/3課桌面亮度40 cd/m2。既滿足視覺舒適性關于教室課桌面與黑板亮度比的要求， “白色”黑板上200 lx相當于“黑色”黑板上500 lx的照度水平，明顯地節能。

這是現在國外教室使用“白色”黑板的緣故。我們國內的教室為什么不使用“白色”黑板，何樂而不為呢?

4 結論

1)在教室照明中視覺舒適性而言，應關注黑板與課桌面亮度比;

2)根據教室黑板與課桌面亮度比的要求，“白色”黑板比“黑色”黑板更好;

3)從照明節能效果看， “白色”黑板比“黑色”黑板更明顯。

［1］周太明，周詳，蔡偉新編著.光源原理與設計 (第二版)，復旦大學出版社，2006年12月，第二版第一次印刷.

［2］THE IESNA LIGHTING HANDBOOK NINTH EDITION.

［3］LIGHTING MANUAL Philips Lighting fifth edition.

［4］CIE S 008/E—2001.Lighting of Indoor Work Places.

［5］GB 50034—2004.建筑照明設計標準.