教室照明對學(xué)生視力的影響

/江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院

0 引言

近視對正處于生長發(fā)育關(guān)鍵時期的中小學(xué)生來說是個十分嚴(yán)峻的問題，不得不加以關(guān)注。學(xué)生視力下降,近視率上升，是諸多因素綜合作用的結(jié)果。但是，除原發(fā)性因素外，用眼過度疲勞則是引發(fā)近視的主要因素。在正常用眼狀態(tài)下，照明條件合理與否，直接影響用眼的疲勞程度。

1 GB7793-2010相關(guān)內(nèi)容

為了保護(hù)學(xué)生視力，改善教室的采光和照明條件，使兒童、青少年健康成長，2011年5月1日，我國開始實(shí)施GB7793-2010《中小學(xué)教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，要求：

1）教室課桌面的照度應(yīng)達(dá)到300 Lx，其照度均勻度不應(yīng)低于0.7。

2）黑板面的照度應(yīng)達(dá)到500 Lx，照度均勻度不應(yīng)低于 0.8。

3）教室宜采用3 300～5 500 K色溫的光源，光源的顯色指數(shù)不宜小于80。

4）教室采用小于26 mm細(xì)管直管形稀土三基色熒光燈。

5）教室照明熒光燈宜采用節(jié)能電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器。

6）為了減少照明光源引起的直接眩光，教室不宜采用裸燈照明。

7）燈具距離課桌面的最低懸掛高度不應(yīng)低于1.7 m。8）燈管排列宜采用其長軸垂直于黑板面布置。9）對于階梯教室，前排燈不應(yīng)對后排學(xué)生產(chǎn)生直接眩光。教室的眩光值（UGR）不宜小于19。

10）在維持平均照度值300 Lx的條件下，教室照明光率密度現(xiàn)行值不應(yīng)大于11 W/m2，目標(biāo)值應(yīng)為9 W/m2。

11）照度設(shè)計(jì)計(jì)算照度時，其維護(hù)系數(shù)應(yīng)取0.8。

2 教室照明情況現(xiàn)狀

隨機(jī)調(diào)查了某小學(xué)三四年級的學(xué)生，調(diào)查總?cè)藬?shù)92人，帶近視眼鏡的人數(shù)為7人，主述看不清黑板，經(jīng)驗(yàn)光師驗(yàn)光需要佩戴眼鏡的人數(shù)為10人，近視率達(dá)到18.4%。主要以近視散光為主，數(shù)據(jù)見表1。

表1 被調(diào)查學(xué)生驗(yàn)光數(shù)據(jù)

為了解教室照明現(xiàn)況，隨機(jī)開展了這個小學(xué)教室照明現(xiàn)況調(diào)查。教室照明設(shè)施達(dá)標(biāo)情況均不樂觀，教室燈（指有效教室燈）為2 ～ 12根，黑板燈2根，燈桌間距為 1.5 ～ 3.0 m。實(shí)測結(jié)果如表 2。

表2 教室照明情況

3 照明條件對視力的影響

3.1 光線強(qiáng)弱

人的視覺感知力需要依靠瞳孔和光敏細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用。瞳孔根據(jù)外界光的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)其大小，光敏細(xì)胞則分為錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞，后者的靈敏度是前者的1萬倍。在弱光和強(qiáng)光下，瞳孔與光敏細(xì)胞相互調(diào)節(jié)，使射到視網(wǎng)膜上的光通量保持適中。因此，光線太弱或太強(qiáng)都會給眼睛帶來不良影響。

當(dāng)光線太暗時，人們會本能地靠近視覺目標(biāo)，時間一久，自然會使眼睛屈光系統(tǒng)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致近視發(fā)生。然而，光線過強(qiáng)也會對視力產(chǎn)生損害。長期在強(qiáng)光下看書，眼內(nèi)肌過度調(diào)節(jié)，會促使近視的發(fā)生和發(fā)展。強(qiáng)光對視網(wǎng)膜尤其是黃斑區(qū)造成損害，使視敏度下降，甚至引起永久性視力減退。

3.2 光源的頻閃

長期在有頻閃的光源下進(jìn)行閱讀工作，也會使瞳孔括約肌和視網(wǎng)膜因過度使用而疲勞、酸痛，甚至傷害視神經(jīng)，導(dǎo)致頭暈頭痛、心煩緊張，甚至心動過速。我國交流電網(wǎng)的波形每秒有50次上下起伏(即50 Hz的頻率)。熒光燈管采用50 Hz的市電，每秒會有100次一亮一暗的閃爍。交流電頻率引起的亮暗強(qiáng)弱“頻閃”對于長時間在這種光環(huán)境中工作的人眼會產(chǎn)生很大傷害。如果在燈光下運(yùn)用電腦，通常電感鎮(zhèn)流器日光燈頻閃與熒光屏幀幅閃動重疊，形成光共振，對人視覺系統(tǒng)傷害更大。

3.3 光源的光譜

照明燈具的光譜也會對視力產(chǎn)生影響。太陽的光譜為Ra=100，物體在太陽光的照射下，可顯示出真實(shí)的顏色。目前建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求在居室和辦公場所，燈光的光譜達(dá)到Ra=80。人眼長期處于低顯色指數(shù)的照明條件下容易疲勞。太陽光譜在可見光范圍內(nèi)為連續(xù)譜，照明光源的光譜則有連續(xù)譜（如白熾燈），也有線光譜（如節(jié)能燈）。可視光線中的380～495 nm波長范圍的藍(lán)光，能量較強(qiáng)，會傷害視網(wǎng)膜。動物實(shí)驗(yàn)研究表明，隨著年齡的增長，視網(wǎng)膜的損傷會引起視力下降，進(jìn)而有可能引發(fā)老年黃斑病變。當(dāng)某種光源的380～495 nm波長范圍的藍(lán)光能量分布比重大，則色溫值偏大，更容易傷害眼睛。圖1為太陽光譜功率分布。圖2為色溫為2 856 K 的連續(xù)光譜光源的相對光譜功率分布，顯色指數(shù)Ra= 99.9。圖3為色溫6 000 K的線光譜光源的相對光譜功率分布，顯色指數(shù)為Ra= 82.3。

圖1 太陽光譜功率分布

圖2 2 856 K光源的相對光譜功率分布

圖3 6 000 K光源的相對光譜功率分布

3.4 眩光干擾

同時，室內(nèi)照明必須避免或減少眩光干擾。如果燈具、窗口或其他區(qū)域亮度比室內(nèi)普通環(huán)境亮度高得多，人們就會感受到眩光，引起眼睛酸痛、流淚、視力降低。教室內(nèi)需要安裝窗簾，以備在艷陽高照時，避免眩光的產(chǎn)生。

3.5 光源的輻射

光源的輻射是另一個影響孩子視力的隱形殺手。電磁輻射被列為全世界第四大公害。什么是電磁輻射呢？是指電場和磁場周期變化產(chǎn)生的波動通過空間傳播的一種能量。它廣泛存在于生活和工作環(huán)境中。高頻燈、電腦、電視、手機(jī)、微波爐、電熱毯等都會產(chǎn)生電磁波。它只有用專業(yè)的儀器設(shè)備才能檢測出來（大家可能都有這樣的體會，手機(jī)用久了，耳朵會發(fā)紅和發(fā)熱，這就是電磁波輻射造成的）。尤其是青少年，正處在發(fā)育期間，看書、寫字時，臺燈離身體很近，剛好處在頭的平行位置，很容易受到輻射的危害。經(jīng)證實(shí)：電磁輻射會使眼睛的房水細(xì)胞形成晶核，導(dǎo)致白內(nèi)障的發(fā)生。此外它還直接危害人的大腦，導(dǎo)致記憶力衰退，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

4 分析

現(xiàn)在面臨的問題是，教室照明情況并不樂觀，一些教室照明條件不能達(dá)到GB7793-2010的規(guī)定，普遍存在桌面照度低、照度均勻度低、燈光頻閃、眩光等問題。改善教室用光環(huán)境，科學(xué)合理地布置教室用光已迫在眉睫。

為了使中小學(xué)教室照度達(dá)到視覺功效，符合安全、舒適的要求和目的，必須保證教室環(huán)境中的照明數(shù)量和質(zhì)量的指標(biāo)，如照度、均勻度、色溫、顯色指數(shù)，保證眩光限制以及安全性等參數(shù)達(dá)標(biāo)，為此提出幾點(diǎn)建議：

1）現(xiàn)在教室中，用于課桌面照明的燈，大多為單、雙管普通支架式熒光燈具，它們垂直于黑板安裝，由于燈管裸露， 這對后排學(xué)生還是有很強(qiáng)的直接眩光，而引起眼睛調(diào)節(jié)緊張，最后導(dǎo)致近視。建議普通教室盡可能采用帶格柵的支架燈作為主照明，這樣可以明顯地改善后排學(xué)生視覺效果。

2）學(xué)生課桌面上的照度要求不低300 Lx，空間亮度力求合理，以提高桌面上的清晰度，同時增加照明的舒適感。目前有些學(xué)校可能片面追求明亮，或設(shè)計(jì)不合理(照度達(dá)800～1 000 Lx)。其效果是學(xué)生書本和課桌面形成很強(qiáng)的反射眩光， 從而學(xué)生反映眼睛累， 而學(xué)校又多付了電費(fèi)。為防止太陽光直接照在桌面上，學(xué)校南向教室必須安裝窗簾。建議學(xué)校可配備一只便攜式照度計(jì)， 檢查教室光照度狀態(tài)，以分析室內(nèi)照度均勻度，同時也可了解燈管長久使用所出現(xiàn)的光衰現(xiàn)象， 做到及時更換燈管。

3）教室中黑板照度的要求應(yīng)不低于500 Lx，在4 m長的黑板上采用非對稱配光型的斜照型熒光燈（斜配光分布），照明的均勻度（計(jì)算方法是最小照度與平均照度之比）應(yīng)≥0.7，這樣能防止或限制眩光的產(chǎn)生。

4）學(xué)校的一般教室的照明燈具， 都應(yīng)該使用三基色熒光燈，這不但可以比普通熒光燈亮約20%，而且顯色指數(shù)＞80%，色溫為中間色3 300～5 300 K，學(xué)生的視覺疲勞程度會得到改善。在學(xué)校的功能性教室里， 例如，美術(shù)教室，幼兒園的活動室、繪畫室，展示室等場合， 則可以安裝高顯色熒光燈。這種燈的光譜與陽光近似，被照物體非常鮮艷逼真，在這種光照下人眼的疲勞感會明顯降低。

5）關(guān)于燈具的頻閃問題，簡易的解決方法是將同一教室的不同燈具分為三組三個回路，采用三相電源的三個不同相供電，相當(dāng)于將電壓正弦波疊加，致使光通量也進(jìn)行疊加，使頻閃問題得到一定程度的改善。

6）學(xué)校的電化教室，以及需要使用投影機(jī)、幻燈機(jī)、電視機(jī)的教室，則需要采用深色窗簾，阻擋陽光射入室內(nèi)， 以創(chuàng)造較低照度的環(huán)境。教室中所顯示圖像與背景反差合適， 才能得到視力舒適狀態(tài)。

5 結(jié)語

從小學(xué)到大學(xué)畢業(yè)，青少年要經(jīng)過近20年的學(xué)習(xí)階段，在這期間，學(xué)生幾乎每天都在各種形式的教室里上課學(xué)習(xí)。一個健康的教室照明條件對保護(hù)人眼視力至關(guān)重要。學(xué)生在教室進(jìn)行學(xué)習(xí)活動時，長時間的集中精力閱讀，為了適應(yīng)教室環(huán)境，視覺器官會過度頻繁調(diào)節(jié)，而使眼部肌肉過分緊張，造成視疲勞。在不良的教室照明環(huán)境下學(xué)習(xí)，可能導(dǎo)致視覺生理上的疾病。因此需要為學(xué)生創(chuàng)造一個舒適的視覺環(huán)境，才能達(dá)到最佳的教學(xué)和保護(hù)視力的效果。

[1]浦蕓.從青浦區(qū)看學(xué)生視力不良原因及其干預(yù)措施的探討[J].上海計(jì)量測試，2006(5): 41-42.

[2]時粉周 王玨 包德海.照明光源的頻閃對視功能的影響[J].中華航海醫(yī)學(xué)與高氣壓醫(yī)學(xué)雜志, 2001(2): 72-74.

[3]黃海靜，嚴(yán)永紅.光生物效應(yīng)與教室照明實(shí)驗(yàn)探討[J].燈與照明，2008，32(4): 5-7.