典型教室光照分布模型
光照强度计算的优化模型
光照强度计算的优化模型陈家跃 1 黄雅丽2 肖习雨3 1．韶关学院2004级数学系数学与应用数学 2．韶关学院2002级信息技术教育(2)班 3．韶关学院2003级信息技术(1)班摘 要文章把整个教室看成若干个点的集合，每一个点的光照强度为四个点光源照到该点的光照强度之和.用离散化的思想，以距离作为重要的桥梁连接目标点与光源和光照强度之间的关系： P Q J QPk J 2=(P Q J J ,是目标点的光照强度是四点光源的光强).算出任意一点的光照强度和距离地面1米处各点的光强，用Maple8画出位置与光照强度之间的曲面图,还作出密度图和等高线图进一步说明模型的合理性.对于第三问和第四问，重新考虑四个光源位置.根据在1米处的光照强度总和越大、光照越平均，学生的满意程度就越大的思想，用MATLAB6求出1米处的光照强度总和最大值M=0.1278和光照最平均值E=0.6⨯3110-，用最小二乘法找出一个最贴近M 和E 的值，其中目标函数关系式是∑-+-22)()( E J M L Q w ，找出目标函数的最小值，确定四个光源的位置为（(80,47,25)、(80,103,25)、(40,103,25)、(40,44,25)）, 同理也能确定线光源的位置.关键词:光照强度;点光源;线光源;满意程度1 问题的提出现在已知一个教室长为15米，宽为12米，在距离地面高2.5米的位置均匀的安放4个光源（分别为1、2、3、4），各个光源的光照强度均为一个单位，如下图要求：（1）如何计算教室内任意一点的光照强度？（光源对目标点的光照强度与该光源到目标点距离的平方成反比，与该光源的强度成正比）.（2）画出距离地面1米处各个点的光照强度与位置（横纵坐标）之间的函数关系曲面图，试同时给出一个近似的函数关系式.（3）假设离地面1米高正是学生桌面的高度，如何设计这四个点光源的位置，才能使学生对光照的平均满意度达到最高？（4）若将题目中的点光源换成线光源，以上(2)、(3)问的结果又如何？（对于（1）、（2）问，假设横向（纵向）墙壁与光源、光源与光源、光源与墙壁之间的距离是相等的.）2 模型的假设2．1 光不会通过窗、门等外涉，也不考虑光在空气中的消耗，即光照强度和不变；2. 2 室内不受外界光源影响；2．3 教室高度为2.5米；2．4 不考虑光的反射；2．5 线光源发光是均匀的.3 符号约定Q：教室内任意一点J：四光源对点Q的光照强度QJ: 光源P的光照强度 (P=1,2,3,4)PQP：光源P与点Q之间的距离 (P=1,2,3,4)w: 四个点光源位置 (P=1,2,3,4)PE : 1米处各点的最平均光照强度w L : 光源在w 处时，1米处各点的光源强度的总和M ： 1米处各点光源强度总和的最大值L : 线光源的长度4 模型的建立由于光源对目标点的光照强度与该光源到目标点的距离的平方成反比，与该光源的强度成正比，故可作出任意一点光照强度函数：∑==412p p Q J QPk J (1)其中k 为正常数，建立右手直角坐标系，如图1所示，1.2.3.4分别为四个光源的位置，由于横向（纵向）墙壁与光源、光源与光源、光源与墙壁之间的距离是相等的，可以得到此四光源在坐标系中的位置为: (单位:分米)1 (80, 50, 25)由于各个光源的光照强度均为一个单位，且光都不外涉，不在空气中消耗，也不受外界光源影响，即所有目标点的光照强度之和等于四个点源的光强之和，故得：∑∑∑====41241p P Q p p J QPk J J⇒∑∑∑===-+-+-+-+-+-1200150025222222)25()100()80(1)25()50()80(1(x y z z y x z y x k (2) 4))25()50()40(1)25()100()40(1222222 =-+-+-+-+-+-+z y x z y x 图1由（2）式解得：k=0.01855612043 故（1）式可化为：)3(QP0430.01855612412∑==p p Q J J5 模型的求解5.1 计算教室内任意一点的光照强度:把任意一点Q 代入（3）式，可得教室内任意一点的光照强度：4222322222221222)25()50(x)-(400430.01855612)25()100(x)-(400430.01855612)25()100(x)-(800430.01855612)25()50(x)-(800430.01855612J z y J z y J z y J z y J Q -+-++-+-++-+-++-+-+=5.2 距离地面1米处各个点的光照强度与位置（横纵坐标）之间的函数关系曲面图:根据函数关系式：422322222122225)50()40(0430.01855612225)100()40(0430.01855612225)10()80(0430.01855612225)50()80(0430.01855612J y x J y x J y x J y x J Q +-+-++-+-++-+-++-+-=用MAPLE8软件作出相应的三维曲面图，如图2所示：用MAPLE8软件作出距离地面1米处各个点光照强度的密度图和等高线图，如图3所示：（其中密度图能比较真实地反映四光源到离地面1米的水平面的亮暗程度，而等高线图也很好地反映在此平面上光照的分布.）图2（密度图） （等高线图）5.3 使学生对光照平均满意度最高的四个点光源的位置学生桌面所在平面的、越大,学生的满意度就越高, 要尽可能满足以上两个条件,以确定使学生满意度最大的光源位置.题目中没有关于优先权及权重的规定，可以设总光照强度的权重与光照平均的权重相同，要使在高为1米处光照越大就要使目标点尽可能地靠近光强总和最大的位置,同理使光照越平均就要使目标点越靠近使光照最平均的位置,用最小二乘法得出它们的差值最小的位置即为所求.∑-+-22)()(min E J M L Q ws.t 80<1x <120 0<1y <5080<2x <120 100<2y <150 0<3x <40 100<3y <150 0<4x <40 0<4y <50其中,∑∑==-+-+-+-+-+-=120015002222222121)1025()()()1025()()((x y w y y x x ky y x x k L)4()1025()()()1025()()(2242422323 -+-+-+-+-+-+y y x x ky y x x k图3∑∑∑===-+-+-+-+-+-1201505.202222222121)5.2()()()5.2()()((x y z z y y x x kz y y x x k 4))5.2()()()5.2()()(2242422323=-+-+-+-+-+-+z y y x x kz y y x x k (5)先取定w 的值，即确定1,2,3,4四个光源的位置，代入(5)式以求出k 值，把w 值和k 值同时代入（4）式,以求出此时1米处各点的光源强度的总和，继而求出此时的平均光照强度，不断重复以上过程，取遍w 的值，求出1米处最大的光照强度总和与最平均的光照强度，再求出目标函数的所有值，找出最小的那个即可确定四个光源的最佳位置.用MATLAB6对以上模型进行求解(程序见附录一二),得出： 1米处光照强度最大值为0.1278，四光源位置分别为：（单位：分米）(80，47，25)(80，103，25)(40，103，25)(40，47，25) 1米处平均光照强度最平均值为0.6⨯3110-，四光源位置分别为：（单位：分米）(101，19，25)(101，131，25)(19，131，25)(19，19，25)学生满意程度最大时,目标函数值为1.1859610-⨯,四光源位置分别为：（单位：分米）(80,47,25) (80,103,25)(40,103,25)(40,44,25)5.4.1 点光源变成线光源，画出距离地面1米处各个点的光照强度与位置（横纵坐标）之间的函数关系曲面图令)25,50,(),25,100,(),25,100,(),25,50,(4321x x x x 分别是1,2,3,4四个线光源的位置，如图4所示：图4线光源与目标点光照强度的关系式：)6( ))25()50()(1())25()100()(1())25()100()(1())25()50()(1(41)2120(31)2120(3142224)2120(31)2120(31322232)2120(32)2120(32222222)2120(32)2120(32122214321 ∑∑∑∑∑=+--=+--=+-+-=+-+-==-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-p p L L L x L L L x L L L L x L L L L x J LJ z y x x k L J z y x x k LJ z y x x k L J z y x x k1米处各点的光照强度∑∑∑∑+--=+--=+-+-=+-+-=-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-=L L L xL L L x L L L L xL L L L x Q LJ y x x k L J y x x k LJy x x k L Jy x x k J )2120(31)2120(3142224)2120(31)2120(31322232)2120(32)2120(32222222)2120(32)2120(32122214321))1025()50()(1())1025()100()(1())1025()100()(1())1025()50()(1( (7)把线光源光照强度和线光源长度代入线光源与目标点光照强度的关系式(6),求出k 值再代入(7)式,便可以此式来作出光照强度与相应位置（横纵坐标）之间的函数关系曲面图和求出教室任意一点的光照强度.5.4.2 点光源换成线光源后,使学生对光照平均满意度最高的四个线光源位置线光源是一个整体,用以上模型把线光源离散成点光源进行计算处理,可得线光源与目标点光照强度的函数关系：∑∑∑===-+-+-+-+-+-1201505.202222222121)5.2()()()5.2()()((x y z L A L z y y x x kL J z y y x x k )8())5.2()()()5.2()()(412242422323 ∑==-+-+-+-+-+-+p P D L C L J L J z y y x x kL J z y y x x k6 模型的评价6.1 模型的优点：（1） 模型能抓住影响光照强度主要因素（光源到目标点距离和光源的强度），合理构造光照度函数，过程清晰明了，结果科学合理.（2） 模型具有较好的通用性，实用性强，对现实有很强的指导意义. 6.2 模型的不足以及需要改进的地方：（3）此模型建立在理想环境下，光不会通过窗、门等外涉，不考虑光空气中的消耗，也不考虑外界光源的影响.（4）目标点是离散的，比较宏观，这可能会使结果与真实值的误差增大.（5）模型建立中没有考虑光反射对目标点光照强度的影响.参考文献[1] 姜启源．数学模型(第三版)[M]．北京：高等教育出版社，2003[2] 陈理荣．数学建模导论[M]．北京：北京邮电大学出版社，2000[3] 李强等．M1ple基础应用教程[M]．北京：清华大学出版社，2004附录:附录一：clearclcmax=0;min=4;for i=0:0.1:3for j=0.1:0.1:4s=0;x1=8+i,y1=5-jx2=8+i,y2=10+jx3=4-i,y3=10+jx4=4-i,y4=5-jfor x=0:0.1:12for y=0:0.1:15for z=0:0.1:2.5if x1~=x & y1~=y & x2~=x & y2~=y & x3~=x & y3~=y & x4~=x & y4~=ys=s+1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2) +1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2);endendendendk=4./s;l=0;z=1;for x=0:0.1:12for y=0:0.1:15l=l+k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z). ^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2) );endendif l>maxmax=l;x11=x1;y11=y1;x12=x2;y12=y2;x13=x3;y13=y3;x14=x4;y14=y4;endp=l./(120.*150);Q=0;for x=0:0.1:12for y=0:0.1:15Q=Q+(k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2))-p).^2.^(1./2);endendif min>Qmin=Q;x21=x1;y21=y1;x22=x2;y22=y2;x23=x3;y23=y3;x24=x4;y24=y4;endendenddisp(['最大值','x11=',num2str(x11),' ','y11=',num2str(y11),' ','x12=',num2str(x12),' ','y12=',num2str(y12),' ','x13=',num2str(x13),' ','y13=',num2str(y13),' ','x14=',num2str(x14),' ','y14=',num2str(y14)]) disp(['最平均','x21=',num2str(x21),' ','y21=',num2str(y21),' ','x22=',num2str(x22),' ','y22=',num2str(y22),' ','x23=',num2str(x23),' ','y23=',num2str(y23),' ','x24=',num2str(x24),' ','y24=',num2str(y24)])附录二：clearclcmax=0;min=4;li=4;for i=0:0.1:3for j=0.1:0.1:4s=0;x1=8+i,y1=5-jx2=8+i,y2=10+jx3=4-i,y3=10+jx4=4-i,y4=5-jfor x=0:0.1:12for y=0:0.1:15for z=0:0.1:2.5if x1~=x & y1~=y & x2~=x & y2~=y & x3~=x & y3~=y & x4~=x & y4~=ys=s+1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2);endendendendk=4./s;l=0;z=1;e=0for x=0:0.1:12for y=0:0.1:15l=l+k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2) );r=k.*(1./((x1-x).^2+(y1-y).^2+(2.5-z).^2)+1/((x2-x).^2+(y2-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x3-x).^2+(y3-y).^2+(2.5-z).^2)+1./((x4-x).^2+(y4-y).^2+(2.5-z).^2)); e=e+(r-6*10^(-32))^2;endendS=(l-0.1278)^2+eif S<lili=Sx11=x1,y11=y1, x12=x2,y12=y2, x13=x3,y13=y3, x14=x4,y14=y4,en4en4en4disp(['x11=',num2str(x11),' ','y11=',num2str(y11),' ','x12=',num2str(x12),' ','y12=',num2str(y12),' ','x13=',num2str(x13),' ','y13=',num2str(y13),' ','x14=',num2str(x14),' ','y14=',num2str(y14)])li。
光照模型
S
N
S R V
简单光照模型-镜面反射
• 镜面反射光特点
– 空间分布具有一定方向性 – 光强不仅取决于入射光和表面材料，还与观察方向
有关 – 具有与入射光相同的性质
N R L
P
镜面反射
简单光照模型-Phong光照模型
• 简单光照模型模拟物体表面对光的反射 作用,光源为点光源 • 反射作用分为
• 1975年，Phong提出图形学中第一个有影
简单光照模型-Phong光照模型
• Phong光照模型的综合表述：由物体表面上 一点P反射到视点的光强I为环境光的反射 光强Ie、理想漫反射光强Id、和镜面反射光 Is的总和。
I Ie Id Is
I a Ka I p [ Kd ( L N ) K s (V R)n ]
考虑周围环境对当前景物表面的光照影
响，忽略了光在环境景物之间的传递，
很难表现自然界复杂场景的高质量真实
感图形。为了增加图形的真实感，必须
考虑环境的漫射、镜面反射和规则投射
对景物表面产生的整体照明效果。
7.3.6 整体光照模型
• 物体表面入射光的构成
（1）光源直接照射
（2）其它物体的反射光 （3）透射光
• 点光源的照射：在物体的不同部分其亮度也
不同，亮度的大小依赖于物体的朝向及它与点光源 之间的距离.
简单光照模型-漫反射角度余弦的推导
• 漫反射
– 粗糙、无光泽物体（如粉笔）表面对光的反射 – 光照方程
I d I p K d cos
[0, ]
2
• I d 漫反射的亮度 • I p 点光源的亮度
N
R L
N
《中小学教室照明设计规范》
《中小学教室照明设计规范》中小学教室照明设计规范一、设计目标和原则教室照明设计是为了提供良好的学习和教育环境，确保学生的学习效果和教师的教学质量。
因此，在进行中小学教室照明设计时，应遵循以下目标和原则：1.提供足够的光照强度：确保学生和教师在教室内可以看清黑板、书籍和其他学习材料。
2.提供均匀的照明：避免出现强光和弱光的局部情况，以免造成视觉疲劳或眼睛不适。
3.良好的颜色还原性：确保学生和教师可以准确地辨认颜色，如红色、黄色和绿色等。
4.避免眩光和闪烁：减少眩光和闪烁会降低视觉疲劳和视觉障碍的发生。
5.能源节约：设计应充分考虑节能的原则，合理利用自然光和人工光源。
二、照明布局和灯具选择1.教室照明布局应均匀，无阴影和反光，并能覆盖整个教室空间。
2.教室主光源应采用吊顶灯具，避免直接照射到学生和教师的眼睛。
3.可在合适的位置设置辅助光源，以补充主光源的不足，如壁灯、台灯等。
4.照明布局应考虑到教室布局的特点，避免灯具造成固定座位位置的光照不足。
5.选择节能灯具，如LED灯、荧光灯等，减少能源消耗，并提高使用寿命。
三、光照强度和照明亮度1.教室的平均光照强度应在300-500勒克斯之间，确保学生和教师能够清晰地看到教室内的物体。
2.确保黑板上的光照强度达到500勒克斯，以确保学生和教师可以清晰地看到黑板上的内容。
3.教室内的照明亮度应符合以下要求：a.黑板上的照明亮度应达到70-100尼特。
b.学生课桌上的照明亮度应达到300勒克斯。
c.教师讲台上的照明亮度应达到500勒克斯。
四、颜色还原1.良好的颜色还原性对学生的视觉学习非常重要。
因此，选择具有良好颜色还原性的灯具非常重要。
2.可使用具有较高显色指数（CRI）的灯具，如CRI＞85的灯具。
3.避免使用过分饱和的颜色灯光，以免扭曲颜色的辨别能力。
五、眩光和闪烁1.避免使用产生眩光和闪烁的灯具，如白炽灯等。
2.确保灯具能够有效地控制光的反射和散射。
3.可使用具有眩光降低功能的灯具，如灯罩、屏蔽等。
光照度lux规范
150~75
更衣室、物療室、X光室、病房走廊、藥品室、滅菌室、病 房室、樓梯、內視鏡室。
75~30 動物室、暗室(照片)、太平梯。
理髮院
照度 (lu x)
場所
1500~ 75 剪燙髮、染整髮、化妝。 0
750~3 00
光照 x)
場所
1500~ 30 製圖教室、縫紉教室、電腦教室。 0
750~2 00
教室、實驗室、實習工場、研究室、 圖書閱覽室、書庫、辦公室、 教職員休息室、會議室、保健 室、餐廳、廚房、配膳室、廣 播室、印刷室、總機室、守衛 室、室內運動場。
300~1 大教室、禮堂、貯櫃室、休息室、
50
樓梯間。
150~7
走廊、電梯走道、廁所、值班室、 工友室、天橋、校內室外運動
醫院
照度(lux)
場所
10000~5000 視機能檢查室(眼科明室)。
1500~750 750~300 300~150
開刀房。
診療室、治療室、製藥室、配藥室、藥局室、解剖室、病理 細菌室、急救室、產房、院長室、辦公室、護士室、會議 室。
75~30 太平梯。
商店、百貨店
照度 (lu x)
場所
3000~ 75 0
室內陳列、飾窗陳列、示範表演場 所、結帳櫃台、包裝台。
750~3 00
電梯大廳、電扶梯。
300~1 商談室、化妝室、廁所、樓梯、走
50
道。
150~7 5
休息室、店內一般照明。
感谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
修臉、洗髮、前廳掛號臺、整裝。
基于Octopus的中小学普通教室自然采光优化设计
Simultaneously, the correlation and linear regression analysis of thesimulated samples are carried out, and the optimization results are selected more scientifically. The optimization research results show that the classroom useful daylight illuminance avg (100 -2000lx) can be increased by 9.34% - 25.32%, and the heating and cooling load demand can be reduced by 9.04% - 9.63%.Key words ordinary classroom; natural lighting; optimization design人们从出生以来，就生活在自然光下，各种活动都需要依赖着自然光。
对于学校建筑而言，自然采光有着极大的好处。
在学校建筑的使用过程中，人工照明是最大的能耗源，所以增强学校建筑的自然采光能够有效地减少对电力的需求。
同时，在冬季获取更多的自然光能够增加教室得热，可减少寒冷地区冬季供暖的能源消耗，因此增大对自然光的使用效率有助于实现我国的“双碳”战略目标。
另外，研究表明光线不足和光质量差是引起学生近视的重要原因[1]。
相较于人工照明灯光，自然采光的教室环境的光感更强、空间也更立体，且自然光对青少年的身心健康具有不可忽视的影响[2]。
学生在良好的光环境中注意力容易集中、更有利于提高学习效率，因此对普通教室的自然采光的研究有着很强的现实意义。
而热舒适和视觉舒适都会因为窗口的大小、位置和形式发生变化而受到影响，例如：增大普通教室的窗口尺寸会改善室内的视觉舒适性，但同时也会增加寒冷地区冬季的供暖能耗。
教学楼室内光照测试与数据分析
教学楼室内光照测试与数据分析教学楼室内光照测试与数据分析一．测试目的通过测试使学生了解照度计的基本原理，掌握照度计的具体应用，体验教学光环境，掌握光大小的测量方法。
二．测试工具照度计：（或称勒克斯计）是一种专门测量光度、亮度的仪器仪表。
就是测量光照强度（照度）是物体被照明的程度，也即物体表面所得到的光通量与被照面积之比。
三．测量方法与步骤1.仪器：照度计一台，3人一组。
一人负责记录、一人负责仪器读数、一人负责测量。
2.方法：（1）测量地点：河北工程大学东校区第七教学楼7-202教室和7-304两个教室。
（2）测点分布：7-202教室测点35个，一行为一组数据，一行有5个点，一共测量7组数据。
7-304教室测点40个，一行为一组数据，一行有5个点，一共测量8组数据。
（3）测量时间：选择在正常工作时间，准确测量时间为2018年5月31日晚八点。
（4）测点高度：每个观测点高度距离地面0.8M（坐姿）。
（5）观测人员位置：观测人离观测点超过50公分并躲开光源位置进行读数，以免影响测量数据；旁边有人用事先做好的表格进行数据记录；还有一名人员进行拍照测量。
3.步骤：（1）校准照度计，观察照度计是否可以正常使用，数值是否准确。
（2）将照度计拿在手上，站在预测点上并离地0.8M。
（3）因为采用人工照明，光源恒定不变，记录于事先做好得表格中。
不足之处：因测量点较多，仪器较少，所以只能以最快而且精准的速度根据预测点位置依次移动测量，可能会带来一定误差。
4.数据图表（1）7-202教室为阶梯教室，一行测试五个点，一共分为7组数据。
分别用A1.A2....A7,B1.B2....B7,C1.C2....C7,D1.D2....D7,E1.E2. (7)（2）7-304教室为阶梯教室，一行测试五个点，一共分为8组数据。
分别用A1.A2....A8,B1.B2....B8,C1.C2....C8,D1.D2....D8,E1.E2. (8)（3-1） 202教室测点分布图（3-2） 304教室测点分布图四．空间类型以及该类空间光环境设计要求1.空间类型：此空间目前作为教室而使用,东西向长10.6米，南北向长19.6米，南北两面为实墙，东西两面均为开敞的落地窗，采光均靠东西两面窗户漫反射采光。
教室、宿舍、图书馆(阅览室)照明标准
教室、宿舍、图书馆（阅览室）采光和照明标准一、学校照明的要求学校照明的目的为学校教育的视觉工作提供良好的光照环境，满足学生和教师的视觉作业要求，保护视力，提高教学和学习效率。
学校以白天教学为主，也应考虑到晚间上课和自习活动等。
教室除自然采光外，还必须设置人工照明。
这些照明设备按分区进行开关控制，使之有效地弥补自然采光的不足。
在晴天时，由于直射阳光照进教室，为保护视力健康，应设置窗帘或百叶帘等。
学校照明除应满足视觉作业要求外，还要做到安全、可靠、方便维护与检修，并与环境协调一致。
二、普通教室的照明（1）照度标准学校用房的照度标准，可按表5-1选取。
但供成年人晚间上课的教室，高等学校的普通教室，其照度标准可提高一级。
教室黑板为垂直照度，其垂直平均照度不低于200LX，并且在教室平均照度之上，均匀度在0.7以上。
（2）光源教室照明推荐采用GUIHAI T5或T8直管型荧光灯，其光效高，光色好，亮度低，易满足照度均匀度的要求。
（3）灯具的选择宜采用有一定保护角、效率不低于75%的GUIHAI开启式配照型灯具，或采用GUIHAI蝠翼型，能减少光幕反射区及眩光区的光强分布，降低了眩光，特别是光幕反射的干扰；增大了有效区的光强分布，使灯具输出光通的有效利用率大大提高。
不宜采用带有高亮度或全镜面控光罩类的灯具。
普通教室面积不大，宜采用GUIHAI单管或双管荧光灯具，较容易做到照度均匀和节能。
（4）灯具的布置灯具的布置视教室的大小和课桌的排列方向来定，一般灯具的长轴方向与学生视线方向平行布置，它有如下优点：a) 照度均匀，光幕反射轻；b) 对保护角小的灯具，可减少直射眩光；c) 设置灯光与天然光的投射方向一致，作为辅助照明效果好，并能避免产生阴影；d) 灯具方位与学生视线方向相同，空间方向感好，并容易把注意力集中到黑板上；e) 亮度分布要均匀合理。
灯具挂高对照明效果有一定影响。
为了保证均匀度，应使距高比（L/H）大于所用灯具的最大允许距高比（A-A、B-B两个方向均应分别校验）。
教室照明方案
教室照明方案教室照明方案1. 简介教室照明方案是指为了满足教室学习和教学的需要，通过科学合理的光照安排和灯具布置，提供舒适的照明环境和照明效果的一套策略和方案。
好的教室照明方案能够提高学习效果和学生的注意力，同时也有助于减少眼部疲劳和视觉问题的出现。
本文将介绍教室照明方案的一些重要考虑因素和常用策略。
2. 考虑因素2.1 光照强度光照强度是指教室内平均光照的强弱程度，通常以勒克斯（lux，简写为lx）作为单位。
根据教育部门的要求，教室的光照强度应达到150-300lx。
2.2 光照均匀度光照均匀度指教室内各个位置的光照强度是否趋于均衡。
合理的光照均匀度能够使整个教室的照明效果更加一致，减少强弱明显的光线差异，从而降低眼部疲劳的可能性。
2.3 色温和色彩还原性色温是指光源辐射出的光的颜色，常以开尔文（Kelvin，简写为K）作为单位表示。
一般来说，教室的色温应该选择中性白光，色温范围在4000-5000K之间，这样能够提供清晰、明亮的照明效果。
色彩还原指光源照射下物体的颜色是否保持原样。
在教室中，需要选择色彩还原性较好的灯具，这样能够保证学生在照明环境下看到更真实、准确的颜色。
2.4 显色指数显色指数是衡量光源对物体颜色还原能力的一个指标。
一般来说，显色指数越高，光源对物体的颜色还原能力就越好，因此在选择教室灯具时，显色指数也是一个需要考虑的因素。
2.5 护眼性在教室照明方案中，护眼性是一个重要的关注点。
合适的照明设计可以减少眩光和闪烁，并且能够提供足够的亮度，从而降低眼部疲劳和视觉疲劳。
3. 常用的教室照明策略3.1 整体照明和局部照明结合整体照明是指通过主灯提供整个教室的基本照明，局部照明则是在需要的地方增加适当的灯具，以补充整体照明的不足。
在教室中，可以通过吊灯或者吸顶灯等方式进行整体照明，然后通过台灯或者壁灯等局部灯具为学生提供个性化的照明。
3.2 色温和亮度可调节为了满足不同情况下的需求，在教室照明方案中可以考虑选择色温和亮度可调节的灯具。
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典型教室的关照分布模型研究
李永刚
（华北电力大学 071000）
摘要：本文介绍了教室光照研究的背景、典型教室的相关概念，以及典型教室的光照分布模型，最后分析了典型教室光照分布的特点，并给出了改善光照分布的一些建议。
关键词：典型教室；光照分布模型；特点
1引言
近些年来，学生眼睛近视的人数猛增，原因是多方面的，教室的光照分布情况与此关系密切，教室是学生上课学习的场所，在中国学生一天的绝大部分时间都在教室中度过，因此研究教室的光照分布情况就显得有必要。
2 典型教室的介绍
典型教室，即国家要求采用的教室，多为单侧采光，国家相关卫生标准规定，对于侧窗采光方式的教室，单侧采光的教室光线应从学生的座位左侧射入。
这样做的好处是学生写字时没有遮挡，不影响书本上的照度；规定教室采光玻地比（窗的透光面积与室内地面面积之比）不得低于1:6；墙壁粉刷为白色，地面铺设材料反射光效果好，这样可以提高照度的20%左右。
满足上述要求的教室即为典型教室。
[1]
3 教室内光照分布的测量
3.1测量方法
如图3-1，对教室内每个位置桌面的高度的光照值进行测量，测量工具为照度计，测量时，先把窗帘都拉向一边，避免干扰数据，照度计的光感面正朝上，待仪表显示稳定后记录照度值。
测量的教室为华北电力大学（保定）二校区教十一A418（符合典型教室特征），
测量的时段为早上9:00、10:00、11:00，每次测量耗时15分钟，可以近似的认为测量时段光照变化不大。
采集位置如图中矩形位置。
3-1 光照采集位置3.2测量数据结果
4 数据分析
4.1典型教室光照分布模型图绘制
利用matlab软件，绘制出照度随空间位置变化的模型图，绘制的方法如下：
1.打开Matlab软件，以矩阵形式导入数据，变量名记为z1。
2.对原有的数据进行插值，来得到光滑的三维模型图。
插值语句为z=imresize
（z1,[50,80]）。
3.绘图，选中生成的变量z，点击绘图，用surfc（）函数绘制，最终生成图像
如图4-1。
窗户
黑板
门
图 4-1 光照采集位置
4.2分析
结合上面的测量数据以及光照分布模型图我们可以看出，典型教室的光照分布有以下特征：
1.横向来看，窗户测得光照强度远高于门侧的光照强度，窗户测得照度值为
门侧照度值的12倍左右。
从窗户测到门侧，照度值呈现先迅速降低，然后缓慢降低的特点。
2.纵向来看，处于同一纵向的位置的照度值近似不变。
综合以上两点，我们可以近似的认为，照度值的大小取决于所在位置相对于窗户的横向距离，即照度是关于所在位置相对于窗户横向距离以及窗口光照的函数。
参考文献：
[1] 安连生教室灯光照度研究北京：北京理工大学出版社
[2] 孙祥 MATLAB7.0基础教程北京：清华大学出版社。