一种LED黑板灯具防眩光安装方法及系统与流程

一种led黑板灯具防眩光安装方法及系统
1.本发明是发明名称为“一种教室led黑板灯具防眩光安装方法”的分案申请，其中，母案的申请号为202010121057.2，申请日为2020.02.26。
技术领域
2.本发明涉及教室照明光环境设计技术领域，特别是涉及一种led黑板灯具防眩光安装方法及系统。


背景技术：

3.合理的教室照明环境是改善视力健康必不可少的辅助性条件之一。为此，全国各地陆续展开了教室灯光改造的试点工作。同时，教室照明灯具产品的设计以及教室光环境设计也引起各大厂家的重视。
4.教室光环境改造的主要难点是黑板灯的设计及安装方法，从教室现场了解可知，其主要的问题在于黑板灯对教师产生的眩光过大，会引起教师的强烈反应。因此，若能针对当前led黑板灯具的特点以及黑板灯具照明所引起的眩光问题，提供一种能够防止眩光的安装方法，满足黑板照明国家标准的基础上，减小对教师产生眩光影响，将具有非常重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种led黑板灯具防眩光安装方法及系统，在实现黑板照度及照度均匀度要求的同时，有效减少led黑板灯具对教师产生的不舒适眩光，提高了教师上课质量和课堂效率。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种led黑板灯具防眩光安装方法，led黑板灯具安装在黑板前上方，所述防眩光安装方法包括：
8.建立第一坐标系；所述第一坐标系以天花板所在墙壁作为x轴，以黑板所在墙壁作为y轴；
9.当所述第一坐标系中的f点、d点、a点和b点满足第一预设条件时，确定初始黑板灯具安装动点p；
10.其中，所述第一预设条件为m＜h n w-172，m为黑板灯具出光口面中心与黑板面的距离，h为黑板下边缘离地面的垂直距离bd，n为黑板灯具出光口面中心到黑板上边缘的垂直距离ga，w为黑板上边缘到黑板下边缘的距离ab，172表示教师身高df为172厘米。
11.可选地，所述第一预设条件还包括
12.其中，θ表示黑板灯边缘光线与人眼的夹角。
13.为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：
14.一种led黑板灯具防眩光安装系统，led黑板灯具安装在黑板前上方，所述防眩光
安装系统包括：
15.坐标系确定模块，用于建立第一坐标系；所述第一坐标系以天花板所在墙壁作为x轴，以黑板所在墙壁作为y轴；
16.安装位置确定模块，用于当所述第一坐标系中的f点、d点、a点和b点满足第一预设条件时，确定初始黑板灯具安装动点p；
17.其中，所述第一预设条件为m＜h n w-172，m为黑板灯具出光口面中心与黑板面的距离，h为黑板下边缘离地面的垂直距离bd，n为黑板灯具出光口面中心到黑板上边缘的垂直距离ga，w为黑板上边缘到黑板下边缘的距离ab，172表示教师身高df为172厘米。
18.可选地，所述安装位置确定模块还包括：
19.所述第一预设条件还包括
20.其中，θ表示黑板灯边缘光线与人眼的夹角。
21.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
22.本发明提供一种led黑板灯具防眩光安装方法及系统，结合黑板灯具出光口面中心与黑板面的距离，黑板下边缘离地面的垂直距离bd，黑板灯具出光口面中心到黑板上边缘的垂直距离ga，黑板上边缘到黑板下边缘的距离ab，教师身高df，确定led黑板灯具的安装位置，实现黑板照度及照度均匀度要求的同时，有效减少led黑板灯具对教师产生的不舒适眩光，提高了教师上课质量和课堂效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的结构示意图。
24.图1为本发明人眼的垂直视野与直接眩光区示意图；
25.图2为本发明的安装示意图；
26.图3为本发明黑板灯与人眼位置关系示意图；
27.图4为本发明位置关系简化图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明提供一种教室led黑板灯具防眩光安装方法，led黑板灯具安装在黑板前上方，led黑板灯具的安装位置满足数学关系式m＜h n w-教师身高，其中，m为黑板灯具出光口面中心与黑板面的水平距离，n为黑板灯具出光口面中心到黑板上边缘的垂直距离，h为黑板下边缘离讲台面的垂直距离，w为黑板自身宽度，其安装示意图见附图2。
30.具体地，led黑板灯具的安装位置满足数学关系式m＜h n w-172，式中172表示教
师的平均身高为172厘米，式中m、h、n、w的单位均为厘米，此处还可以根据不同学校不同教师身高大小来定制化对待，可以是任意一个数值。
31.led黑板灯具出光下边缘点同人眼连线与水平线的夹角θ，满足π/4＜θ＜π/2，从而可避开直接眩光区，进而减小直接眩光对老师的干扰，提高了教师上课质量和课堂效率。
32.以下对本发明所述安装方法进行验证：
33.眩光是一种由于视野中的亮度分布不适当或亮度变化幅度过大，以致引起不舒适感或降低观察物体能力，具体表现在：当光源或反光面射来极高的亮度的光线，或者视野中心与背景亮度产生较大亮度差，这种亮度差会使人的视觉机能降低并且产生不舒适感。
34.如附图1所示，人眼视野指当头部不动时，眼睛直视正前方某一点时，所能看见的空间范围。受眉毛和面颊的影响，单眼的垂直方向视角极限为130
°
，其中水平面上方为60
°
，水平面下方为70
°
。从人眼的垂直视觉区域来看，人眼上方垂直视野区域为水平往上到与标准视线夹角60
°
的区域，而容易产生直接眩光的区域为与标准视线夹角5
°
～45
°
的区域范围内。
35.黑板照明是影响课堂教学质量的关键因素，良好的黑板照明应满足以下三点要求：
①
有良好的照度均匀度，避免学生受到眩光干扰；
②
达到足够的照度，使学生能清楚的看见黑板上的字；
③
避免黑板灯产生的光对教师产生不舒适眩光。
36.通过对部分地区学校教室照明现状进行调研，发现教室照明环境中黑板照明的维持平均照度及照度均匀度仍存在严重的不合格现象。老师反馈黑板灯会产生强烈的直接眩光，造成老师在上课时眼睛很不舒适。为了避免严重的干扰眩光，老师会通过调整黑板灯原始的安装角度来减少直接眩光，从而导致黑板灯的照度和照度均匀度发生改变，达不到当前国家标准的要求。
37.结合上述情况，黑板灯具的光学设计和安装是优化黑板照明的主要研究参数。尽可能的实现窄光束配光，使得黑板灯的安装距离尽可能的靠近黑板，在实现黑板照度及照度均匀度要求的同时，减少对老师的干扰眩光。依据黑板、黑板灯与教师的位置关系，可画出位置示意图，如附图2所示。其中，m为灯具出光后边缘与黑板面的水平距离，n为灯具出光下边缘到黑板上边缘的垂直距离，h为黑板下边缘离讲台面的垂直距离。如图3所示，当黑板灯距离黑板越近或者黑板灯离黑板上边缘的距离越大，即角度θ＞45
°
时，就可以避开直接眩光区，从而减小直接眩光对老师的干扰。
38.由于教师眼睛在水平方向上会动态变化，将教师眼睛视觉点定于黑板面上(最极端情况)，并将眼睛、黑板灯与黑板简化为点与线段，如附图4所示，可视作教室的左视图，以墙角为原点，将天花板和黑板所在墙壁作为x轴和y轴，p(m，a)为动点，f点为教师眼睛位置，d为地面(或讲台的上边缘)，θ为黑板灯边缘光线与人眼的夹角，a点为黑板上边缘，b点为黑板下边缘，p点满足以下约束条件：
39.0《m《de
ꢀꢀ
(1)
40.0《a《oa
ꢀꢀ
(2)
41.在p点所在δpgf中，满足：
[0042][0043]
由于人眼容易产生直接眩光的区域在水平视角以上的5
°
～45
°
，再结合黑板灯的
实际安装情况，θ需满足以下要求：
[0044][0045]
在2015年国家体育总局的国民体质监测公报中，对20～59岁成年人的身高进行测量，其中20～24岁成年人平均身高在所有年龄段中最高，为171.9cm，考虑最不利状态时，即黑板灯照射到到黑板下边缘的光线恰好不进入人眼，则：
[0046]
df＜172
ꢀꢀ
(5)
[0047]
设bd＝h，ga＝n，ab＝w，则：
[0048]
gf＝ga ab bd-df (6)
[0049]
联立式(1)～(6)，可得：
[0050]
m＜h n w-172
ꢀꢀ
(7)
[0051]
由于不同教室中黑板的尺寸和安装高度不完全一样，所以在黑板灯配光设计时需要根据教室的现状区别对待，同时也要根据实际情况进行安装。当黑板灯的安装距离满足式(7)时，老师眼睛不受直接眩光影响或者受到的眩光影响相对会有所减少，提高了教师上课质量和课堂效率。
[0052]
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
[0053]
(1)本发明针对当前教室照明光环境设计，填补了当前教室中led黑板灯具安装的方法，同时在该安装方法的指导下可以有效的减少led黑板灯具对教师引起的不舒适眩光。
[0054]
(2)通过本发明所述安装方法可以指导灯具厂家在进行led黑板灯具光学设计之初考虑配光设计的思路和方向，以及在满足黑板照度国家标准要求时所要考虑的光束角大小。
[0055]
(3)本发明关系式中172代表教师的平均身高，也可以根据不同学校教师的身高来优化关系式，做到具体情况具体优化的安装方案，灯具厂家可以为不同学校定制化设计led黑板灯具及安装方式。
[0056]
(4)本发明关系式简单明了，结合安装示意图可以轻松完成led黑板灯具的正确安装。
[0057]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。