第5讲工业照明与视 觉保护

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适应——视觉顺应环境亮度变化的能力； 分为暗适应和明适应两种
• 暗适应：明→暗 锥→杆 慢，30～60min，同时伴随瞳孔由小到大；（易在此时发生事故） • 明适应：暗→明 杆→锥 快，几～几十秒，同时伴随瞳孔由大到小； 明暗适应太频繁容易加快眼睛疲劳，使视力迅速下降，同时易对生产安全造成不利影响； 调节——视觉适应观察距离变化的能力； • 调节与适应不同，经常变换观察距离的远近能使眼睛免于疲劳或减少疲劳；（比如工作后，远眺，
业出版社，1991年； 《工业防毒技术》，袁昌明等编著，冶金工业出版社，2019年6月第1版； 《工业卫生》讲义，左树勋编，2019年8月；
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第5讲 工业照明与视觉保护
5.1 前言 5.2 光与视觉的基本知识 5.3 常用照明度量单位及其应用 5.4 环境光学与工作场所照明 5.5 色彩调节及其在安全生产中的应用 5.6 矿山井下照明与视觉保护
颜色具有的这些特征，大大提高了人们识别物体的能力，有助于改善视觉条件； • 据研究，人眼能分辩出约13000多种颜色，但用人工方法能复制出的颜色只有2000多种；
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这么多种颜色，要精确地表述其中一种，单用语言显然是不可能的； 为了方便的表述各种颜色，目前国际上广泛采用盂塞尔(A．H．Munsell)所创立的颜色系统；
定义：从“看”到“看到”所必须的最小时间t的倒数称为视觉感受速度；
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5.2.4 颜色视觉
5.2 光与视觉的基本知识（续）
1、颜色本质——人的视觉器官对不同波长的光的一种主观感受；
• 对光源如此，对物体的表面色也如此；
• 我们所看到的物体的颜色，是在照明条件下物体的一个固有属性；
明度是指颜色的亮度特性，是表示物体表面反射光线的能力（可用反射率ρ表示）； • 明度越大的颜色反射的光线越多； 纯白色明度（ρ＝100％）最大，可反射100％的光线，而纯黑色则完全不反射光线； • 色调相同的颜色可由明度的差异而互相区别；
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彩度也叫饱和度，是指颜色的纯洁程度，即波长范围越窄颜色越纯； • 光的颜色完全饱和是很少见的，只有纯光谱的颜色才接近饱和，彩度最大； 人造光源中，激光的光谱范围最窄，饱和度最高； • 彩度是人们区分颜色的又一重要特征，色调相同或相近的颜色，可由彩度加以区分； 如西红柿和玫瑰花；
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复色光并非都是无色的,其颜色取决于光谱分布，如蜡烛光、日光灯、路灯等呈现不同的颜色，说明他 们的光谱分布不同，可用光谱功率分布曲线来表示；
光谱功率分布曲线表示辐射量（辐射功率）与波长的关系；
3、光效率函数曲线
研究表明：光波的辐射量中究竟有多少能转化成光的感觉量也与波长相关的，而且是由人的眼睛决定 的；
视野的概念及其应用 • 视野——头和眼睛不动的时候，视觉能观察到的全部空间范围； 两眼的综合视野，在垂直方向的角度约为130°，在水平方向约180°；
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研究发现： • 在水平方向为8°、垂直方向约为6°的角度内见到的物体，其成像正好落在黄斑上，因此分辨率 最高；而视野的其它部分只能粗略地看到，且越靠近视野边缘视觉越模糊； • 即人的眼睛在同一时刻内能清晰分辨的观察范围是很小的； 应用：在某些设计工作中(如控制室仪表盘的布置)，应充分考虑到眼睛的这个生理特点；
这是光在视觉反应上的另一重要特征：辐射功率相同但波长不同的各种单色光引起人眼的视觉感受也 不一样； • 换言之，即不同波长的电磁波，从物理量转化为感觉量的比例（效率）是不一样的； 如红外线、紫外线不管辐射量有多大，我们几乎都看不到，我们称其转化效率为零；
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根据大量实验人们发现：（如图4-2） • 在明亮的环境中(亮度大于1～3cd／m2的环境)，人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感； • 在昏暗的环境中(亮度小于0.01～0.03cd／m2的环境)，人眼对波长为507nm的蓝绿光最敏感； • 前者称为明视觉曲线，后者则称为暗视觉曲线； • 在照明研究中，主要关注明视觉的研究；
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5.1.2 照明研究的意义
5.1 前言（续）
照明对人类的生产和生活有着极为重要的影响；
• 人们通过视觉从外界获得约75％～80％的信息，而照明条件与获得信息的效率和质量有密切关 系；
在生产、工作和学习场所，良好的照明能够振奋人的精神，使人保持乐观向上的情绪和高 度的生理活力，减少出错率和事故，从而提高劳动工作效率和质量，有利于人身安全和视 力保护；
反之则对人的情绪产生不良影响，加速视觉疲劳，影响工作成绩并可能导致生产事故；
• 因此，设计良好的照明，在劳动卫生和经济效益上都有着重要意义；
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5.2 光与视觉的基本知识
光是人们通过视觉来认识世界的媒介，也是人类社会不可缺少的基本能量之一； 在人的各种感官和知觉中，眼睛和视觉至关重要； 工业卫生学中研究的照明、颜色、视觉和视觉功能等内容，都要涉及到光学知识；
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5.2.2 视觉器官
5.2 光与视觉的基本知识（续）
视觉器官是一个能将光的刺激变为主观视觉的复杂的光的感受系统； • 由三部分组成： ①眼睛(眼球)——感光部分； ②内导视神经纤维——传输信号部分； ③视神经中枢——加工合成部分；
人的眼睛是个直径为23～25mm的近似球体，由角膜、巩膜、虹膜、 视网膜、水晶体、睫状肌和水玻璃体等组成；
感光细胞由锥体和杆体两种形状不同的细胞组成；
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两种感光细胞具有各自不同的功能特征 • 锥体细胞对光刺激的敏感性较差，只有在光线较强时才发挥作用，但辨别细节和颜色的能力很强； • 锥体细胞的这种特征称为明视觉； • 工业照明设计都是按明视觉条件设计的； • 杆体细胞对光刺激的敏感性高，但几乎不能分辨色彩； • 光线昏暗时，主要靠杆体细胞发挥作用，称为暗视觉；
人眼对光的感觉可分为非彩色和彩色两大类； • 非彩色是指黑色、白色以及各种深浅不同的灰色所组成的黑白系列； • 彩色是指黑白系列以外的各种颜色； • 颜色是非彩色和彩色的总称；
如何表述颜色？ • 和声音的三要素类似，颜色也可用色调、明度和彩度三个基本特征来表示，称颜色三要素；
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是一种休息）
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2、辨认物体细节的能力——视觉敏锐度
视觉敏锐度——医学上规定眼睛能分辨的最小(临界)视角的倒数值称为视觉敏锐度； • 这个倒数值就是原视力标准中所说的视力； • 因人而异，如果观察者能够在5m远处正确地辨认出细节单位为1.46mm的视标的开口方向，由公式 4－1就可算出他有辨别1分视角的能力，则他的视力就是1(旧标准)；若仅能辨别2分视角，则视 力为0.5，余此类推； • 自1990年5月1日起，我国采用对数视力表，其关系为：
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从图4－2可以看出： • 人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感，即意味着该波长的光转化效率最高； • 为研究方便，将这一转化效率记为1,即V（555）＝1； • 而其它波长的光其值均小于1，即V（λ）≤1； • 将V（λ）=f（λ）称为光效率函数；光效率函数曲线；
结论： • 其它波长的单色光，要想使人眼获得相 同的视觉反应，则其辐射功率就要相应 大些； （转化效率低）
• 它是以色调(H)、明度(V)和彩度(C)三个要素配以数字标号，并根据颜色的视觉特点所制定的颜 色分类和标定系统；
孟塞尔颜色系统是一个立体模型，如图4-7所示；
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3、颜色的视觉特性
（1）颜色对比 • 颜色对比包括明度对比、色调对比和彩度对比； 任何两种颜色，只要有其中一项特征相异，视觉就能将其区别开来； 应用：工作环境中具有颜色对比，其视觉条件比只有亮度对比要好得多； • 颜色对比遵守明视度顺序，利用这个规律可以突出各种颜色的作用效果； 如在黑色背景上白色最显眼，其次是黄色、黄橙、黄绿等； 在白色背景上黑色最显眼，其次是红、紫等颜色； 常用颜色的明视度顺序如表4-2所示；
《工业卫生》 电子教案
主讲人：裴晓东 2019年4月2日
电话：13776773183 Email：peixd119126
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主要参考书
《采矿工业卫生学》，王秉权编，中国矿业大学出版社，1991年8月； 《工业卫生与职业病学》，王世俊主编，化学工业出版社，1990年； 《煤矿安全手册——第12篇：矿山救护；第13篇：工业卫生及劳动保护》，赵全福等主编，煤炭工
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色调是颜色彼此相互区分的主要特征，也是人们识别颜色的主要标志； • 取决于光的波长，即一定波长的光在视觉上的表现； 太阳光谱上的色调，再加上紫红系列(这是太阳光谱中所没有的色调)，可以包括自然界的 所有色调； 在太阳光谱上，波长大约变化2nm，人就能分辩出色调的差别来，所以人眼大约能分辨出 160种色调；
5.2.1 光学基本知识
1、光的本质
光是一种特殊频段的电磁辐射波； 电磁辐射的波长范围很广，其中只有波长在380nm至780nm的这部分辐射才能刺激人的视觉系统引起光
的感觉——可见光波；
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波长短于380nm的是紫外线、X射线、γ射线和宇宙射线； 波长长于780nm的是红外线和各种无线电波等(图4-1)，它们均为不可见辐射； 与上章我们学习的声波类比；
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5.2.3 视觉特性与视觉功能
5.2 光与视觉的基本知识（续）