Полный разбор стандартов Здорового освещения: ключевые параметры Качества света и невизуальных физиологических эффектов, а также руководство по их применению

Определение здорового освещения

Здоровое освещение healthful lighting

Освещение, которое улучшает качество световой среды на основе зрительных и незрительных эффектов и способствует физическому и психологическому здоровью человека. (Источник: GB 50034-2024)

Разъяснение определения

Это метод освещения, который за счет оптимизации спектрального состава, пространственного распределения и временных характеристик световой среды, одновременно удовлетворяя требованиям зрительной функции и незрительным физиологическим эффектам, улучшает качество жилой световой среды, способствуя регуляции биологических ритмов организма, улучшению настроения и повышению визуального комфорта.

Основная структура должна учитывать:

• Зрительные факторы (функция формирования изображения): спектральное распределение, временное распределение, пространственное распределение;

• Незрительные факторы (незрительные эффекты): фотобиологическая безопасность, регуляция ритмов, неоптические характеристики.

Ключевые технические параметры — базовые показатели качества зрительного света

1. Спектр, временные и пространственные характеристики

● Спектральное распределение (изменение света в зависимости от длины волны) :

Определяет цветовую температуру и цветопередачу; необходимо охватить видимый диапазон 380–780 нм, особое внимание следует уделять контролю длин волн 435 нм (опасность синего света) и 490 нм (эффект регуляции ритмов);

● Временное распределение (изменение света во времени) :

Проявляется в мерцании (частота < 80 Гц, глубина модуляции ≤ 0,1%, IEEE 1789) и стробоскопическом эффекте (80–2000 Гц, SVM ≤ 1, QB/T 5533);

● Пространственное распределение (изменение света в пространстве) :

Влияет на освещённость, яркость и блёскость; необходимо обеспечить равномерное покрытие посредством дизайна светораспределения светильников (например, для освещения классов U0 ≥ 0,6, GB 50034).

2. Освещённость и яркость

● Показатели освещённости:
  ◇ Горизонтальная освещённость: интенсивность освещения на определённой горизонтальной плоскости; например, для освещения классов требуется поддерживать среднюю освещённость ≥ 500 лк (GB 50034);

  ◇ Вертикальная освещённость: освещённость на вертикальной поверхности; на спортивных аренах необходимо обеспечить вертикальную освещённость в направлении основной камеры ≥ 1000 лк (JGJ 153);

  ◇ Полуцилиндрическая освещённость: используется в дорожном освещении для распознавания лиц пешеходов, требуется ≥ 15 лк (CJJ 45).

  ◇ Требования к равномерности:

  U0 (минимальная/средняя освещённость): в обычных условиях требуется ≥ 0,6 (например, в офисах);

  U1 (минимальная/максимальная освещённость): чтобы избежать локально слишком яркого или тёмного освещения, в дорожном освещении требуется ≥ 0,4 (CJJ 45);

  Градиент равномерности (UG): в зонах трансляций на спортивных аренах требуется ≤ 10%, чтобы предотвратить «эффект зебры» (JGJ 153).

● Показатели яркости:

  ◇Яркость дорожного покрытия ≥ 1,5 кд/м² (CJJ 45), продольная равномерность ≥ 0,7 (CJJ 45);

 ◇Яркость поверхности светильника: для настольных ламп для чтения требуется ограничение блёскости ≤ 2000 кд/м² (GB/T 9473), чтобы избежать ослепления.

  ◇Равномерность яркости: соотношение яркости стен и потолка ≤ 3:1, чтобы избежать зрительной усталости.

3. Качество цвета

● Цветовая температура и допуск цветности:

  ◇Коррелированная цветовая температура (CCT): цветовая характеристика источников белого света; например, для освещения классов рекомендуется 3300–5500 K (GB 40070);

  ◇Допуск цветности (SDCM): мера отклонения координат цветности от целевого значения; для внутренних светильников требуется ≤ 3 шага (GB/T 24908).

● Цветопередача:

  ◇Общий индекс цветопередачи (Ra) ≥ 80 (обычные помещения), ≥ 90 (музеи);

  ◇Специальный индекс цветопередачи (R9) ≥ 0 (для светодиодных светильников, QB/T 5533);

  ◇Стабильность цвета: после 6000 часов отклонение координат цветности ≤ 0,004 (стандарт DLC).

● Пространственная неоднородность цвета

◇ Требования к показателю: для ламп на школьной доске в области 10% интенсивности света отклонение координат цветности должно быть ≤ 0,007 (QB/T 5533), чтобы избежать локальных цветовых искажений.

4. Контроль мерцания и блёскости

● Мерцание и стробоскопический эффект:

Основное определение:

Мерцание: колебания света с частотой < 80 Гц, которые человек может непосредственно заметить; измеряется глубиной модуляции (Mod%), требуется ≤ 0,1% (IEEE 1789);

Стробоскопический эффект: колебания света с частотой 80–2000 Гц вызывают визуальные иллюзии движущихся объектов; оценивается по коэффициенту видимости стробоскопического эффекта (SVM); для классных ламп требуется ≤ 1 (QB/T 5533).

Стандарты и методы тестирования:

GB/T 42064-2022: применяется фотометр мерцания для измерения показателя pLstM (кратковременное мерцание); при стабильном питании требуется ≤ 0,1%;

QB/T 5920-2023: используется высокоскоростная камера для съёмки вращающегося штрихового диска, вычисляется значение SVM, имитируя динамические визуальные эффекты реальной ситуации.

● Блёскость:

1. Дискомфортная блёскость

  ◇UGR (Объединённый показатель дискомфорта): для внутреннего освещения требуется ≤ 19 (офисы), ≤ 16 (классы) (GB 50034);

  ◇Метод измерения: с помощью изображающего яркомера фиксируется распределение яркости светильников, рассчитывается вклад каждого источника света в общую блёскость в поле зрения.

2. Слепящая блёскость

  ◇TI (Пороговое приращение слепящей блёскости): для дорожного освещения требуется ≤ 10% (CJJ 45), чтобы не влиять на водительское зрение;

  ◇Причины: высокая яркость источника света, попадающая прямо в глаза или отражённая (например, свет от настольной лампы, отражающийся от гладкой поверхности стола); необходимо смягчить это через дизайн светозащиты или снижение контраста яркости.

Ключевые технические параметры — основные требования к незрительному качеству света

1. Фотобиологическая безопасность

● Опасность синего света:

Определение:

Фотохимическое повреждение сетчатки синим светом в диапазоне 400–500 нм; у младенцев хрусталик пропускает синий свет в 3–4 раза больше, чем у взрослых, поэтому необходимо уделять особое внимание.

Стандарты классификации (GB 44703-2024) :

  ◇RG0 (Без опасности): применимо к местам обучения детей и подростков (например, классные лампы, GB 55016);

  ◇RG1/RG2 (Низкая/Средняя опасность): необходимо маркировать безопасный порог освещённости (например, для светильников RG2 требуется предупреждение «Избегайте прямого взгляда с близкого расстояния»).

Взвешенная яркость синего света (L_B) ≤ 100 кд/м² (измеряется на расстоянии 200 мм от источника света).

Споры и баланс:

Умеренный синий свет может замедлять рост глазного яблока (профилактика миопии); необходимо сочетать это с динамической регуляцией в зависимости от ситуации (например, высокий уровень синего света днём на улице, низкий ночью).

● Ультрафиолетовая и инфракрасная опасность:

 ◇ Ультрафиолет (UV):

UVC (200–280 нм): эффективен для стерилизации, но необходимо избегать прямого облучения; при совместном использовании люминесцентных ламп 254 нм и людей утечка должна быть ≤ 5 мкВт/см² (GB 28235);

Риск озона: ультрафиолет с длиной волны < 240 нм разлагает кислород, образуя озон; концентрация в помещении должна быть ≤ 0,16 мг/м³ (GB/T 18883).

 ◇ Инфракрасное излучение (IR):

Тепловая опасность: обогреватели и лампы для обогрева должны контролировать поверхностную температуру, чтобы избежать ожогов у младенцев (GB 7000.217); взвешенная инфракрасная радиация должна быть ≤ 100 Вт/м² (GB/T 20145).

● Рамка стандартов фотобиологической безопасности:

  ◇ GB/T 20145 (эквивалент CIE 62471), GB 44703-2024 (обязательные требования к лазерным и некогерентным источникам света).

2. Освещение для здоровья ритмов

● Незрительный механизм фоточувствительности:

  ◇ Клетки IPRGC (незрительные фоточувствительные клетки сетчатки): пиковый отклик на длину волны 490 нм, регулируют секрецию мелатонина и суточные ритмы;

  ◇ Ключевые показатели:

EML (Эквивалентная меланопическая освещённость): характеризует эффект регуляции ритмов; в офисах днём требуется ≥ 250 лк (проект ISO 8995-1);

 EDI (Эквивалентная дневная освещённость): соотношение с EML составляет EDI ≈ 1,103 × EML (CIE S 026:2018).

● Международные стандарты:

  ◇ CIE S 026: предоставляет функцию отклика IPRGC, поддерживает расчёты EML/EDI;

  ◇ Североамериканский стандарт WELL: в жилых домах ночью EML ≤ 120 лк, в больничных палатах требуется динамическая регуляция цветовой температуры (2700–6500 K).

 ◇ Отечественная практика: Шанхайский «Отчёт о технологиях здорового освещения» рекомендует добавить в освещение классов периоды утренней высокой цветовой температуры (5000 K) для повышения бдительности.

● Технические挑战:

  ◇ Проектирование спектра: необходимо сбалансировать опасность синего света (435 нм) и эффект регуляции ритмов (490 нм); требование к допуску длины волны чипа ≤ 5 нм;

  ◇ Конфликт между стоимостью и энергосбережением: достижение EML 250 лк требует горизонтальной освещённости ≥ 1000 лк, что противоречит целям низкоуглеродного развития; необходимо исследовать решения локального направленного освещения.

3. Неоптические характеристики

● Контроль шума:

  ◇Источники: вибрация индукторов питания при диммировании (например, гудение 100 Гц при глубоком диммировании);

  ◇Лимиты： в учреждениях для пожилых ≤ 40 дБ(A) (GB/T 50785), в чувствительных местах, таких как концертные залы, требуется ≤ 30 дБ(A).

● Механическая и электрическая безопасность:

  ◇Механические характеристики:

① Радиус скругления краёв доступных деталей ≥ 2 мм (GB 7000.1), чтобы избежать порезов;

② Уличные светильники должны выдерживать ≥ 12 баллов по шкале устойчивости к ветру (GB/T 30100);

  ◇Электрические характеристики:

① Электромагнитная совместимость (EMC): радиопомехи ≤ 54 дБμV/m (GB 17743), чтобы избежать помех медицинскому оборудованию;

② Защита от поражения электрическим током: ландшафтные светильники должны использовать светильники класса III (выходное напряжение ≤ 25 В, GB 7000.1).

  ◇Тепловые характеристики:

① Контроль изменения цвета: для светодиодных светильников после 6000 часов отклонение цветовой температуры ≤ 500 K (DLC V5.1), чтобы избежать смещения спектра, влияющего на эффект регуляции ритмов;

② Температура поверхности: доступные детали ≤ 60℃ (GB 7000.1), чтобы предотвратить ожоги у детей.

Сводные технические параметры и лимиты стандартов

Внедрение

Основные моменты реализации стандартов

1. Совместное применение нескольких стандартов

Зрительные показатели:

  ◇ GB 50034-2024 (архитектурное освещение), JGJ 153 (спортивные арены), CJJ 45 (дорожное освещение);

Незрительные показатели:

  ◇ GB 44703-2024 (фотобиологическая безопасность), CIE S 026 (ритмическое освещение), стандарт WELL (здоровые здания).

2. Рекомендации для предприятий

Соответствие всему цепочке: от чипов (например, красный люминофор KSF для повышения R9) до систем (проектирование EMC-фильтров) должно соответствовать стандартам;

Сценарные решения: в детских комнатах использовать низкий уровень синего света (ниже 4000 K) + RG0, в офисах интегрировать интеллектуальное диммирование (динамическая регуляция EML).

Примечание:

Настоящая статья охватывает ключевые концепции зрительного и незрительного качества света, объединяя стандарты GB 50034-2024, международные стандарты CIE и отечественную отраслевую практику; она применима к проектированию и оценке здорового освещения общественных зданий, жилых домов и специальных помещений (таких как больницы, школы).

Этот материал подготовлен на основе:

1. Материалов двух обзорных салонов, проведённых доктором Чжуан Сяобо на платформе Ming Classroom: «Обзор прогресса стандартов качества света для здорового освещения — зрительная часть» (нажмите «Читать оригинал», чтобы пересмотреть этот салон) и «Обзор прогресса стандартов качества света для здорового освещения — незрительная часть»;

2. Стандарта GB 50034-2024.

Для просмотра записи курса нажмите

Чжуан Сяобо: «Обзор прогресса стандартов качества света для здорового освещения — зрительная часть + незрительная часть»

Чжуан Сяобо: «Обзор прогресса стандартов качества света для здорового освещения — зрительная часть»

Отказ от ответственности

Содержание статьи предназначено только для личного изучения и обмена информацией; сохраняется нейтральная позиция.

Если возникнут вопросы, связанные с нарушением прав и интересов, пожалуйста, своевременно свяжитесь с нами; мы оперативно рассмотрим или удалим соответствующие материалы. Благодарим за понимание!