基于光谱技术的教室照明设计研究张烨张明帮刘燊潘福喜邹楠张日新【摘要】良好的教室照明是高校师生正常学习的保障。针对现有高校教室照明存在的照度不均匀性和能耗高的问题，结合绿色照明的节能理念，采用LED照明代替传统日光灯照明，通过光纤光谱仪测量LED灯和日光灯的性能，基于光的强度曲线从光的本质上揭示了日光灯危害人眼的原因，说明了LED对人眼刺激较小；通过对比各测试点的照度参数，定量分析了两种灯具的教室照度分布规律；基于全生命周期成本估算模型计算，研究了教室照明使用日光灯和LED灯的经济效益。试验结果显示，教室LED照明照度平均值为554.4lux，照度均匀度为70.3%，优于日光灯照明照度均匀度48.3%，教室整体照度水平高于教室建筑照明标准；一支LED灯的日耗电量仅为日光灯的37.5%，一间教室平均一年可节约电费3296.96元。研究结果为教室照明设计指明了高效节能的途径，验证了教室使用LED灯照明具有极高的经济效益和节能减排效果。【Abstract】Goodclassroomlightingistheguaranteeofnormallearningforcollegeteachersandstudents.Inviewoftheproblemsofunevenilluminationandhighenergyconsumptioninexistingclassroomlighting，combinedwiththeenergysavingideaofgreenlighting，weuseLEDlightingtoreplacethetraditionalfluorescentlighting.ThroughmeasuringtheperformanceofLEDlampandfluorescentlampbyfiberopticspectrometer，andbasedontheintensitycurveoflight，werevealthecauseofharmtohumaneyesbyfluorescentlampfromtheessenceoflight.TheresultsshowthatLEDislessirritatingtohumaneyes.Throughcomparingtheilluminanceparametersofeachtestpoint，thedistributionlawofilluminanceinclassroomoftwokindsoflampsisanalyzedquantitatively.Basedonthelifecyclecostestimationmodel，theeconomicbenefitsofusingfluorescentlampandLEDlampinclassroomlightingarestudied.TheexperimentalresultsshowthattheaverageilluminanceofLEDlightinginclassroomis554.4lux，andtheilluminationuniformityis70.3%，whichisbetterthanthatoffluorescentlightingby48.3%.Theoverallilluminationleveloftheclassroomishigherthanthelightingstandardforclassroombuilding.ThedailypowerconsumptionofaLEDlampisonly37.5%ofthatofthefluorescentlamp.Theaverageelectricityconsumptionperclassroomis3296.96yuanperyear.Theresearchresultsindicateefficientandenergy-savingwaysforclassroomlightingdesign，andprovesthattheuseofLEDlightinginclassroomhasveryhigheconomicbenefitandtheeffectofenergysavingandemissionreduction.【关键词】LED灯；教室照明；全生命周期成本；节能改造【Keywords】LEDlamp；classroomlightning；lifecyclecost；energysavingreform【中圖分类号】TU113.2【文献标志码】A1673-1069（2018）08-0188-061引言教室是学校师生的主要学习场所，优质且节能的教室照明对提高学生学习兴趣、保护学生视力和响应高校节能减排均具有重要的社会和经济意义[1]。随着LED照明技术的发展，LED灯被广泛应用于学校教学照明之中[2]。教室照明存在的突出问题在于能耗高和灯光分布不合理[3-5]。教室照明一般采用长度规格为1.2m的40瓦日光灯多点分布，其中央照明的单位能耗较高，而边角照明质量却不达要求，整室照明的平均照度和照度均匀度均远低于相关标准[3，6]。为此，本文引入LED灯代替传统日光灯，基于光谱强度曲线定性分析了日光灯和LED灯对人眼视力的危害；通过现场测量两款灯具的性能并绘制照度等值线图，定量分析教室各测试点最小照度值、最大照度值、两端照度平均值、中间照度平均值、教室照度平均值和照明均匀度的分布规律；基于全生命周期成本理论，估算了传统日光灯和绿色照明LED灯的经济效益，验证教室使用LED灯照明具有极高的经济效益和节能效果。2数学建模及理论分析2.1基于光纤光谱技术的照度数学模型2.1.1光纤光谱仪测试原理试验仪器采用葡萄牙Sarspec公司生产的光纤光谱仪，型号为SPEC-STD，具体参数如表1所示。如图1所示为光线光谱...