同步课堂教室光环境的优化设计

2018年％月

第29卷第3期

照明工程学报

ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO

Jun.2018

Vol.29 No.3同步课堂教室光环境的优化设计

虞晖，赵向军

(江苏师范大学智慧教育学院，江苏徐州221116)

摘要：同步课堂教室的灯光效果与教师教学、学生学习和用眼健康密切相关，还关系到同步拍摄的师生影像的

质量。参照《中小学校教室采光和照明卫生标准》（GB 7793—2010)，通过DIALux软件对教室进行三维建模，模

拟教室光环境，重点考虑投影对教室光环境产生的变化，对教室照明进行了设计与优化，解决了投影区域灯光和

教室照明互相影响的问题。结果表明，经过优化设计，同步课堂教室光环境的质量明显提高，同时改善了师生影

像和桌面投影的质量。

关键词：同步课堂；投影仪；教室照明；优化设计；光环境

中图分类号：TM923 文献标识码：A DOI：10. 3969/j. issn. 1004-440X. 2018. 03. 004

Optimal Designof Light Environment (Synchronous Classroom

YU H ui，ZHAO Xiangjun

(School of Education Intelli'^ent Technology，Jiangsu Normal University，Xuzhou221116，China)

Abstract:The lighting effect of synchronous classroom is closely related to teachers5te learning and eye health，and it i s also related to the quality of the image of teachers and students.This paper，referring to the standani for lighting and lighting of primary and secondary school classrooms (GB

7793 —2010 )，uses DIALux to conduct three-dimensional modeling of classrooms，simulates classroom light environment，and focuses on the changes in the light environment of tlie classroom，design and optimization

of classroom lighting，and solve the problems of the interaction between the lighting of the projection area

and classroom lighting.The results show that the quality of the classroom light environment is improved obviously，and the quality of the image of teachers and students is improved.

Key words：synchronous classroom；projector；classroom lighting；optimal design；light environment

引言

同步课堂教室中讲台区域是教师的主要活动区域，教师影像需要实时录制并同步直播到远程教室，讲台区域需要有充足的照明以保证教师影像的质量，然而为保证投影的质量，投影区域需要保证其与周围环境具有高对比度，而且峨邻的两个区域光环境相互干扰，这成为了同步教室光环境设计的重点和难点(1-3]。

教室光环境优化设计研究受到了众多学者的关注。陈玉胜等[4]通过不同的灯具对教室照明进行改造，改善了教室照明质量，保护了学生视力，对近 视的预防起到了积极的作用。闫仲舒[5]提出中小学 校教室照明应当按照现行国家标准进行改造，改造 结果有助于保护师生的视力健康。那红宇等[6]通过 日本学者大山正曾的实验得出光照度与学习效率、视力有很大关联和影响的结论。黄海静等[7]通过对 具体教室照明环境进行测量以及有针对性地发放问卷得出结论，教室的照明不应该只注重灯具数量和

基金项目：江苏师范大学研究项目（批准号：JYTD201707)

18照明工程学报2018年6月

视觉的感受，更应当提高照明质量，这样不仅能够 利于学生的健康 ，还能提高学生的上课，进学生思 ，课堂效率。

随着互联网以及流媒体技术的快速，同步课堂 高名师 作用、教育 分的有效 案，显 ，同课堂

良好的光照环境，对于提高教师影像质量和本地以及远程教室学生的学习质 重 义。遗憾的是，对同步课堂照明系统 设计的 工作还

比较少，针对影区域和讲桌区互干扰的 ：还 报端。为此，本文借助DIALux软件，在《小学校教室采光和照明卫生 / (GB 7793 —2010$(8)基础上，对教室光环境进行仿真优化，探

究教室照明、投影、教师面部照明三者之间的关，同时f朱索解决在同步课堂视频录制时投影

光与教师面部照明互为掣肘的 。

1同步课堂教室的照明设计

根据GB 50099—2011《中小学校设计规范》[9]，了符合规范的教室 模型，教室长度为11. 417 V、宽度为7.575 V、高度为2.77 V，并在三维模 添加了桌椅、、影仪、投影幕布等。该模型的平面效果图如图1所。

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图1教室平面设计图

Fig. 1 Plan of classroom

根据GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生 /中对教室内部墙面、天 、地板、桌面、和影幕比的 ，在所给的标准范围内，不失一般性，取其均值，在DIALux 软 ，对 的材质以及 比进行相应的修改，修改结果如表1所示。

教室通常 的投影幕布为白塑幕布，幕布表面洁白均勻，光线反射柔和，视觉不易疲劳。增益

幕料固有的 （角度的明程度）。完全漫散射面（即上下 180°方向 率 样的 $上 定的光线，这时的 度设定为1。然后在同一条件下，向屏幕 的同样的光线，测定中心点和同一圆弧上各点的亮度，这个亮度和完全漫散射的亮度的比率就叫屏幕的增益。白塑屏幕的增益通常为1.0〜1.5。增益越小的屏幕，视角越大，适合在教室内使用[10，11]。陈毅 [12]在白塑幕I反 射幕布，白塑幕亮度 小于理想慢散幕布的亮度系数。结合实测，白塑幕反射比约为0.850。

‘ 1 室内各表面反射比

Table 1 Reflectance of each s urface

名称

GB 7793 —2010比

顶棚

0. 70 -0. 800.750

HU墙0. 50 -0. 600.550

地面0. 20 ~ 0.400.300侧墙、后墙

0. 70 -0. 800.750

课桌面

0. 25 -0. 450.300

黑板

0. 15 -0. 200.175

1.1教室的照明设计

根据GB 7793—2010要求，教室课桌面上的维持平均照度值不应低于300 <。区设 i 部照明灯，照度 于500 <。同时，教室宜采用3 300〜5 500 K色温的光源，光源的显色 指数不宜小于80。本文选用了MDPM54-M/K/D/L 线条灯。灯泡的具体 如表2所示，其配光曲线(光强用矢，将矢量的端点曲线，以光强分布的状态[10])如图2所。

表2 MDPM54-M/K/D/L线条灯参数

Table 2 Parameter of line lampMDPM54-M/K/D/L 光通率光效率

CCT (温）CRI (显）3 803 lV57. 2 W66. 5 lm/W 5 181 K84

在DIALux软件中按照内部平行排列方式和以照 度 的规划方式将 添加至 模 ，将灯在顶部天 上，其平效果图如图3所。

在3D模型中，将高为0.8 m的书桌面所在平面设置为工作面，投影幕布、黑板分别添加供DIALux软件计算的计 ，计 DIALux |

计算区域照度 所提供的一种方式[13]。

过DIALux软件计算，得出了各个计算平面在当 下的水平照度 3。