摘要：本文简要阐述了国内外读写作业台灯标准，分析现阶段读写作业台灯试验装置的优缺点。通过优化改进读写作业台灯试验方法和装置，解决了读写作业台灯在照度、照度均匀度和遮光性试验过程中存在的台灯出光面仰角大小和出光面几何中心点的垂直投影点难以确定的问题，从而提高台灯照明质量检测的准确性与检测效率。

关键词：读写作业台灯；试验方法；试验装置；照明质量检测；

1、  引言

　　 读写作业台灯是人们日常生活中经常使用到的照明工具。特别是处于学习阶段需要经常用于读写作业的青少年，读写作业台灯的照明质量对青少年视力保护极为重要。据统计，2021年我国青少年近视率已经达到60%，在城市及学业繁重地区的学生近视率或许已经超过了60%。中小学生在家学习，有约84%的学生在家使用读写作业台灯1～2h小时以上，其中有40%的学生超过3h。^[1]因此，读写作业台灯的照明质量好坏直接影响着学生视力健康。

　　   读写作业台灯普遍流通于商场，灯具市场，线上商店等，并常用“护眼台灯”做广告，但市场上台灯质量参差不齐，众多台灯产品被爆出照度均匀度不满足、频闪严重、灯光刺眼、蓝光伤害眼睛等众多问题，“护眼”台灯并不护眼，还可能伤眼，台灯照明质量问题引起了人们的重视。读写作业台灯的照明质量主要通过桌面照度值、照度均匀度、遮光性等性能参数来进行评价，照明质量的好坏直接决定了青少年的学习环境。如果使用读写作业台灯的桌面照度值偏低，进行读写作业时眼睛需要长时间放大瞳孔才能看清，因此很容易造成读者眼睛疲劳，而且桌面照度值偏低，会间接影响读者的坐姿习惯；照度均匀度差，桌面亮暗不均，照明环境反差大，眼睛的舒适性会大大降低；甚至有的读写作业灯遮光性不够到位，在标准坐姿下，眼睛所能看到的亮度太强，会让人感觉到刺眼。在加强儿童青少年近视防控工作的当下，加大对读写作业台灯的照明质量检测，并且提供快速、准确的检测数据是十分有必要的。

2、  国内读写作业台灯照明质量检测方法与要求

　　我国主要采用GB/T 9473-2017《读写作业台灯性能要求》，标准中规定了对读写作业台灯的桌面照度及照度均匀度和遮光性等性能参数的测试方法和要求。照度及照度均匀度试验是将台灯正常工作位置放置于水平桌面上，以台灯出光面的几何中心的垂直投影点为圆心，在靠近读者的一侧的投射范围内，画一个距离圆心半径为500mm的三分之一扇形，以30°间隔，以圆心为起点，测试点间距为100mm，在半径线上的测试点进行照度测量，如图1所示。台灯需要先点亮一段时间，直至光源稳定后再进行照度测量。将测试区划分为两个区域，对每个区域内的照度值和照度均匀度按A级和AA级进行分类，如表1所示。各个区域内的照度最大值与照度最小值的比值为照度均匀度。

　　遮光性试验是将亮度计镜头放置于高度距离桌面400mm、水平距光源腔面几何中心600mm、垂直于桌面边沿并通过光源腔口面几何中心的位置，如图2所示；测试时，调整亮度计的水平角度和垂直角度，测试可以观察所有透光件、光源、反射器等的表面亮度，亮度不应大于2000cd/m²。^[2]

图1 照度试验的布点方式

图2 遮光性试验观察方式的侧视图

表1照度及照度均匀度要求

3、  国外读写作业台灯照明质量检测方法与要求

　　国内外对读写作业台灯的检测方法与要求不尽相同，各项指标也有差异。美国对台灯的标准是采用北美照明工程协会（IESNA），其中对桌面照明区域的划分和照明参数要求与国内标准不同。IESNA在标准中将作业面积划分为主要作业面积和次要作业面积，其中主要作业面面积为360mm×310mm，次要作业面面积为610mm×910mm，如图3所示。主要作业面照度应达到200lx、300lx或500lx，满足短时间作业需求；次要作业面照度应达到500lx、750lx或1000lx，满足长时间作业需求。主要作业面的最大照度与最小照度之比不超过3；次要作业面照度值与1/2主要作业面照度值的差不应小于200lx；该标准没有对遮光性进行要求。^[1]

3图3 IESNA规定的读写作业台灯作业面积示意图

　　日本工业标准JIS C8112《学习读书用LED台灯、荧光灯》对桌面照度和遮光性的检测方法及要求与我国对读写作业台灯的标准一致，但对照度均匀度没有明确规定。

4、  现阶段的检测方法与试验装置

　　我国采用GB/T 9473-2017标准对读写作业台灯进行检测，绝大部分检测机构均采用简易照明质量试验装置。简易照明质量试验装置是依据标准的检测方法，首先先制作一个画有照度试验布点方式的水平桌面，其次将台灯放置于测试桌面，调整到目标高度，通过目视使台灯几何中心点和圆心点对齐，最后采用手持照度计在每一个测试位置进行检测，如图4所示。

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图4 简易照明质量试验装置

　　此检测方法与试验装置简单直接，但读写作业台灯在进行照度及照度均匀度测试时，经常会遇到台灯出光面仰角大小难以判断，几何中心点的垂直投影点难以确定的问题，而这些问题往往直接影响照度、照度均匀度和遮光性的大小是否能满足标准要求。并且对读写作业台灯的照度及照度均匀度进行检测时，使用手持式照度计放置到检测点进行测试，由于照度计探头较大且较厚难以保证照度计探头中心位置刚好落在检测点，最终影响检测结果的准确性。

5、  读写作业台灯照明质量试验装置改进

　　为了提高对读写作业台灯照明质量检测数据的准确性和检测效率，优化改进读写作业台灯试验方法和装置，试验装置结构除了包含基本的水平桌面还增设了电动升降台，检测点凸状结构、激光角度测量组件、十字激光定位、桌面万向水平仪、高度测量尺等相关部件进行配合组装，如图5所示。

　　该试验装置工作方式是通过将读写作业台灯放置于升降台，首先启动升降台将高度调整至与手持照度计厚度齐平，避免因手持照度计厚度太高引起的照度值测量误差；其次用水平桌面圆心点位置的十字激光准确定位读写作业台灯出光面几何中心点，使出光面几何中心点的垂直投影点与桌面圆心重合。紧接着利用侧边激光角度测量组件测量台灯出光面仰角，将出光面仰角调整至产品说明书要求角度；最后完成调整读写作业台灯工作位置后，使用手持照度计对桌面照度进行测量，利用照度计探头后座中心螺丝孔与水平桌面检测点凸状结构配合进行准确定位，从而提高试验装置的准确度，如图6所示。

图5 改进后的照明质量试验装置示意图           图6 改进后的照明质量试验装置

6、  试验装置对比与分析

　　为了测试改进前后读写作业台灯的照明质量试验装置的性能变化，本试验选取3名有测试经验的实验人员对同一盏台灯进行试验对比。台灯样品采用高度和角度均可调的读写作业台灯，该台灯采用金属软管臂，灵活性好，可以根据使用者的要求进行任意高度和角度的调节。测试时按台灯说明书推荐的安装方式进行调整，台灯发光面距离桌面高度为400mm，发光面与桌面保持水平，试验结果如表2。

表2 高度和角度均可调台灯测试结果

　　从表2可以看出，同一名实验者采用不同实验装置得到的试验结果并不相同。简易试验装置检测结果在≤300mm的120º扇形区域最小照度值均大于300lx，＞300mm，≤500mm的120º扇形区域最小照度值均大于150lx，且照度均匀度均能小于3，符合A级照度要求。但表面亮度却远远超过标准要求的2000cd/m²。相对比，同一名实验者采用改进后的实验装置得到的最小照度值和照度均匀度均不能满足A级照度要求，然而台灯的表面亮度最大才43 cd/m²。

　　从试验结果来看，虽然简易试验装置的台灯检测结果均能满足A级照度要求，但是测试过程中存在较多的误差。造成误差主要原因有以下几个方面：第一，调整台灯与桌面的高度为400mm，忽略了照度计本身厚度，造成照度值都偏高；第二，采用目视方法让台灯几何中心的投影点与圆心重合误差大，如果投影点与测试点圆心稍微偏离，照度值和照度均匀度就会有明显偏差；第三，通过目视将台灯发光面调至水平，不能保证仰角保持在0°，只要仰角超过2°，亮度计就很容易可以直接测试到发光面，结果测得的亮度值都高于标准要求。两个实验装置主要差别是简易试验装置较为依赖实验者的目视判断，改进后的试验装置都是用十字激光对准寻找台灯的几何中心点，升降台可以抬高台灯高度，弥补照度计厚度带来的误差，同时配有激光角度测试组件和高度测量尺以便更快确定台灯发光面的水平状态和高度。因此，改进后的试验装置的检测数据更加准确可靠，不同人员之间的测试误差范围很小，试验结果的重复性强。

7、  总结

　　该检测装置将重点解决读写作业台灯在照度、照度均匀度和遮光性试验过程中存在的台灯出光面仰角大小和出光面几何中心点的垂直投影点难以确定的问题，设计一款专门用于检测台灯照明质量的试验装置，提高台灯照明质量检测的准确性与检测效率。通过优化改进读写作业台灯试验方法和装置，使检测的数据更加规范全面，有利于企业读写作业台灯的研发提供参考，使读写作业台灯的照明质量不断提升，为学生群体视力健康提供保障。

　　[1]闫凯,宋庆军,王美霞,谭晨,刘永政.读写作业台灯照度测试探讨[J].中国照明电器,2017(05):45-47.

　　[2] GB/T 9473-2017《读写作业台灯性能要求》