如题…

文献引用格式：
JimmyQin.高校教室闪瞎眼问题探讨.How to deal with “Bling bling oh my eye” problem [A] 666

高校教室闪瞎眼问题探讨

How to deal with "Bling bling oh my eye" problem

JimmyQin 2021.9.25

---

摘要：
近日，华中地区某一拥有悠久历史的高校一教室内惊现照明系统频闪问题。作者亲临现场，实测频闪威力，明显感到视力下降、头晕耳鸣等严重危害。在交流电发展一百余年后的今天，为什么会重现这种基础性问题？教室照明系统实乃教室整体设计与装修工程重中之重，科学合理的教室照明系统设计需要进行多方关照，在着力提升授课者与听课人实际体验的同时，还应重视交互伦理与人文关怀。
关键词：知名高校、眼花缭乱、学生晕倒、教室谜题、照明系统设计
没有分类号：666
文献标识码：A

一、问题再现

2021年9月的最后一个星期五，作者在就读学校某教学楼某教室内完成中国近现代史纲要课程学习的过程中，由于当日气温偏高，便挑选了设施辅助通风效果较好的区域就坐学习。在所选座位就坐后，一种强烈的不适感油然而生，在经过简单观察后，作者敏锐地认识到，位于作者头顶的矩形面光源正在人眼可识别到的范围内高速频闪，这种频闪在全新装修的教室内异常明显，亮面油漆墙面及浅米色瓷砖还加强了频闪效果。打开笔记本，白色纸面的反射则完美影响了笔记操作的进行。

[图0-1]

二、问题分析

为了探究频闪问题的原因，作者通过课间再次观察，直观发现，频闪是由于矩形光源与运行中风扇叶面面积存在重合造成的。风扇高速旋转，三枚不透明叶片周期性地妨碍了光源光线的直线传播。作为障碍物的风扇与光源安装距离过近，光线传播面积在极短时间内发生大跨度线性变化，导致单位面积光照度和光通量快速变化。在人眼可视范围内，视觉上呈现出频闪的最终效果。

[图0-2]

频闪的影响程度究竟如何？作者对选定照明区域进行空间建模分析。

根据实物照片抽象化矢量化为二维草图：

[图1] 矩形光源（吊顶最小单元）示意图 注：数值为目测，精确到个位

[图2] 教室吊顶部分仰视示意图 注：抽象表示光源组分部情况

[图3] 问题模块抽取示意图 注：风扇数值来自厂商真实数据，精确到个位

[图4] 教室剖面图 注：默认教室高度采用国内统一标准3.5m

[图5] 理论最小光照角度示意图 注：默认教室课桌同宿舍一致为75cm，“最小”指相距最远的两个独立光源光照范围恰好重合使课桌表面达到照明标准，实际光源光照范围应大于理论值

[图6] 理论最大遮挡角度示意图 注：假设风扇叶片完全水平，在图5情况下完全遮挡直线传播

通过计算可知，光线角度旋转超过67°，极大地影响了可视范围内的亮度。

[图7] 单扇叶投影面积示意图
等比例转换可得，原单扇叶面积600cm2会造成约60000cm2的投影。可见，频闪影响的范围并非仅仅是光源正下方，而是周围一整块较大的面积。由于单个电扇通风能力有限，教室按面积均分法分部安装了多台风扇，导致投影面积重叠连片，进而使频闪对整个教室产生影响。

针对频闪本身，作者通过高速摄影的方式展开研究，从厂商获取到风扇标准转速300rpm。对所摄制影片进行逐帧分析，慢放0.05x倍速，多次取平均数统计可得，4.0s内光线闪烁了47次，平均每秒11.75次，刷新率达到了11.75Hz。此数据显然高于单风扇转速转换的结果，这是因为多台风扇旋转初相不一导致步调不同。通常条件下，人眼的识别连贯图像的速度是24帧/秒，也就是1000ms/24帧，大约为40ms。显然，该教室灯光频闪频率低于人眼无法辨识的临界线，因此频闪影响十分明显。

三、解决方案

方案一、俗话说得好，“遇到问题先从自己身上找原因”，那么解决问题也先从使用者个人的角度进行考虑。频闪的具体表现是教室亮度明暗变化，假设人眼眨眼频率同频闪频率一致，达到11.75Hz，那么在睁眼的时隙，教室处于“亮”的状态，通过闭眼，巧妙地避免了亮度降低的影响。
评价：达到如此高频眨眼的水平需要系统性的训练。学校应开展眨眼练习相关课程，以加快适应进度。

---

方案二、针对频闪特点，为照明系统设计特殊变压器。当光线被遮挡时，加大照明系统电压，提高环境亮度，由于光的散射与漫反射，填补被遮挡处的亮度缺失。同时，当未被遮挡时，降低电压从而降低亮度，以适应亮度变化。
评价：需要针对特点，定制研发11.75Hz变压器，较为复杂。

---

方案三、更换扇叶材质，将不透明扇叶更换为如亚克力等透明高强度材质，减少对亮度的影响。
评价：需要3D打印适合的叶片，成本较高；半透明材质仍有遮挡作用，效果一般。

---

方案四、更换吊扇。将传统吊扇更换为隐藏式叶片吊扇，或是无扇叶吊扇。
评价：need money

---

方案五、重新设计照明系统。完全弃用原始照明系统。将照明设备降低高度至叶片以下，避免遮挡。
评价：都做到这一步了，不如方案六。

---

方案六、停用原通风系统，采用送风式制冷设备。
评价：偌大的教室就是缺台中央空调。真的。

四、结束语：

针对教室频闪问题，作者只是进行了简单的分析研究。进一步严谨探讨，则需要收集更多精确数据。
教室整体设计，在考虑功能性和美观性的同时确实需要更多合理化、人性化的深入考量。
提高教学环境的舒适度，优化学习与交互过程的体验感，将直接利于学习效率的提升，助推科研进步的发展。

山不在高，有仙则灵；水不在深，有龙则灵；斯是陋室，不闪就行……

---

参考文献：

[1] 教室灯光照度的计算模型 商杨 陈寅 (陕荫师范大学数学与信息科学学院 陕西·西安 710062)

---

作者简介：
JimmyQin，某历史悠久高校大一在读，主攻 Industrial Design / Front-end Programming / ICT ，标准学术科研能力为0.01，但在持续低速增加中。
Biography:
JimmyQin, hasn’t received the B.E. degree in Industrial Design / Front-end Programming / ICT from xxxx Univ. The ability of standard scientific research is 0.01 (keep increasing now…).