出色的照明设计、先进的照明设备，让我们享受到了照明带给我们的舒适和便利。但眩光(glare)问题，一直是个令人十分头痛的问题。
什么是眩光?为什么会产生眩光?怎样降低、甚至消除眩光呢?
眩光：由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适的感觉或降低观察细部或目标的能力的视觉现象。[5]
眩光是一种不良的视觉现象，它会使人感到刺眼，引起眼睛酸痛、流泪、视力降低，甚至可能会暂时失去视看能力。
眩光使视觉功能降低的机理可以这样来理解：由眩光源发出来的光，在视网膜方向上散射，形成一个明亮的光幕，叠加在清晰的场景像上。这个光幕具有一个等效光幕亮度(equivalent veiling luminance)，其作用相当于使背景亮度增加，对比度下降，使人产生眩光感，并且难以看清目标。
图1 人眼与眩光
2 与眩光相关的名词释义
(1) 视野(visual field)：
眼睛注视一个目标，注视点以外一定空间的物体也能看见，这个空间范围称为视野。视野分水平视野和垂直视野，反映人眼在水平方向和垂直方向的视认范围。
静态下，双眼水平视野可达160度，垂直视野可达50度。而在运动的车辆中，驾驶员的动视野大小与车速有关。车速越快，注意点向远伸展，视野就越小，周围景物就难以看清楚。
交通心理学研究表明，车速40km/h，水平动视野为100度;车速70km/h，水平动视野为65度;车速100km/h，水平动视野为40度。垂直动视野，即驾驶员视线在垂直方向的视认空间，通常为30度。
受人眼视差和较差照明条件的影响，人眼在暗环境下对颜色的正确分辨能力是很差的。因此，视觉分辨能力取决于物体与其背景在亮度上的差异。一个物体只有在获得一定的亮度对比时才能被看见。
(2) 亮度对比C(luminance contrast)：
C=⊿L/Lb =∣Lo-Lb∣/Lb
式中，⊿L——识别对象亮度与背景亮度之差;
Lo——识别对象亮度(cd/m2);
Lb——背景亮度(cd/m2)。
亮度对比有“正对比”和“负对比”之分。当物体亮度高于背景亮度时是正对比;当物体亮度低于背景亮度时是负对比。
(3)临界(阈值)对比度Ct(threshold contrast)：
Ct = ⊿Lt /Lb
式中，⊿Lt——临界亮度差，人眼刚能识别目标时目标与背景间的亮度差。
(4)可见度水平VL(Visibility Level)：
目标与背景的实际亮度对比度C与临界对比度Ct的比值。
VL=C/Ct=⊿L /⊿Lt
眩光按影响程度分为不舒适眩光和失能眩光。
(5)不舒适眩光(discomfort glare)：
是指在视野内使人们的眼睛感觉不舒适的眩光，但并不一定降低视觉对象的可见度。这种眩光也称为心理眩光。
(6)失能眩光(disability glare)：
是在视野内使人们的视觉功能有所降低的眩光。它是一种会降低视觉对象的可见度，但并不一定产生不舒适感觉的眩光。
眩光按其形成机理，分直接眩光、干扰眩光、反射眩光、对比眩光。
(7)直接眩光(direct glare)：
由视野中，特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光。
(8)干扰眩光(disturbance glare)：
当非观看物体方向上存在发光体时，由该发光体引起的眩光。
(9)反射眩光(glare by reflection)：
由视野中的反射引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光。
(10)对比眩光(comparison glare)：
光环境中存在着过大的亮度对比形成的眩光。
3 眩光的评价方法
到目前为止，针对室内环境、体育场馆、机动车道路等照明场合，人们已经总结出以下四种主要的眩光评价表达式：
3.1 统一眩光值UGR
统一眩光值(unified glare rating)UGR的计算：[5]
式中，Lb——背景亮度(cd/m2);
La——观察者方向每个灯具的亮度(cd/m2);
ω——每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角(sr);
P——每个单独灯具的位置指数。
以上各参数应按下列公式和规定确定：
1) Lb=Ei /π
式中，Ei——观察者眼睛方向的间接照度(Lx)。
2) La =Ia/A·cosα
式中，Ia——观察者眼睛方向的灯具发光强度(cd);
A·cosα——灯具在观察者眼睛方向的投影面积(m2);
α——灯具表面法线与观察者眼睛方向所夹的角度(°)。
3) ω=AP /r2
式中，AP——灯具发光部件在观察者眼睛方向的表观面积(m2);
r —— 灯具发光部件中心到观察者眼睛之间的距离(m)。
4) 古斯位置指数P应按图2生成的H/R和T/R的比值由位置指数表确定。
图2 以观察者位置为原点的位置指数坐标
系统(R，T，H)，对灯具中心生成H/R和T/R的比值。
统一眩光值UGR的应用条件：
(1) UGR适用于简单的立方体形房间的一般照明装置设计，不适用于采用间接照明和发光天棚的房间;
(2) 适用于灯具发光部分对眼睛所形成的立体角为0.1sr>ω>0.0003sr的情况;
(3) 同一类灯具为均匀等间距布置;
(4) 灯具为双对称配光;
(5) 坐姿观测者眼睛的高度通常取1.2m，站姿观测者眼睛的高度通常取1.5m;
(6) 观测位置一般在纵向和横向两面墙的中点，视线水平朝前观测;
(7) 房间表面为大约高出地面0.75m的工作面、灯具安装表面以及此两个表面之间的墙面。
3.2 眩光值GR
室外体育场地的眩光值(glare rating)GR的计算：[5]
式中，Lv1——由灯具发出的光直接射向眼睛所产生的光幕亮度(cd/m2);
Lve——由环境引起直接入射到眼睛的光所产生的光幕亮度(cd/m2)。
式中的各参数应按下列公式确定：
1)
式中，Eeyei——观察者眼睛上的照度，该照度是在视线的垂直面上，由i个光源所产生的照度(Lx);
θi——观察者视线与i个光源入射在眼睛上的方向所形成的角度(°);
n——光源总数。
2) Lve =0.035Lav
式中，Lav——可看到的水平照射场地的平均亮度(cd/m2)。
Lav =Ehorav · ρ/πΩ0
式中，Ehorav——照射场地的平均水平照度(Lx);
ρ——漫反射时区域的反射比;
Ω0——1个单位立体角(sr)。
眩光值GR的应用条件：
(1) 本计算方法用于常用条件下，满足照度均匀度的室外体育场地的各种照明布灯方式;
(2) 用于视线方向低于眼睛高度;
(3) 看到的背景是被照场地;
(4) 眩光值计算用的观察者位置可采用计算照度用的网格位置，或采用标准的观察者位置;
(5) 可按一定数量角度间隔(5°……45°)转动选取一定数量观察方向。
GR值与不舒适眩光程度对应关系：
3.3 道路照明眩光评价的阈值增量TI
阈值增量(threshold increment)是失能眩光的度量。表示为存在眩光源时，为了达到同样看清物体的目的，在物体及其背景之间的亮度对比所需要增加的百分比。[6]
阈值增量是将平均路面亮度作为背景亮度。当背景亮度范围为0.05cd/m2< Lb <5cd/m2时，TI的计算公式近似为：
TI=65Lv/Lav0.8(%)
式中，TI—阈值增量(%);
Lv—等效光幕亮度(cd/m2)，假定观察者总是以与水平线成1°角注视与路轴平行的正前方(即一直注视其前方约86米路面上的一点);
Lav—路面平均亮度(cd/m2)。
等效光幕亮度Lv的计算公式：
Lv=10∑(Eeyei/θi2)
式中，Eeyei—第i盏灯具在观察者眼中的垂直照度(Lx);
θi—第i盏灯具发光中心与观察者视线之间的夹角(°)。(1.5°< θ <60°)
阈值增量TI也可用专用的成像亮度计直接测得。
表1 阈值增量TI与Lv及Lav之间的关系表 单位：%
高等级道路路面平均亮度Lav通常是1.0~2.0cd/m2，而阈值增量TI要求在10%以下，所以Lav为1.0cd/m2时，等效光幕亮度Lv不应大于0.15cd/m2。Lav为1.5cd/m2时，等效光幕亮度Lv不应大于0.20cd/m2。Lav为2.0cd/m2时，等效光幕亮度Lv不应大于0.25cd/m2。
Lv是对所有与视看目标夹角成1.5度~60度的灯具的10Eeye/θ2求和，在灯具排布，即所有角度θ一定的情形下，Eeye越小越好。
3.4 道路照明中的眩光控制等级G
道路照明中，驾驶员所感受到的不舒适眩光，可以用眩光控制等级G来度量。G值与灯具本身的性质及布置情况有关。
影响眩光控制等级G的因素包括：
(1)灯具和光源方面：
1)在C—γ系统中，C=0，γ=80°的绝对光强，即在平行于道路轴线的垂直面内，从灯具的最下点算起，80°方向的光强，即I80。
2)C=0，γ=80°方向的绝对光强与C=0，γ=88°方向的绝对光强的比值，即I80/I88。
3)从灯具垂直正下方起76°方向上所看到的灯具的发光面积，即F。
4)所用光源的颜色系数，以C表示。当使用光源为低压钠灯时，C=0.4;高压钠灯时，C=0.1;高压汞灯时，C=-0.1;其他光源时，C=0。
(2)设施布置方面：
1)平均路面亮度，即Lav。
2)水平视线(1.5m)距灯具的高度，即h’。
3)每千米的灯具数量，即p。
这些参数和眩光控制等级G之间有如下关系：[4]
G=13.84-3.31logI80+1.3(log(I80/I88))1/2-0.08log(I80/I88)+1.29logF
+0.97logLav+4.4logh’-1.46logp+C
需要注意的是，上式中的各个参数只适合于下列范围：
50cd≤I80≤7000cd;
1≤I80/I88≤50;
0.007m2≤F≤0.4m2;
0.3cd/m2≤Lav≤7cd/m2;
5m≤h’≤20m;
20≤p≤100。
眩光控制等级G与主观评价的关系：
4 眩光控制的策略
从以上诸多眩光评价公式，可以总结出眩光控制策略的方向：
(1)提高视野中的背景亮度，因为眩光值一般与背景亮度成反比。但要通过提升系统照明效率来实现，而不是单纯增加电能消耗。
(2)降低灯具在观察者眼中产生的垂直照度，从而降低眩光源在观察者眼中产生的等效光幕亮度。
(3)尽可能使视看目标与灯具发光面间的夹角增大。这涉及到灯具的合理布置问题。
(4)降低灯具发光面的亮度。
(5)设置科学的截光设施。
5 小结
多数情形下，眩光会对照明效果产生负面影响，甚至直接导致照明设计方案的失败。我们的目标是：寻求既能够合理抑制眩光又可以高效利用光源光通量、提高能源的有效利用率的方案。因此，科学的照明设计就显得至关重要。
