LED光生物健康照明的研究

于春荣，王树彬

1.沧州师范学院，河北沧州 061001 2.沧州福光节能灯具有限公司，河北沧州 061001

LED光生物健康照明的研究

于春荣1，王树彬2

1.沧州师范学院，河北沧州 061001 2.沧州福光节能灯具有限公司，河北沧州 061001

照明已经拓展到非视觉生物效应领域，光与健康有着密切的关系。随着科技的发展，新一代光进入人们的视野，与传统的光源相比，其具有很大的优势，LED在照明中有着健康的表现。本文就对LED光生物健康照明进行研究，主要进行2项实验研究，分别为显示器彩光对不同年龄人群的光生物效应研究、单色LED彩光对人的光生物效应研究。

LED；光生物效应；健康照明

光健康主要是指利用人工光源，通过科学合理的照明所达到节约环保的目的［1］。如果没有合理的利用，则会给人们健康带来不利。目前，越来越多的学者对LED生物健康照明进行深入的研究，其中最为常用的方式是通过心率、体温等生理参数来实现。本文对LED生物健康照明的研究进行探讨。

1 显示器彩光对不同年龄人群的光生物效应研究

人的眼睛会随着年龄的变化发生一些改变。在实际中，光线主要是通过人的眼睛而产生一定的视觉效应以及非视觉效应。但是由于瞳孔缩小以及晶状体透过率降低引起的，对于年龄较大者来说，能通过视网膜的光线越来越少，所以对年龄较大的人来说，对于光线的要求也越来越高。由于视场的减小而导致对颜色的辨别能力的减弱，而且对于眩光敏感度的要求也有所提高，这对年老者来说都是引起的视觉下降的原因。实际上，由于光线难以满足视觉的需要，老年人不但会出现视觉问题，还会引起非视觉问题。

本实验的照明光源是以低照度的采光显示器为准，通过比较与探索光谱环境的差异对不同年龄的人所产生的光生物效应，得出结论。

1.2实验设置

首先准备好彩色显示器，将其作为实验的主要光源，显示器在sRGB的形式下为准，其中，可以通过调节来达到实验所具备的不同光谱的需求［2］。本实验选用了4种蓝绿光作为实验光环境。被试的人员坐在与屏幕相隔400mm的位置，眼睛注视着屏幕，检测出4种不同的彩光在被试者眼睛位置处形成的照度值为101x、23x、861x、71x。

1.3实验方法

本实验将挑选6名25岁左右的青年被试者与6名65岁左右的老年被试者参与整个实验过程。在实验进行之前，首先要对室内的温度作调整，达到26℃即可，并对每位实验者进行眼睛的检查，确保无病症。在实验过程中需要对每个参与每隔一分钟记录一次心率。

被试者在进行实验之前，需要使被试者达到稳定的生理参数，首先让被试者在黑暗处适应15min，达到稳定参数后即可进行实验。记录仪分别在黑暗处记录5min，然后在显示器的彩光时记录5min，其中在显示器打开之前的5min与关掉后的5min的心率值作为关生物效应。在这个过程中被试者两眼要注视着屏幕。在结束试验之后，被试者需要在黑暗处达到心率稳定后方可进行下一轮实验。

1.4实验结果与分析

对参与实验的年轻人的心率变化进行分析，在不同的彩光环境下，其心率变化有着明显的差异。同样在黑暗的情况下，其心率的变化依然会有一定的差异。这就表明其结果与以往的研究结果是相同的。对于老年者来说，在黑暗处的心率并没有产生明显的变化。

2 单色LED彩光对人的光生物效应研究

本实验主要是以单色LED光源为主，与上一实验相同，以心率作为生理参数，进行检测特定光谱波段的彩色光对人的光生物效益的影响。

2.1实验设置

在实验进行前，准备蓝、绿、黄、红4种单色光作为实验光源。在实验时，可对直流源来使光源达到符合实验的不同强度的光。

被试者坐在离发光面1 000mm的位置，使被试者的眼睛注视着发光面，在实验过程中，使其眼睛位于同一水平，可以将座椅适当的调节来达到固定的作用，使4种彩光在被试者眼睛位置形成的照度值相等。

2.2试验方法

挑选男女各6名的25岁左右的青年被试者，与上一实验相同，对被试者进行眼睛的检查，确保无眼病后对其进行心率的记录。并将室内的温度调到25℃。

首先让参与实验的人员在黑暗处适应15min，其心率达到稳定的情况后方可进行实验，并对之前在黑暗处的心率进行10min的记录，之后在LED光源打开后，对某一彩光的光源状态下进行10min的记录。之后对这20min的心率记录进行比较与分析。被试者在结束一组实验之后，需要在黑暗的环境下进行稳定心率，才能再进行第二组实验。

2.3实验结果与分析

经过实验分析得知，不同颜色的彩光对心率的变化存在着较大的影响，其中在光源较低的状态下，对心率的变化也较为明显。

通过对彩光与心率影响的差异分析，在不同颜色的彩光状况下，心率有着很大差异。其中心率产生变化时，在明亮的状况下平均心率与低照明的状态下平均心率之差和低照明状况下平均心率的比值，其中蓝光的心率变化更为显著，其次是绿光、黄光、红光。这种结果与以往的研究结果相吻合。

3 结论

本文主要探讨了心率这一生理参数变化评价光生物效应的实验研究，通过以上2种实验研究：一是显示器彩光对不同年龄人群的光生物效应研究；二是单色LED彩光对人的光生物效应研究。实验结果表明：在黑暗的情况下对人光生物效益有着一定的影响，并且每种光源所引起的心率变化有极大的不同，但在本实验中所涉及到的不同彩光对于人的心率变化之间没有明显的差异。

［1］柴颖斌.LED光生物健康照明的研究［D］.上海：复旦大学，2012.

［2］柴颖斌，孙耀杰，邱婧婧，等.LED光生物健康照明研究［C］//中国科学技术协会.中国科协第249次青年科学家论坛——照明对生态环境影响的量化观测与评价报告文集.中国科学技术协会，2012，8.

［3］罗勇军.基于光生物学的LED动态照明评价及关键技术研究［D］.杭州：浙江大学，2013.

［4］居家奇.照明光生物效应的光谱响应数字化模型研究［D］.上海：复旦大学，2011.

J914

A

1674-6708（2016）167-0150-01

于春荣，实验师，研究方向为半导体照明及电气自动控制。王树彬，董事长，沧州福光节能灯具有限公司。