以人为本的照明研究进展

摘 要：随着人们夜间活动的增多，以及白天的大部分时间都待在室内，人们暴露在人工光源下的时间也越来越多。大量的研究表明，光照不仅对人们的情绪，工作效率有影响，甚至也影响人们的健康。越来越多的照明设计师意识到这个问题，并秉承以人为本的照明设计理念，创造出很多节能环保，光强和色温可调，光谱能量分布定制化，充分利用自然光照的楼宇设计，使人们在享受人工照明带来的便利的同时，也享受到它给我们的健康带来的正面影响。

关键词：以人为本；LED照明；光谱能量分布

随着人们物质文化生活的丰富以及工作生活的压力越来越大，人们越来越习惯于在夜间进行各种各样的活动，包括娱乐，学习，以及工作等。我们的生理结构经过了数百万年的进化，已经适应了24小时一循环的昼夜变化规律，但是现代人们的生活习惯完全打破了这一规律，在该休息的时候仍然在活动，在该起床的时候却在睡懒觉。

使得人们这种昼夜颠倒的生活得以实现的一个最重要的因素是照明灯具的出现。光照并不是扰乱现代人们生理节律的唯一因素，空调，运动，饮食习惯等都对其有影响。但是毫无疑问，光照是非常重要的因素之一，它对人们的健康，情绪，精力等等各方面都有非常巨大的影响。大部分人待在室内的时间比室外多得多，而且天黑以后的很长时间人们仍然使用照明灯具，所以怎样正确使用照明灯具变得非常重要。

越来越多的研究在关注光对于昼夜节律的影响，以及怎样设计和控制照明系统，以使其适应人们的生理需求。LED光源是进行此类研究的理想光源，因其光通量，色温，光场分布都能比较方便地调节。对于人的生理方面的影响，LED有正面的，也有负面的。正面的影响是，大部分白光LED中存在的蓝色光谱，对人有刺激作用，能够使人们集中注意力，提高工作效率，这在早晨，或者是在数学课上，是非常有利的。但是蓝色也能在夜晚你需要睡眠的时候让你保持清醒。相对地，桔色或者红色能够让你放松。更糟糕的是，在错误的生理节律里出现的蓝光可能会引起一些严重的健康问题，例如癌症。

鉴于此，越来越多的照明场所都在重新设计他们的照明系统，以使其能够适应人们的生理节律。大部分设计师的关注重点都是色温，也即CCT。例如，在白天的时候，照明系统提供偏蓝的光线，即色温在5000K到6000K，以提高人们的兴奋度；在夜晚的时候，照明系统提供偏红的光线，即色温在2700K左右，使人们放松。

但是事情其实并没有这么简单，尽管不同的色温确实与不同的生物学反应相联系，但实际上并不是色温本身引起了不同的反应，而是光所释放的能量，也即光谱能量分布，引起了这些反应。当这些能量接触到人们的眼睛以及皮肤，将会引起生物学反应。光谱能量分布描述的是在人们能感知的可见光范围内光的能量分布。事实上，即使两个光源有完全相同的色温，它们可能拥有完全不同的光谱能量分布。

照明设计公司Benya Burnett咨询公司的合伙人伯内特对此有深入的研究。“如果你完全依赖色温，你可能背离了以人为本的照明的最基本的原则。”伯内特说。“色温只是一个温度，只能代表一个光源的平均色温，如果你将这个光源里的LED都拿出来，假设有10个LED，用光谱仪测每个LED的光谱能量分布，你将会得到10个不同的光谱能量分布，每一颗LED都是不同的。因此如果你真的想弄清楚照明与行为反应或者生物学反应之间的关系，你就必须弄清楚光谱能量分布，完全依赖色温是再也行不通的。”

因此，Benya Burnett咨询公司在它的其中一个客户那里进行了深入的光谱能量分布的评估与测量-位于华盛顿特区的美国室内设计师联合会的总部大楼。重新翻新的办公区域是一座12层大楼的第9层，于2016年9月完成改造。Benya Burnett咨询公司在此次工程中使用了LED，荧光灯，以及来自窗户的自然光的组合。这次改造获得了2个非常有影响力的奖项，美国绿色建筑委员会颁发的能效及环境建设领先奖（LEED）以及国际WELL建筑协会颁发的绿色楼宇白金证书。这样的荣誉是非常难得到的，但是在实际应用中的效果又怎么样呢？美国室内设计师联合会的总裁兰迪说：“效果非常好。我们对35名员工进行了匿名调查，询问他们对于我们正在使用的办公大楼的感觉如何，他们的睡眠质量怎么样，以及其他的一些相关问题。调查结果显示他们在各个方面的感觉都比在以前的环境中的感觉要好。”

对于为什么能取得这样的成绩，伯内特认为应该归功于他们坚定地坚持了这样一个信念：丢掉色温，关注光谱能量分布。但是选择正确的光谱能量分布并不是一件容易的事情，而是一个很大的挑战。伯内特认为，至少要考虑以下这些因素：员工的平均年龄，性别，身高，体重，健康狀况，甚至是他们是否处于生育年龄；大楼所处的经度和纬度；窗户的朝向；办公桌的高度；日出与日落的时间。伯内特说：“这实在是非常复杂的设计，很多厂家都会说，‘直接去买这个色温的产品就能满足你的需求了，但事实并非如此。如果他们只是去找一个色温为4000K或者3500K的灯，以及显色指数大于90，他们是偏离重心了。如果他们还想观察人们在行为方面或者生物学方面的反应，那他们是100%偏离重心了。”

伯内特拒绝透露在室内设计师联合会的办公大楼中使用的灯具的光谱能量分布，她说每一个应用场所都是不同的，将某一个应用场所的具体数据公开可能会误导公众。但是她指出，照明设计中的一个关键点是：尽量减少短波长的蓝光的使用，也即455nm左右的光的使用。“我们并不能从科学角度或者医学角度来具体地解释，但是有迹象表明在夜晚的时候暴露于超过20%的短波长的光照之下可能会引起许多健康方面的问题。”伯内特说，并且补充建议关于灯光的使用，业界应该制定相关的规范与引导，因为某种意义上灯光能起到药物的作用。

总之，越来越多的学者，设计师以及生产厂家意识到LED中的蓝光部分在夜晚对人们的健康所带来的负面影响，并且在努力地消除这种影响。在LED的芯片层面，可以利用紫外光LED作为激发光源，来制作白光LED；在LED的灯具应用层面，可以在白天使用3000K-4000K的色温，既能利用蓝光对人的刺激作用以提高工作效率，又避免过高色温中的过高的蓝光比例，在夜晚使用2700K左右的色温，使人们的情绪稳定和放松。

参考文献：

[1] 周李兵，朱瑜，吴浪，马大柱.家用光源有害蓝光的测试 [J].实验室研究与探索，2016（10）：33-35.

[2] 赵介军，乔波，过峰.LED蓝光危害研究[J]. 照明工程学报， 2015（2）：84-87.

[3] 邹蕾蕾，戴锦晖.蓝光与眼健康[J].中华眼科杂志，2015（1）：65-69.

作者简介：

郑盛梅（1981-），女，浙江衢州人，衢州职业技术学院信息工程学院讲师，硕士，研究方向为半导体照明。