大學(xué)教室照明中的光生物效應(yīng)研究.pdf

1、本論文是國家自然科學(xué)基金項目《基于光生物效應(yīng)的教室健康照明》(批準(zhǔn)號50778182)的研究子課題，重點研究大學(xué)教室照明中的光生物效應(yīng)，以及基于此的教室照明中學(xué)生的視知覺心理感受、生理反應(yīng)和視覺功效與光源光色、照明條件的關(guān)系，為教室照明中光生物效應(yīng)作用的量化研究和合理的光源光色選擇、照度標(biāo)準(zhǔn)值建議、照明節(jié)能研究提供更科學(xué)的依據(jù)。
　　 人眼視網(wǎng)膜上存在的第三類感光細(xì)胞--神經(jīng)結(jié)細(xì)胞(ipRGCs)的研究發(fā)現(xiàn)，它通過對進(jìn)入人眼的可

2、見光輻射產(chǎn)生的生物性反應(yīng)來控制人的生理節(jié)律、生物鐘和人眼瞳孔大小，從而對人體的生理、心理健康等產(chǎn)生影響。光對人體的這種非視覺的生物性反應(yīng)及作用稱為Cirtopic(管理光非視覺效應(yīng)的視覺，或光生物效應(yīng)視覺)，簡稱“光生物效應(yīng)”。感知光的主體是人，教室照明的發(fā)展必需更多地以人為本，研究人的視知覺心理感受、生理反應(yīng)和視覺功效等光生物效應(yīng)作用，從而為學(xué)生提供視看容易，防止近視，既利于學(xué)生身心健康，又提高學(xué)習(xí)效率的教室照明。
　　 本文

3、首先分析了教室視覺作業(yè)多變性、長時性和速效性的特點，指出教室照明必須滿足視覺作業(yè)的易讀性要求、視覺心理生理的健康要求、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的綠色照明要求。通過大學(xué)教室照明現(xiàn)狀調(diào)研和視覺環(huán)境主觀評價分析看到，學(xué)生對教室照明中視知覺主觀感受和光源光色影響都較為關(guān)注。光源光色與光生物效應(yīng)息息相關(guān)，光生物效應(yīng)具有特定的光譜、光色、光強(qiáng)度和瞳孔特性。從光生物效應(yīng)出發(fā)，綜合分析人的主觀感知、生理反應(yīng)、視覺功效和不同光色光源、照明水平下客觀數(shù)據(jù)變化的關(guān)系，體現(xiàn)了

4、定性與定量分析相結(jié)合的研究策略。
　　 本文重點通過模擬教室照明條件的“教室照明瞳孔大小及識別時間測量系統(tǒng)”實驗裝置，選擇具有代表性的高(6500K)、中(4000K)、低(2700K)三種色溫的熒光燈，利用眼動儀分析不同光色光源和背景亮度條件下，人眼瞳孔大小和識別時間的變化規(guī)律，采用回歸分析法確定各變量間的函數(shù)關(guān)系式，建立了光生物效應(yīng)下教室照明的數(shù)學(xué)模型。并對視標(biāo)大小及色對比對瞳孔變化、識別時間的影響進(jìn)行研究，得出結(jié)論。同時，

5、通過三種色溫?zé)晒鉄舻墓庾V分布測試比較，結(jié)果顯示4000K和6500K熒光燈的光譜分布特點與人眼神經(jīng)結(jié)細(xì)胞對短波波長光最敏感的光生物效應(yīng)吻合，因而印證了中、高色溫光源照明下瞳孔變化小，識別時間快的實驗結(jié)論。
　　 本文在改造后的真實教室里，通過不同色溫光源下的視覺作業(yè)績效比較，研究教室照明中光源光色與視知覺功效的關(guān)系，對學(xué)習(xí)效率的影響。并通過比較不同色溫光源下視覺作業(yè)前后，人體血壓、脈搏、心率等生理指數(shù)的變化，分析照明環(huán)境對視知覺

6、生理的影響和作用，以及學(xué)生對光源光色的心理喜好和舒適感評價。通過視知覺心理感受和生理反應(yīng)的實驗分析、研究，進(jìn)一步證實光源光色對人具有明顯的生物學(xué)效應(yīng)作用。
　　 本文最后在教室照明的光生物效應(yīng)理論研究、現(xiàn)狀調(diào)研分析、實驗測試研究基礎(chǔ)上深化了應(yīng)用性研究。在人對照明環(huán)境總體評價基礎(chǔ)上，采用層次分析法綜合比較分析，提出了適宜的光源光色和照度標(biāo)準(zhǔn)值的建議，以及基于光生物效應(yīng)的教室照明設(shè)計理念。指出大學(xué)教室照明設(shè)計應(yīng)真正從使用者的需求出發(fā)

7、，采用將學(xué)生的主觀感知、定性評價與照明效果、定量分析相結(jié)合的原則，統(tǒng)籌視覺心理感受、生理反應(yīng)、學(xué)習(xí)效率(視覺功效)和照明節(jié)能的整體效果，才能設(shè)計出滿足學(xué)生學(xué)習(xí)、健康和綠色照明要求的大學(xué)教室照明環(huán)境。
　　 論文的創(chuàng)新之處在于：
　　 1)以人為本，從人的視知覺心理感受、生理反應(yīng)和視覺功效等光生物效應(yīng)出發(fā)，綜合研究大學(xué)教室人工照明光源光色與學(xué)生視覺、身心健康、學(xué)習(xí)效率及照明節(jié)能的關(guān)系，首創(chuàng)了基于光生物效應(yīng)的教室照明設(shè)計新理