大學教室照明中的光生物效應研究.pdf

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

2、見光輻射產生的生物性反應來控制人的生理節(jié)律、生物鐘和人眼瞳孔大小，從而對人體的生理、心理健康等產生影響。光對人體的這種非視覺的生物性反應及作用稱為Cirtopic(管理光非視覺效應的視覺，或光生物效應視覺)，簡稱“光生物效應”。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、生理反應和視覺功效等光生物效應作用，從而為學生提供視看容易，防止近視，既利于學生身心健康，又提高學習效率的教室照明。
　　 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、經濟節(jié)能的綠色照明要求。通過大學教室照明現(xiàn)狀調研和視覺環(huán)境主觀評價分析看到，學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注。光源光色與光生物效應息息相關，光生物效應具有特定的光譜、光色、光強度和瞳孔特性。從光生物效應出發(fā)，綜合分析人的主觀感知、生理反應、視覺功效和不同光色光源、照明水平下客觀數(shù)據(jù)變化的關系，體現(xiàn)了

4、定性與定量分析相結合的研究策略。
　　 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)關系式，建立了光生物效應下教室照明的數(shù)學模型。并對視標大小及色對比對瞳孔變化、識別時間的影響進行研究，得出結論。同時，

5、通過三種色溫熒光燈的光譜分布測試比較，結果顯示4000K和6500K熒光燈的光譜分布特點與人眼神經結細胞對短波波長光最敏感的光生物效應吻合，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系，對學習效率的影響。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的實驗分析、研究，進一步證實光源光色對人具有明顯的生物學效應作用。
　　 本文最后在教室照明的光生物效應理論研究、現(xiàn)狀調研分析、實驗測試研究基礎上深化了應用性研究。在人對照明環(huán)境總體評價基礎上，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準值的建議，以及基于光生物效應的教室照明設計理念。指出大學教室照明設計應真正從使用者的需求出發(fā)

7、，采用將學生的主觀感知、定性評價與照明效果、定量分析相結合的原則，統(tǒng)籌視覺心理感受、生理反應、學習效率(視覺功效)和照明節(jié)能的整體效果，才能設計出滿足學生學習、健康和綠色照明要求的大學教室照明環(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、生理反應和視覺功效等光生物效應出發(fā)，綜合研究大學教室人工照明光源光色與學生視覺、身心健康、學習效率及照明節(jié)能的關系，首創(chuàng)了基于光生物效應的教室照明設計新理