地下通道照明環境下色溫對人的影響試驗研究

厲彥軍

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074)

地下通道照明環境下色溫對人的影響試驗研究

厲彥軍

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074)

在地下人行通道照明環境中，相同照度不同色溫照明環境下，進行行人心理和瞳孔大小的比較試驗，通過分析人的心理感受和瞳孔大小生理參數，研究地下狹長空間中色溫對行人的影響。研究表明，照明亮度值一定時，在一定范圍內提高光源色溫有助于提高人的舒適度，色溫過高時人的舒適度反而會下降。

地下通道；色溫；瞳孔大小；心理感受

0 引 言

隨著城市的發展和人們生活水平的提高，車輛逐漸增多，大中型城市大多出現了地上交通擁擠的情況，這也嚴重影響了路上行人的安全。為緩解交通、方便行人通行，越來越多的人行地下通道開始修建，這一舉措大大緩解了路上交通擁堵，提高了行人的安全。然而隨著人行通道的增多，相應的問題也突顯出來，對人行通道內光照環境的舒適性要求也越來越高。

由于地下通道中的燈具數量較多，且墻壁上有廣告燈箱，在內部構成一個立體光空間。陰影現象只出現在個別照度、亮度分布不均的死角區。單從照度水平與亮度分布上來進行光環境的分析雖然能保證照明質量，滿足行人通行的視覺要求，卻無法滿足人對舒適性的要求。因此，文章在以人為本的前提下制定科學的照明試驗方案，從人的瞳孔大小及心理感受方面研究色溫對人行空間照明的影響，選擇色溫適宜的光源。

1 色溫對人的影響

眼睛所見到的光線，是由七種顏色的光疊加組成，每種光都有不同的顏色，有的光偏黃，有的光偏紅。色溫是英國物理學家洛德·開爾文創立的專門用來量度和計算光線顏色成分的一種尺度和指標。

一直以來人們認為視網膜上只有錐狀和桿狀兩種感光細胞，但隨著研究的深入，科學家發現了視網膜上另一種能控制生理節律和瞳孔反射，影響光生物效應的感光細胞——神經節細胞。研究表明，當人行走于地下人行通道中時，視網膜上的神經節感光細胞、錐狀和桿狀感光細胞同時起作用。然而目前我國照明規范是基于由錐狀細胞起主要作用的明視覺條件而研究制定的，沒有考慮神經節細胞基于色溫等因素對人的光生物效應影響。神經節細胞對于不同光譜的光敏感度是不同的，這種敏感性的區別直接反映在瞳孔的大小變化上。光生物效應影響著大腦的興奮度、注意力和覺醒水平，這就是說在同樣的照度、亮度水平下，選擇不同色溫的光源將會影響人眼的光生物效應，影響眼睛的舒適性，因此，在進行照明設計時采用適當色溫的光源將有利于提高行人的舒適感和安全感。

光源的色溫可以影響人的心理和生理感覺，研究表明，當燈具的亮度、亮度對比和視角相同時，若照明光源使人眼的瞳孔收縮得多，瞳孔較小，此時人在通道中行走時看到事物較清晰，具有較好的視覺功效；相反，當瞳孔較大時，人在這種光照下容易產生疲勞感。因此，本研究通過瞳孔大小和行人直觀的心理感受這兩種因素來研究色溫對行人的影響。

2 試驗方案

2.1 試驗儀器

根據實驗室的具體情況，采用便攜式眼動儀采集被試的瞳孔數據，此儀器攜帶方便、精確度高，被試佩戴好儀器即可進行試驗，相比老式的眼動儀，對被試影響較小，避免由于繁瑣的佩戴過程對被試心理上產生過大影響。

為確保試驗過程能快速方便地調節色溫，本試驗采用圖1所示可調色溫LED燈。該燈色溫可通過遙控器在5個檔之間調節，且調節過程迅速，只需幾秒鐘就可實現色溫之間的轉換，其色溫調節范圍為2 000 K～6 300 K。為了確保試驗數據的準確性，在實驗前，通過光譜亮度計分別測得每個檔位對應的色溫大小。

圖1 試驗燈具

2.2 試驗工況

為探究地下人行空間這一特定條件下色溫對人的影響，本試驗選擇光源色溫為試驗參數。根據試驗燈具的實際條件模擬真實人行地下通道照明環境，在保證亮度為350 lx的情況下，根據光譜亮度計測得色溫，基于色溫這一變量制定試驗工況表1。

表1 試驗工況表

2.3 光源色溫與瞳孔大小試驗研究

地下人行通道處于地表之下，除出入口之外，其余區域不受外界光照的影響，外界自然光不能到達其內部，內部以燈具照明，這些燈具的布設和燈具發光參數會影響人的心理感覺。根據被試在不同色溫照明環境中的瞳孔大小，得到瞳孔大小與色溫變化的規律，進一步了解在地下人行通道中色溫對人的心理、生理影響。

試驗過程(見圖2)：共有20名被試，男女各10人，且都擁有正常的色覺和矯正視力。為保證試驗的順利進行，實驗前一天對被試進行試驗用眼動儀培訓，強調放松自然的試驗狀態，貼近實際，為之后的調查問卷做好準備。試驗過程中，確保被試經過了充分的休息，所有被試依次完成一種工況后再進行下一種工況的試驗。

圖2 試驗過程圖

利用試驗室已有的室內模型，模擬真實的人行通道照明環境，通過調節已有照明燈具的色溫，在亮度保持350 lx不變的情況下，將色溫分別調至各工況。試驗用眼動儀操作簡單，可實時獲取被試在相同亮度不同色溫條件下的瞳孔大小。試驗過程中，被試通過眼動儀觀察孔向模型內觀察，記錄被試在每種工況下3 min內的眼動情況，圖3中的瞳孔大小為所有被試瞳孔大小的均值。

圖3 5種色溫條件下平均瞳孔大小

色溫/K瞳孔大小/mm2247013．75340011．97450010．3256008．6163008．06

從圖3和表2中可以看出，在試驗過程中，照度為350 lx時，環境色溫在5 600 K和6 300 K時，被試平均瞳孔最小，試驗后被試人員普遍反映這兩種色溫照明環境給人感覺過亮。因為隨著燈具色溫的升高，顏色逐漸接近太陽光，色溫過高時過于耀眼，長時間處于這種環境中會感覺疲勞。色溫為3 400 K與4 500 K時被試的平均瞳孔大小適中，試驗后被試人員表示：視看過程清晰，能很好地看清空間內的事物，在狹小空間里有較好的視覺感受。色溫為2 470 K時被試的平均瞳孔較大，光線接近于黃昏的自然光，在行走時視覺效果不好，長期待在這種環境下使人昏昏欲睡。因此，從瞳孔大小的角度分析，照度為350 lx時被試在色溫為3 400 K和4 500 K照明條件下通行最舒適。

2.4 光源色溫與心理感受研究

試驗問卷設計包括兩個部分：第一部分是開放式的問題，被試通過感受5種色溫環境，選出其感覺最舒適的照明色溫，分析行人對相同照度不同色溫的喜好程度的統計結果；第二部分是通過每種色溫條件下被試觀察周邊環境時大腦最直觀感覺的描述，統計每位被試的喜好。通過問卷數據，對人行通道中照明色溫的主觀心理評價統計分析得到如下結果。

圖4 5種色溫條件下被試喜好程度

色溫/K人數2470K43400K54500K65600K36300K2

通過圖4和表3中可看到，色溫在4 500 K時，感覺舒適的行人最多，共有6名；其次是光源色溫在3 400 K時，感覺舒適的人有5名；喜歡2 470 K色溫照明環境的有4人；而喜歡色溫為5 600 K和6 300 K的被試分別有3名和2名。有被試描述實驗過程中，當色溫為6 300 K時光源輻射出的光與中午的太陽光相似，像是正對著中午的陽光，不敢直視光源，有種刺眼的感覺。同時，部分被試者認為色溫為2 470 K的光源光線太暗，不適合行走，看不清事物，然而也有4名被試感覺這種光線比較溫馨，與家里的照明環境很像，使人放松。多數被試者認為色溫為4 500 K時最舒適，感覺在這種照明環境下視線最好。綜合上述，從人的主觀心理感受來看，行人更偏好色溫為4 500 K的光照。

在不同色溫下的模擬試驗結果顯示，在人行通道狹小照明環境中，照度為350 lx，色溫在3 400 K與4 500 K燈光照明下的舒適性最好，視看過程最清晰。同時，結合被試者的直觀感受以及對光源光色喜好調查得出，在這兩種色溫照明下，普遍感覺舒適、輕松。

視知覺心理感受和生理反應與光生物效應作用相關，適宜色溫的人行通道照明對人的心理生理方面具有重要影響。綜合上述兩方面的統計分析，在確定地下人行通道照明燈具的色溫時，以選擇中間色溫4 500 K左右的燈具為宜。

3 小結

考慮人行地下通道的照明時，不能只考慮光源的照度，色溫也是一個不可忽略的重要因素。目前的照明設計標準都只考慮通道內的亮度或照度水平，而不考慮光環境色溫對人的影響，其結果必然不能科學地評價照明光源和照明水平，在浪費了能源的同時又不能滿足人的舒適性要求。研究結果表明，為更加全面科學地評價照明光源的光效問題，在進行地下通道照明設計時，應從整體考慮，選擇人行地下通道照明燈具的亮度和色溫，創造更舒適的光照環境，方便行人通行。

[1] 楊公俠，楊旭東.人類的第三種光感受器(上)[J].光源與照明，2006(2)：30-31.

[2] GB 50034—2004建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[3] 黃海靜.大學教室照明中的光生物效應研究[D] .重慶：重慶大學，2010：2-5，51- 60.

[4] 陳文成，林燕丹，陳大華.可見度模型的探討及其在道路照明中的應用[J].復旦學報(自然科學版)，2005，44(4)：571-577.

[5] 劉英嬰，張青文，胡英奎.LED光源色溫對隧道照明入口段和中間段的影響 [J].照明工程學報，2013，24(2)：30-34.

[6] 迪倫·姜.光源的光譜對道路照明的影響[J].吳錦雷，譯.光源與照明，2000 (4)：29-33.

[7] 劉英嬰，張青文，胡英奎.LED光源色溫對隧道照明入口段和中間段的影響[J].照明工程學報， 2013(2)：30-34.

[8] 趙海天， 姚其， 鄺志斌，等.基于視網膜照度的路面照明效率分析[J].深圳大學學報：理工版， 2013(2)：186-189.

[9] 陳仲林， 林勇， 翁季，等.道路照明可見度設計方法[J].燈與照明，2005，29(3)： 25-28.

Experimental study on the impact of color temperature on people under circumstance of illumination in underground tunnel

Li Yanjun

(School of Civil Engineering and Architecture， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074,P.R.China)

In the underground pedestrian tunnel lighting conditions， under the same illumination different color temperature lighting environment for the conduct of pedestrians psychological test and compare the size of the pupil， through the psychological feelings and pupil size physiological parameters to study that in the underground narrow space color temperature affect the pedestrians.The results show that if illumination value is constant， within a certain range to improve the color temperature of the light source helps increase the comfort of people； however， the color temperature is too high comfort people but will decline.

underground tunnel；color temperature； pupil size；psychological feelings

2016- 03-13

交通運輸部應用基礎研究項目(2014319814260)；重慶市教委科學技術研究項目(KJ1500505)

厲彥軍(1991-)，男，碩士研究生。