辦公照明的光生物效應研究綜述

林 怡，劉 聰

(同濟大學建筑與城市規劃學院；高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，上海 200092)

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辦公照明的光生物效應研究綜述

林 怡，劉 聰

(同濟大學建筑與城市規劃學院；高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，上海 200092)

隨著對光生物效應認識的逐步提升，辦公空間光環境品質要求已從過去集中于視覺功效的需求逐步擴展到健康需求。辦公空間照明設計的關鍵要素，如照度、色溫、空間分布等不僅影響視覺效果，亦通過非視覺通道對人體晝夜節律產生作用，進而對辦公人員的睡眠質量、情緒、警覺性等產生不同程度的影響作用。從光生物效應角度對辦公照明進行研究，成為健康照明的研究熱點之一。辦公照明的相關實驗研究方法也從傳統的主觀評價，發展為包括各類生理指標在內的主客觀數據相互補充、印證，并逐漸拓展至醫學、心理學、行為學等的實驗方法。本文針對辦公空間的光生物效應的相關研究，梳理國內外文獻，總結研究成果，分析實驗方法和技術手段，探討辦公照明領域的研究重點和發展方向。

辦公照明；非視覺；生物效應；照度；光譜；健康照明

引言

光環境作為辦公空間最為重要的物理環境因素之一，不僅對視覺系統產生影響，還通過非視覺通道作用于人體晝夜節律系統，影響辦公人員的人因功效[1]。自人類使用電光源照明至今，百年來針對辦公照明的視覺功效研究已形成較為成熟的研究方法及設計理論，并在現有辦公照明的設計標準或導則中得以體現。而近二十年對于光生物效應的研究則從另一側面，揭示辦公空間光照還將直接作用于人體內部計時機制，調節人體晝夜節律系統，進而對包括睡眠及情緒在內的身心健康產生重要影響[2-3]。

然而現有設計標準主要依據視覺需求進行編制，很少考慮人體節律。標準所定的工作面水平照度已可充分保障視覺作業，但卻不足以充分滿足人體的節律系統需求[4,5,26]。加之現實層面上受規劃指標、經濟性等因素限制，我國辦公建筑自然采光水平也普遍偏低[16]。大量日間時段處于室內的辦公人員可獲得的光生物刺激非常有限，將對其健康水平產生負面影響。因此，從光生物效應角度出發，針對辦公空間探討其光環境對于辦公人員身心健康的影響作用，已顯現出其重要性和必要性。

目前關于光生物效應的研究仍處于初期階段，具體生理作用機制還未能十分明確。針對辦公空間的相關研究則具有一定的探索性，相關研究方法和實驗手段也有待通過驗證準確性、可靠性。本文通過梳理國內外辦公空間光的非視覺生物效應的相關研究，總結已有成果，分析現有的實驗方法和技術手段，為未來辦公空間健康照明的研究以及設計提供一定理論參考和依據。

1 光生物效應對人體節律的影響作用

人體晝夜節律主要由位于大腦下丘腦的視神經交叉上核(Suprachiasmatic Nuclei, SCN)激發，形成節律振蕩[6]。由于人類主生物時鐘的周期略長于24h，為了保持與外部世界的太陽時同步，需要視網膜上的光-暗刺激來重置SCN的定時系統。如光-暗刺激的周期太長或太短，或者非周期性，或缺乏光-暗刺激，SCN就可能失去對人體晝夜節律定時控制，導致晝夜節律紊亂，產生諸多健康問題。如經歷時差產生的短期節律不同步影響人的睡眠品質、消化能力和警覺性[7]。長期慢性節律紊亂，則會導致更嚴重的健康問題，如睡眠障礙[8]、情緒障礙(季節性抑郁)[9]、免疫力低下[10]、降低女性受孕率，增加流產和乳腺癌的風險[11]，誘發心血管疾病[12]和促進惡性腫瘤的生長[13]等。

不同于視覺系統，對于節律系統的調節作用則是通過非視覺神經通路(non-visual forming system)[2]。視網膜上的內在光敏神經節細胞(ipRGCs)將光信號通過下丘腦通路，傳達到SCN，再經由腦室外神經核和上部頸神經神經結，作用于松果體，促進或抑制血液中褪黑激素(melatonin，褪黑激素)的含量，進而調節人體晝夜節律(Circadian Rhythm)。

通過非視覺通路，晝夜節律系統主要受光照的光譜、強度、時刻、時長以及空間分布五個關鍵因素的影響[3]。以褪黑激素作為節律系統重要指征的大量基礎研究已顯示出晝夜節律系統對于光的敏感度與視覺系統相差甚遠。晝夜節律需要更高強度(有研究認為眼部照度至少需要1 000 lx[15])和相對更短波長(460～490 nm)[16]的光照刺激才能被激活。而不同時刻發生的光照刺激則會影響晝夜節律的相位反應。對于人體，接近于清晨時的光照刺激使得節律相位提前，黃昏時的光照刺激則推后相位[17-18]。

2 光生物效應對辦公人員的生理及心理影響

人類對光視覺效果的研究已經超過了500年。自電光源發明以來，對于工作效率的追求，使得視覺功效在很長時間內都是辦公照明的研究重點。而生物解剖學上ipRGCs感光細胞的發現，以及對辦公人員身心健康的日益重視，辦公照明的研究熱點開始逐步轉向光生物效應，以及對辦公人員身心健康的影響。

針對辦公空間，光生物效應的研究多是以某個單獨的光照要素或要素組合為研究對象，探索光通過非視覺通道作用于人體晝夜節律系統，進而對情緒、警覺性、疲勞度、睡眠質量的等生理、心理產生的影響。表1為相關重要實驗研究的關鍵參數以及主要結論。圖1為辦公空間光環境與人員工作效率及身心健康的影響作用關系圖。由于篇幅所限，本文主要討論與光生物效應關聯性顯著，且與人員健康水平、工作效率直接相關的警覺性、睡眠以及情緒受光生物效應的影響作用。

圖1 辦公空間光環境與辦公人員作業績效及健康的影響關系圖Fig.1 The relationship between the performance of light environment and the performance and health of office workers

年份作者實驗場地實驗參數研究對象1993R．Külleretal實驗室照度、色溫(3000Kvs5500K、450lxvs1700lx)褪黑激素、皮質醇、EEG、主觀舒適度1997PRBoyceetal實驗室日光，照度50～2800lx，色溫2800～6500K睡眠質量、認知能力、情緒(非)2007PeterRMillsetal現場色溫(17000Kvs2900K)疲勞度、警覺性、嗜睡度、活力、精神健康2007GeorgHoffmannetal實驗室500～1800lx，6500Kvs500lx，4000K褪黑激素(非)、情緒2008AntoineUViolaetal現場色溫(17000Kvs4000K)警覺性、睡眠質量2012IMIskra?Golecetal現場色溫(17000Kvs4000K)，眼部照度500lx情緒、困倦度2012MCMGordijnetal實驗室9000lx，5000Kvs17000K情緒(季節性情感失調)2012VKretschmeretal實驗室3000lxvs300lx工作記憶力、專注力、持續注意力(非)2014MohamedBoubekrietal現場有日光vs無日光自我評估健康水平、活力、睡眠質量2014KCHJSmoldersetal實驗室眼部照度(1000lxvs200lx)警覺性、EEG、心率(非)2016MGFigueiroetal現場夏季受光量vs冬季受光量睡眠質量、睡眠時長

2.1 警覺性與光照

警覺是一種感官意識積極關注外部的狀態，如發現并及時應對危險或緊急情況，或快速感知并行動。它與心理學以及生理學相關。缺乏警覺性是許多病癥的癥狀，包括發作性睡病、注意力缺陷障礙、慢性疲勞綜合征、抑郁癥或睡眠剝奪。辦公人員缺乏警覺性則會影響其工作狀態，降低工作效率。

光照對于警覺性的研究早期多是在被試睡眠剝奪的條件下進行的。研究發現夜間的高強度光照(大于1 000 lx)能夠有效降低被試困倦度，提高警覺性，并縮短反應時間，提高工作效率[3,19]。近年來的研究則發現無需睡眠剝奪或低照度環境適應，日間光照與夜間光照一樣可以提高警覺性，改善工作效率[15]。Smolders等發現日間工作時段，當眼部照度從200 lx提升到1 000 lx，引起α和θ波的相對功率密度減少，反映了被試警覺性的升高[21,57]。

進入室內的自然光照強度同樣影響工作人員的警覺性[22-23]。林怡等研究發現工作人員的自報告困倦度與其工作位距離采光窗的遠近程度顯性相關，離窗小于2 m的工作人員困倦度低于距窗較遠的工作人員[24]。分析認為窗戶距離影響了工作人員在日間可獲得的自然光照水平，離窗2 m以內的工作人員獲得的光照刺激遠高于近窗人員，進而利于減少其困倦度。

由于節律系統對于短波長光照更為敏感，作為光譜能量分布決定的色表指標，色溫同樣影響辦公人員警覺性和困倦度。大量研究認為波長460～490 nm的藍光對于褪黑激素具有即時作用，利于降低困倦度，提高警覺性[25,27,28]。也有多個現場實驗研究比對了富含藍光的17 000 K與中性色溫光照條件下工作人員的困倦度、警覺性，結果亦顯示高色溫顯著利于提高警覺性，降低困倦度，提高活力和工作效率[18,29]。2015年，林怡、董英俊的辦公室現場實驗研究中，在上午工作開始時給與工作人員富含藍光的白光(8 000 K，眼部照度1 000 lx)45分鐘光照刺激，受試者自報告覺醒度和警覺性顯著提高[30]。

光照對于警覺性的影響作用，大多研究認為主要基于光照對于褪黑激素的抑制作用，警覺性提升與光照對與褪黑激素(melatonin)的抑制程度呈正相關[31]。然而，日間進行的相關研究，卻很難用此方式解釋。因為在日間，人體褪黑激素水平已是處于低水平狀態，強光照射雖然利于夜間的褪黑激素的分泌量增加[2]，但對于褪黑激素即時的影響作用很小，具體作用機制仍有待更深入的探討研究。

2.2 睡眠、睡眠質量與光照

褪黑激素直接影響人體的睡眠，其分泌量的增加，會催生羥色胺，進而促進慢波睡眠( Slow-wave sleep)，改善睡眠[32]。如果褪黑激素分泌量受抑制則會不利于入睡和睡眠質量。因此，光照的非視覺效應對于睡眠及其質量有著直接而顯著的影響作用。

已有大量研究表明，高強度光照，尤其短波光譜能夠調節人體晝夜節律，改善睡眠質量。由于睡眠及其質量會受到較多外部因素的影響，因此相對于其他績效或健康要素，對于睡眠及睡眠質量的研究多采用真實場景下的跟蹤研究方式。

由于天然光既是人類進化形成晝夜節律的根本原因，又滿足強度充分、短波光譜、時間適應等條件，因此被認為是調節晝夜節律的理想光源。研究認為高強度日光照射對于工作人員睡眠及睡眠質量有促進作用[33,43]。HUBALEK等曾對23名辦公室工作人員進行了為期7天的跟蹤調研，采用穿戴式探測裝置記錄受試眼部照度以及獲得的藍光輻射量，并要求被試每晚睡前填寫問卷。結果顯示日間進入眼部的光照數量，對當天晚間的睡眠質量產生顯著的促進作用[34]。Figueiro和Rea同樣利用可穿戴設備持續記錄同一棟辦公建筑中11名辦公人員在夏冬兩季各7天的受光量與睡眠情況。結果表明，夏季接受日光照射顯著高于冬季，同時夏季辦公人員睡眠時長與睡眠質量均顯著高于冬季[14，55]。但亦有針對專職工作人員的相似跟蹤實驗研究認為工作時間表對于其睡眠影響強于其日間所受光照數量的變化[20]。Aries等記錄了十棟辦公建筑中42名辦公人員日常工作受光量，并采用問卷(Groninger Sleep Quality Scale)評估睡眠質量，認為眼部垂直照度與睡眠質量之間存在顯著的影響關系，如圖2所示[36]。林怡等則在上海地區20個辦公空間內發放的190份問卷，結果顯示工作人員其睡眠品質(入睡速度與睡醒后的狀態)與工作位離窗的遠近程度顯性相關。距窗較近(小于4m)的工作人員相對于距離較遠的人員其入睡速度更快，睡醒后覺得狀態更佳。同時進行的現場實測結果亦表明近窗工作人員可獲得更多強度更高的自然光照[24]。Mohamed Boubekri等在對比兩組辦公人員的工作狀態與睡眠質量后，發現可接受到日光照射的辦公人員睡眠質量，以及工作表現和活力較無法得到日光照射的工作人員組高[37]。這些研究均顯示出強度相對更高、藍光含量較豐富的自然光照利于辦公人員睡眠及其質量，因而也對辦公室建筑設計提出應考慮提高采光水平的要求。

圖2 眼部垂直照度Evert與睡眠質量影響關系圖Fig.2 The relationship between eye vertical illumination Evert and sleep quality

同時，采用人工光源進行的相關研究結果也顯示出在現實場景中長時間給予富含藍光或明亮白光有利于工作人員的睡眠質量。Vetter C等(2011)對比了富藍白光與日光對節律的影響，結果表明，富含藍光的人工光同樣能夠起到調整人體晝夜節律與睡眠質量的作用[38]。Mills(2007)和Viola(2008)的兩個現場實驗亦顯示持續數周的富含藍光的照明，相對于較低色溫照明的情況，提升了辦公人員的睡眠質量[29,18]。Figueiro和Rea的研究認為在清晨減少藍光的受光量，或在夜晚增加藍光成分光照將導致青少年睡眠延遲[39]。這些研究也為如何在辦公空間采用恰當的人工照明，彌補自然光不足，改善工作人員睡眠質量，提供了設計思路和理論支持。

2.3 情緒與光照

早在1981年，Lewy就采用延長日光光照時間或利用人工日光治療抑郁癥[40]。到今天，采用光療法已成為醫療領域治療季節性情感障礙(SAD)的標準方案，也被當作非季節性情感障礙的治療備選方案[41-42]。雖然SAD 發病機理迄今尚未完全查明，但大多假設都與褪黑激素水平有關[47]。

對于健康人群，高強度的光照以及富藍光照亦更利于正面情緒[2，16，35]。M.aan het Rot等人[44]在加拿大蒙特利爾(北緯45°)的研究監測了具有輕度季節性特征(采用Global Seasonality Scale進行評估，分數范圍0～24，其中6～11得分的受試者被認為具有輕度季節性。)的健康人群受明亮光線(大于1 000 lx)短時影響作用下社會性行為和情緒的變化。在夏季和冬季分別持續20天的數據顯示明亮光照與“爭吵行為”、“贊同行為”、“愉悅”、“積極”等社會行為或情緒顯性相關。如不考慮季節因素，無論是上午、下午或晚上處于明亮的光照的時長與他們的積極的社會性互動行為的數量相關。Partonen和L?nnqvist (2 000)在芬蘭冬季月份進行的現場實驗顯示，持續4周，每周至少5天，每天1 h高強度(眼部照度2 500 lx)光照后，辦公人員活力度顯著提升[45]。IM Iskra-Golec等對比17 000 K與4 000 K環境中的女性員工的情緒與工作狀態，結果顯示，早晨或午間17 000 K光照有利于改善情緒[46]。

近年來，我國學者也在建筑光環境領域逐步開展與情緒相關的研究。楊春宇等[47]從光生物效應的角度探討如何根據我國不同光氣候地區特征確定照明標準以調節和預防大學生的季節性情感障礙問題。郝洛西等[48]則針對心血管內科重癥監護室這一特殊空間，研究不同時段、有效促進被試正面情緒的照度及色溫最優組合，探索危重病人情緒與光照環境要素的關系。

研究顯示光照除通過視覺通道影響人的心理情緒，還會通過非視覺通道作用于節律系統，從生理層面上對情緒產生不可忽視的影響作用。因而，在對身心健康日益重視的今天，辦公光環境對于人員情緒的影響，也應考慮逐步納入設計及應用實踐中。

綜上所述，辦公空間光環境對于辦公人員人因功效作用顯著，不僅通過視覺系統，亦通過非視覺通道作用于節律系統，對辦公人員睡眠、警覺度、情緒等產生一定的影響，進而影響工作效率和身心健康。

3 實驗研究方法

與傳統針對視覺的光環境研究不同，由于非視覺效應涉及節律、情緒、認知等醫學、生理學、心理學等領域，因此多是跨專業、多學科的合作研究，也從其他學科研究中引入不同的實驗方法和手段。從早期的實驗室實驗到現場改造實驗，再到未來可能的虛擬現實技術；從主觀評價到客觀生理指標，再到心理學、行為學任務與腦電波，越來越精準的測量指標應用到辦公照明研究中，將更全面、準確地對光的生物效應進行分析。

3.1 實驗場地

光的非視覺效應研究可分為兩大類，一是偏重于生理學與醫學的光生物效應的實驗室機理性研究，二是針對具體功能空間的效應研究。而具體到應用場所——辦公空間，則又分為實驗室模擬實驗研究和真實場景下的現場實驗研究。

模擬實驗間進行研究的優點在于可以較嚴格地控制實驗流程，精準設置實驗變量，盡可能減少除研究變量以外的其他因素對實驗的干擾，獲得較為可靠的實驗數據。此外，一些實驗設備也對環境有一定要求，尤其是腦波采集設備如EEG、ERP等對于使用環境以及使用者的配合程度都有較高的要求，只能在特定的實驗室內才可有效采集。但通常實驗室實驗進行時間長度及周期有限，被試暴露于光環境場景中的時間相對較短，非即時性的影響可能難以獲得。

現場實驗研究則在真實辦公空間內進行，也不改變工作人員日常工作模式。其優點在于被試處于真實的工作環境中，實驗周期可以較長，所獲樣本數較大，數據分析較易獲得顯著結果，對于成果應用的指導性也更強。但現場物理環境的控制會受到較多的限制；而被試的個體差異，以及實驗全過程中工作或生活的不可控事件的影響，也會導致實驗結果不顯著，亦或產生較大偏差。因此，一方面需要更嚴格地篩選被試，適當增加被試數量，另一方面也要在實驗方案設計階段充分考慮可能的影響，并通過實驗設計或利用后續的數據分析技術減少誤差。

近幾年來，虛擬現實(Virtual Reality)技術逐漸成熟，作為利用計算機生成一種多源信息融合的交互式三維動態視景系統，也被嘗試用于光環境的研究中。利用計算機與VR設備搭建虛擬實驗場景，可根據實驗需求進行快速調整或場景切換。相對于以往采用投影技術進行主觀評估相比，虛擬現實技術的視覺感受也更接近于真實場景。但目前虛擬現實技術尚不能真實再現物理光環境對于眼部的光照刺激，可用于視覺效果的評估，但對于評估光生物效應的實驗應用仍有較大差距。

3.2 光的非視覺生物效應實驗指標

光的非視覺效應影響人體心理、生理的諸多方面，實驗指標及其實驗方法也較視覺系統實驗更為復雜，主要分為主觀評估指標和客觀生理指標兩類。

3.2.1 主觀評價指標

光環境的視覺實驗研究中，對于視覺感知多采用問卷或量表的形式進行評估，也已形成系統成熟的實驗方法。在非視覺效應研究中，對于某些難以監測或定量評估的指標也可采用主觀問卷或自報告問卷的形式。如評估主觀警覺性的卡羅林斯卡嗜睡量表(Karolinska Sleepiness Scale，KSS)[49]，評估睡眠品質的匹茲堡睡眠指數(Pittsburgh Sleep Quality Index, PSQI)[50]，評估睡眠類型的Munich Chronotype questionnaire(MCTQ)[51]，評估情緒狀態的焦慮自評量表(Self-Rating Anxiety Scale, SAS)[52]、抑郁自評量表(Self-rating depression scale, SDS)[53]等。

主觀問卷形式簡單，實驗操作方便，數據分析直觀，但受到被試個體差異的影響較大，無法全面、客觀地反映被試的生理和心理狀態。因此實驗中，在可能的條件下常會輔以采集客觀生理指標，進行綜合評估或相互驗證。

3.2.2 生理監測指標

光通過非視覺通道作用于節律系統，直接影響多種生理指標，因此在此類實驗中，生理指標是重要的生物效應評估指標，包括褪黑激素、皮質醇、心率、血壓與核心體溫、皮膚電、腦電、睡眠等。由于此類生理指標均可由相應測試或儀器進行監測，不易受到被試主觀因素的影響，因此，科學性和準確性都能有較高的保障。

其中，褪黑激素是人體晝夜節律的標志性激素，對光反應敏感，因此最常用于評估人體的晝夜節律狀態，可通過包括唾液、尿液或血液的人體體液進行監測。

心電信號(Electrocardiogram, ECG)是最早研究并應用于臨床醫學的生物電信號之一，反映了心臟在興奮產生、傳導和恢復過程中的電變化，是心臟活動的一種客觀表示，在不同層面上反映了心臟的工作狀態。血壓和體溫都是人體重要的生命體征，是評判人體健康水平的重要指標，也是人體晝夜節律變化的重要表征[54]。

腦電圖Electroencephalogram(EEG)是按照時間順序，在頭皮表層記錄下的由大腦神經元自發性、節律性運動而產生的電位。神經科學、心理學和認知科學已有研究表明，人的很多心理活動和認知行為都可以通過腦電反映出來。目前已有一系列的研究表明不同的光環境要素如色溫、照度對腦波存在顯著的影響作用[15,56,57]。

皮膚電反應信號(GSR)是一種皮膚傳導性的指示，蘊含著豐富的情感信息，皮膚電位隨著視、聽、觸、痛等刺激以及情緒的波動而變化。目前，皮膚電在醫學、生物學、心理學等很多學術領域已經得到了廣泛的應用，可用于量化不同光環境場景下的情緒狀態[58]。

此外，與KSS量表的對睡眠質量的總體性評估不同，通過佩戴式監測儀還可獲得更為準確、詳細的睡眠指標，包括入睡時刻、睡眠時長、睡眠質量等多項數據。專業級的有Philips的ActiWatch系列產品，以及Lighting Research Center的Daysimeter系列產品。這些產品依據體動計原理監測以分鐘計的體動數據，進而獲知睡眠情況，部分設備還可同時監測包括受光量和光譜在內的受光信息。除此之外，還有多家商業公司推出的智能手環亦可監測睡眠，如美國Jawbone Up、Misfit Shine等系列產品，以及我國小米手環、華為手環等。筆者曾比對過ActiWatch與Jawbone Up3的數據，在睡眠時長、入睡時間等指標上基本一致。由于Jawbone Up3價格相對較低，且有手機APP可以快速方便地采集數據，因此，在不需要特別精準地記錄睡眠數據時，也不失為一種專業監測儀的替代品。

4 總結與展望

從光生物效應的理論假設開始，到神經學第三類感光細胞的發現，隨著研究的不斷深入，光對辦公人員晝夜節律、睡眠、情緒、效率、認知等方面的非視覺生物效應被人們逐漸發現、認識；辦公室光環境的研究內容也不斷向醫學、生理學、心理學、行為學等學科方向延伸并交叉；研究方法也在主觀評價的基礎上，增加了更多生理、心理指標的監測。然而總體來看，目前辦公空間光生物效應研究仍還處于探索階段，研究成果還沒能整合到辦公空間光環境設計應用或導則、標準中。辦公照明設計如何平衡視覺需求與健康需求，處理節能與成本之間的矛盾，完善現有的照明設計體系，最終實現利于人體身心健康需求的辦公空間光環境，是未來研究及應用的重點方向。

[1] BOYCE, P R, BECKSTEAD, J W, EKLUND, N H, et al. Lighting the graveyard shift: The influence of daylight-simulating skylight on the task performance and mood on night-shift workers. Lighting Research & Technology, 1997,29:105-134.

[2] 崔哲，郝洛西，林怡．晝夜節律生理機制最新國際研究動態[J]．照明工程學報，2014，25(3)：4-12.

[3] ARIES MBC. Human lighting demands, healthy lighting in an office environment[D]. Eindhoven: Eindhoven University of Technology, 2005.

[4] REA MS, FIGUEIRO MG, BULLOUGH JD. Circadian photobiology: An emerging framework for lighting practice and research. Lighting Research and Technology，2002， 34(3): 177-190.

[5] KHADEMAGHA P, DIEPENS J F L, ARIES M B C, et al. Effect of different design parameters on the visual and non-visual assessment criteria in office spaces[C]// Cisbat 2015, Epfl, Lausanne, September 9. 2015.

[6] KALSBEEK A, PALM IF, LA FLEUR SE, et al. SCN outputs and the hypothalamicbalance of life. J Biol Rhythms, 2006, 21(6):458-469.

[7] REA MS, BIERMAN A, FIGUEIRO MG, et al. A new approach to understanding the impact of circadian disruption on human health. Journal of Circadian Rhythms, 2008， 6: 7.

[8] LACK L, WRIGHT H.The effect of evening bright light in delaying the circadian rhythms and lengthening the sleep of early morning awakening insomniacs. Sleep,1993,16(5):436-443.

[9] LEWY AJ, KERN HA, ROSENTHAL NE, et al.Bright artificial light treatment of a manic-depressive patient with seasonal mood cycle. American Journal of Psychiatry,1982,139(11):1496-1498.

[10] MAESTRONI GJ. Melatonin and the immune system. The Pineal Gland and Cancer.eds. Bartsch C, Bartsch H, Cardinali DP, Hrushesky WJM, Mecke, D, pp. 384-394. Springer-Verlag, Berlin, 2001.

[11] SCHERNHAMMER E S，LADEN F，SPEIZER F E，et al．Rotating night shifts and risk of breast cancer in women participating in the nurses health study．J Natl Cancer Inst．，2001，93( 20) : 1563-1568．

[12] SCHEER FRANK A J L, HILTON Michael F， MANTZOROS Christos S， et al. Adverse metabolic and cardiovascular consequences of circadian is alignment. PNAS, 2009, 106(11)：4453-4458.

[13] BLASK D, SAUER L, DAUCHY R, et al. Melatonin Inhibition of Cancer Growth in Vivo Involves Suppression of Tumor Fatty acid Metabolism via Melatonin Receptor-mediated Signal Transduction Events.Cancer Research,1999, 59:4793-4701.

[14] FIGUEIRO M G, REA M S. Office lighting and personal light exposures in two seasons: Impact on sleep and mood[J]. Lighting Research & Technology, 2014, 48(3).

[15] BADIA P, MYERS B, BOECKER M, et al. Bright light effects on body temperature, alertness, EEG and behavior. Physiology and Behavior,1991, 50(3): 582-588.

[16] 林怡,董英俊,劉聰,等. 高密度城區辦公空間照明現狀調研及LED應用探討[C]//2016年中國照明論壇——半導體照明創新應用暨智慧照明發展論壇論文集.北京：中國照明學會,2016.

[17] FLEISCHER S, KRUEGER H, SCHIERZ C. Effect of brightness distribution and light colours on office staff, results of the ‘Lighting harmony’ project//Proceedings of Lux Europa 2001. Reykjavik, Iceland, 2001.

[18] VIOLA AU, JAMES LM, SCHLANGEN LJM, et al. Blue-enriched white light in the workplace improves self-reported alertness, performance and sleep quality. Scandinavian Journal of Work, Environment and Health,2008， 34(4): 297-306.

[19] RUGER M, GORDIJN MCM, BEERSMA DGM, et al. Time-of-day-dependent effects of bright light exposure on human psychophysiology: Comparison of daytime, night time exposure. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology,2006, 290(5): 413-420.

[20] CROWLEY S J, MOLINA T A, BURGESS H J. A Week in the Life of Full-Time Office Workers: Work Day and Weekend Light Exposure in Summer and Winter[J]. Applied Ergonomics, 2015, 46:193-200.

[21] SMOLDERS K C H J, KORT Yvonne A W DE. Bright light and mental fatigue: Effects on alertness, vitality, performance and physiological arousal. Journal of Environmental Psychology, 2014, 39:77-91.

[22] KAIDA K, TAKAHASHI M, HARATANI T, et al. Indoor exposure to natural bright light prevents afternoon sleepiness. Sleep, 2006， 29:462.

[23] SAHIN L, FIGUEIRO M G. Alerting effects of short-wavelength (blue) and long-wavelength (red) lights in the afternoon. Physiology & Behavior,2013:116-117.

[24] 林怡,劉聰,付美祺,等. 辦公室人員睡眠質量、覺醒度與近窗距離的關系——基于高密度城市區域辦公空間現場調研問卷的數據分析[J]. 照明工程學報,2016,27(5):32-37.

[25] LOCKLEY SW, EVANS EE, SCHEER FA, et al. Short wavelength sensitivity for the direct effects of light on alertness, vigilance, and waking electroencephalogram in humans. Sleep,2006,29: 161-168.

[26] LI Xiang,CHEN Bin.The study on non-visual effects of design ratings in Chinese daylighting design standards.http://www.paper.edu.cn/en_releasepaper/content/4720408.

[27] PHIPPS-NELSON J, REDMAN JR, SCHLANGEN LJM, et al. Blue light exposure reduces objective measures of sleepiness during prolonged nighttime performance testing. Chronobiology International,2009, 26: 891-912.

[28] CAJOHEN C, MUNCH M, KOBIALKA S, et al. High sensitivity of human melatonin, alertness, thermoregulation and heart rate to short wavelength light. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism,2005, 90: 1311-1316.

[29] MILLS Peter R, TOMKINS Susannah C, SCHLANGEN Luc JM. The effect of high correlated colour temperature office lighting on employee wellbeing and work performance[J]. Journal of Circadian Rhythms, 2007, 5(2):1-9.

[30] 董英俊. 高密度城市辦公空間的光生物效應實驗研究[D]. 上海：同濟大學. 2016

[31] CAJOCHEN C, ZEITZER JM, CZEISLER CA, et al. Dose-response relationship for light intensity and ocular and electroencephalographic correlates of human alertness. Behavior Brain Res,2000, 115:75-83.

[32] 粥川裕平.メラトニンの基礎、臨床応用および限界． 呼吸と循環，2002，50(7):705-710．

[33] LEGER D, BAYON V, ELBAS M, et al. Underexposure to light at work and its association to insomnia and sleepiness. J Psychosom Res, 2011, 70:29-36.

[34] HUBALEK, BRINK S, SCHIERZ M C. Office workers' daily exposure to light and its influence on sleep quality and mood. Lighting Research & Technology, 2010,42:33-50.

[35] FIGUEIRO MG, REA MS. Office lighting and personal light exposures in two seasons: Impact on sleep and mood. Lighting Res. Technol, 2016, 48: 352-364.

[36] VAN BOMMEL WJM, VAN DEN BELD GJ. Lighting for work: A review of visual and biological effects. Lighting Research and Technology, 2004, 36(4): 255-269.

[37] BOUBEKRI Mohamed, CHEUNG Ivy N, REID Kathryn J. Impact of Windows and Daylight Exposure on Overall Health and Sleep Quality of Office Workers: A Case-Control Pilot Study. J Clin Sleep Med,2014; 10(6):603-611.

[38] VETTER C, JUDA M, LANG D, et al. Blue-enriched office light competes with natural light as a zeitgeber. Scand J Work Environ Health,2011, 37(5):437-445.

[39] REA Mark S, FIGUEIRO Mariana G, BIERMAN Andrew, et al. Circadian light. Journal of Circadian Rhythms,2010，8:2.

[40] LEWY AT， et al: Bright artifieial light treatment of manic: depressive patient with seasonal mood cycle[J]． Amer J． Psyehiatry, 1982，139: 1496.

[41] WIRZ-JUSTICE A. Beginning to see the light. Arch. Gen. Psychiatry,1998, 55:861-862.

[42] KUIPER S, MCLEAN L, FRITZ K, et al. Getting depression clinical practice guidelines right: time for change. Acta. Psychiatr. Scand,2013，128 (444):24-30.

[43] FIGUEIRO M G, NONAKA S, REA M S. Daylight exposure has a positive carryover effect on nighttime performance and subjective sleepiness[J]. Lighting Research & Technology, 2014, 46(5):506-519.

[44] ROT M.aan het, MOSKOWITZ D S, YOUNG S N. Exposure to bright light is associated with positive social interaction and good mood over short time periods: A naturalistic study in mildly seasonal people [J]. Journal of Psychiatric Research,2008,42:311-319.

[45] PARTONEN Timo, L?NNQVIST Jouko. Bright light improves vitality and alleviates distress in healthy people. Journal of Affective Disorders,2000,57(1)：55-61.

[46] IM Iskra-Golec a, WAZNA MA, SMITH L. Effects of blue-enriched light on the daily course of mood, sleepiness and light perception: A field experiment[J]. Lighting Res. Technol, 2012， 44: 506-513.

[47] 楊春宇，梁樹英，張青文. 調節和預防大學生季節性抑郁情緒的光照研究[J]. 燈與照明, 2013, 1：1-3.

[48] 曾堃，郝洛西. 適于健康照明研究的光與情緒實驗方法探討[J]. 照明工程學報, 2016, 27(5): 1-8.

[49] ?KERSTEDT T, GILLBERG M. Subjective and objective sleepiness in the active individual. Int J Neurosci,1990, 52:29-37.

[50] BUYSSE DJ, REYNOLDS CF, MONK TH, et al. The Pittsburgh Sleep Quality Index: a new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Res,1989, 28:193-213.

[51] ROENNEBERG T, WIRZ-JUSTICE A, MERROW M. Life between clocks: daily temporal patterns of human chronotypes. J Biol Rhythms,2003, 18:80-90.

[52] ZUNG W W K. A rating instrument for anxiety disorders. Psychosomatics, 1971,12：371-379.

[53] Zung WWK: A self-rating scale for depression. Archives of General. Psychiatry,1965,12:63-70.

[54] 聶聃，王曉韡，段若男，等. 基于腦電的情緒識別研究綜述[J]. 中國生物醫學工程學報，2012，31(4).

[55] FIGUEIRO M G， et al. Daylight In office buildings: Impact of building design on personal light exposures, sleep and mood//The 28th CIE (International Commission on Illumination) SESSION. Manchester, UK, 2015.

[56] 嚴永紅,晏寧,關楊,等.光源色溫對腦波節律及學習效率的影響[J].土木建筑與環境工程, 2012, 34(1):76-79.

[57] SMOLDERS KCHJ, DE KORT YAW, CLUITMANS PJM. Higher light intensity induces modulations in brain activity even during regular daytime working hours[J]. Lighting Research and Technology， 2015，0: 1-16.

[58] 劉俸汝.基于皮膚電情感識別的情感調節策略研究[D]. 成都：西南大學， 2013.

Lighting in Office: A Review of Non-visual Biological Effect

LIN Yi, LIU Cong

(The College of Architecture and Urban Planning, Tongji University；Key Laboratory of Ecology and Energy Saving Study of Dense Habitat, Ministry of Education，Shanghai 200092,China)

With the gradual improvement of the understanding of the biological effects of light, office lighting quality requirements had developed from the visual performance to the health needs of users`. The key elements of office light environment, such as illumination, color temperature, spatial distribution and so on, not only influence the visual effects, but also affect the circadian rhythm of the human body through the non-visual forming system, and then influence the office staffs’ sleep quality, mood, alertness, etc. Accordingly, the experiment methods of office lighting develop from the traditional subjective evaluation to the physiological indicators detection, and the medical, psychological, behavioral and other experimental methods have been used. It has been one of the hotspots of health lighting research to study office lighting from the perspective of non-visual effects of light. This paper presents an overview of investigations of the light biological effects in the offices. The related experimental methods and technical means are analyzed, and the research focus and the development direction in office lighting are presented in this paper.

office lighting; non-visual; biological effect; illumination; spectrum； health lighting

國家自然科學基金“基于辦公室健康照明需求的光譜非視覺生物效應研究”(51308397)

UT1

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.03.001