以人為本的照明研究進(jìn)展

摘 要：隨著人們夜間活動(dòng)的增多，以及白天的大部分時(shí)間都待在室內(nèi)，人們暴露在人工光源下的時(shí)間也越來越多。大量的研究表明，光照不僅對(duì)人們的情緒，工作效率有影響，甚至也影響人們的健康。越來越多的照明設(shè)計(jì)師意識(shí)到這個(gè)問題，并秉承以人為本的照明設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)造出很多節(jié)能環(huán)保，光強(qiáng)和色溫可調(diào)，光譜能量分布定制化，充分利用自然光照的樓宇設(shè)計(jì)，使人們?cè)谙硎苋斯ふ彰鲙淼谋憷耐瑫r(shí)，也享受到它給我們的健康帶來的正面影響。

關(guān)鍵詞：以人為本；LED照明；光譜能量分布

隨著人們物質(zhì)文化生活的豐富以及工作生活的壓力越來越大，人們?cè)絹碓搅?xí)慣于在夜間進(jìn)行各種各樣的活動(dòng)，包括娛樂，學(xué)習(xí)，以及工作等。我們的生理結(jié)構(gòu)經(jīng)過了數(shù)百萬年的進(jìn)化，已經(jīng)適應(yīng)了24小時(shí)一循環(huán)的晝夜變化規(guī)律，但是現(xiàn)代人們的生活習(xí)慣完全打破了這一規(guī)律，在該休息的時(shí)候仍然在活動(dòng)，在該起床的時(shí)候卻在睡懶覺。

使得人們這種晝夜顛倒的生活得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)最重要的因素是照明燈具的出現(xiàn)。光照并不是擾亂現(xiàn)代人們生理節(jié)律的唯一因素，空調(diào)，運(yùn)動(dòng)，飲食習(xí)慣等都對(duì)其有影響。但是毫無疑問，光照是非常重要的因素之一，它對(duì)人們的健康，情緒，精力等等各方面都有非常巨大的影響。大部分人待在室內(nèi)的時(shí)間比室外多得多，而且天黑以后的很長時(shí)間人們?nèi)匀皇褂谜彰鳠艟撸栽鯓诱_使用照明燈具變得非常重要。

越來越多的研究在關(guān)注光對(duì)于晝夜節(jié)律的影響，以及怎樣設(shè)計(jì)和控制照明系統(tǒng)，以使其適應(yīng)人們的生理需求。LED光源是進(jìn)行此類研究的理想光源，因其光通量，色溫，光場分布都能比較方便地調(diào)節(jié)。對(duì)于人的生理方面的影響，LED有正面的，也有負(fù)面的。正面的影響是，大部分白光LED中存在的藍(lán)色光譜，對(duì)人有刺激作用，能夠使人們集中注意力，提高工作效率，這在早晨，或者是在數(shù)學(xué)課上，是非常有利的。但是藍(lán)色也能在夜晚你需要睡眠的時(shí)候讓你保持清醒。相對(duì)地，桔色或者紅色能夠讓你放松。更糟糕的是，在錯(cuò)誤的生理節(jié)律里出現(xiàn)的藍(lán)光可能會(huì)引起一些嚴(yán)重的健康問題，例如癌癥。

鑒于此，越來越多的照明場所都在重新設(shè)計(jì)他們的照明系統(tǒng)，以使其能夠適應(yīng)人們的生理節(jié)律。大部分設(shè)計(jì)師的關(guān)注重點(diǎn)都是色溫，也即CCT。例如，在白天的時(shí)候，照明系統(tǒng)提供偏藍(lán)的光線，即色溫在5000K到6000K，以提高人們的興奮度；在夜晚的時(shí)候，照明系統(tǒng)提供偏紅的光線，即色溫在2700K左右，使人們放松。

但是事情其實(shí)并沒有這么簡單，盡管不同的色溫確實(shí)與不同的生物學(xué)反應(yīng)相聯(lián)系，但實(shí)際上并不是色溫本身引起了不同的反應(yīng)，而是光所釋放的能量，也即光譜能量分布，引起了這些反應(yīng)。當(dāng)這些能量接觸到人們的眼睛以及皮膚，將會(huì)引起生物學(xué)反應(yīng)。光譜能量分布描述的是在人們能感知的可見光范圍內(nèi)光的能量分布。事實(shí)上，即使兩個(gè)光源有完全相同的色溫，它們可能擁有完全不同的光譜能量分布。

照明設(shè)計(jì)公司Benya Burnett咨詢公司的合伙人伯內(nèi)特對(duì)此有深入的研究。“如果你完全依賴色溫，你可能背離了以人為本的照明的最基本的原則。”伯內(nèi)特說。“色溫只是一個(gè)溫度，只能代表一個(gè)光源的平均色溫，如果你將這個(gè)光源里的LED都拿出來，假設(shè)有10個(gè)LED，用光譜儀測每個(gè)LED的光譜能量分布，你將會(huì)得到10個(gè)不同的光譜能量分布，每一顆LED都是不同的。因此如果你真的想弄清楚照明與行為反應(yīng)或者生物學(xué)反應(yīng)之間的關(guān)系，你就必須弄清楚光譜能量分布，完全依賴色溫是再也行不通的。”

因此，Benya Burnett咨詢公司在它的其中一個(gè)客戶那里進(jìn)行了深入的光譜能量分布的評(píng)估與測量-位于華盛頓特區(qū)的美國室內(nèi)設(shè)計(jì)師聯(lián)合會(huì)的總部大樓。重新翻新的辦公區(qū)域是一座12層大樓的第9層，于2016年9月完成改造。Benya Burnett咨詢公司在此次工程中使用了LED，熒光燈，以及來自窗戶的自然光的組合。這次改造獲得了2個(gè)非常有影響力的獎(jiǎng)項(xiàng)，美國綠色建筑委員會(huì)頒發(fā)的能效及環(huán)境建設(shè)領(lǐng)先獎(jiǎng)（LEED）以及國際WELL建筑協(xié)會(huì)頒發(fā)的綠色樓宇白金證書。這樣的榮譽(yù)是非常難得到的，但是在實(shí)際應(yīng)用中的效果又怎么樣呢？美國室內(nèi)設(shè)計(jì)師聯(lián)合會(huì)的總裁蘭迪說：“效果非常好。我們對(duì)35名員工進(jìn)行了匿名調(diào)查，詢問他們對(duì)于我們正在使用的辦公大樓的感覺如何，他們的睡眠質(zhì)量怎么樣，以及其他的一些相關(guān)問題。調(diào)查結(jié)果顯示他們?cè)诟鱾€(gè)方面的感覺都比在以前的環(huán)境中的感覺要好。”

對(duì)于為什么能取得這樣的成績，伯內(nèi)特認(rèn)為應(yīng)該歸功于他們堅(jiān)定地堅(jiān)持了這樣一個(gè)信念：丟掉色溫，關(guān)注光譜能量分布。但是選擇正確的光譜能量分布并不是一件容易的事情，而是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。伯內(nèi)特認(rèn)為，至少要考慮以下這些因素：員工的平均年齡，性別，身高，體重，健康狀況，甚至是他們是否處于生育年齡；大樓所處的經(jīng)度和緯度；窗戶的朝向；辦公桌的高度；日出與日落的時(shí)間。伯內(nèi)特說：“這實(shí)在是非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)，很多廠家都會(huì)說，‘直接去買這個(gè)色溫的產(chǎn)品就能滿足你的需求了，但事實(shí)并非如此。如果他們只是去找一個(gè)色溫為4000K或者3500K的燈，以及顯色指數(shù)大于90，他們是偏離重心了。如果他們還想觀察人們?cè)谛袨榉矫婊蛘呱飳W(xué)方面的反應(yīng)，那他們是100%偏離重心了。”

伯內(nèi)特拒絕透露在室內(nèi)設(shè)計(jì)師聯(lián)合會(huì)的辦公大樓中使用的燈具的光譜能量分布，她說每一個(gè)應(yīng)用場所都是不同的，將某一個(gè)應(yīng)用場所的具體數(shù)據(jù)公開可能會(huì)誤導(dǎo)公眾。但是她指出，照明設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是：盡量減少短波長的藍(lán)光的使用，也即455nm左右的光的使用。“我們并不能從科學(xué)角度或者醫(yī)學(xué)角度來具體地解釋，但是有跡象表明在夜晚的時(shí)候暴露于超過20%的短波長的光照之下可能會(huì)引起許多健康方面的問題。”伯內(nèi)特說，并且補(bǔ)充建議關(guān)于燈光的使用，業(yè)界應(yīng)該制定相關(guān)的規(guī)范與引導(dǎo)，因?yàn)槟撤N意義上燈光能起到藥物的作用。

總之，越來越多的學(xué)者，設(shè)計(jì)師以及生產(chǎn)廠家意識(shí)到LED中的藍(lán)光部分在夜晚對(duì)人們的健康所帶來的負(fù)面影響，并且在努力地消除這種影響。在LED的芯片層面，可以利用紫外光LED作為激發(fā)光源，來制作白光LED；在LED的燈具應(yīng)用層面，可以在白天使用3000K-4000K的色溫，既能利用藍(lán)光對(duì)人的刺激作用以提高工作效率，又避免過高色溫中的過高的藍(lán)光比例，在夜晚使用2700K左右的色溫，使人們的情緒穩(wěn)定和放松。

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作者簡介：

鄭盛梅（1981-），女，浙江衢州人，衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院講師，碩士，研究方向?yàn)榘雽?dǎo)體照明。