人造光源光譜對(duì)人體節(jié)律及情緒的影響研究

林友欽，黃偉志，2,曾昌景 ，梁德娟，劉宗源，朱方圓，2

(1.漳州立達(dá)信光電子科技有限公司，福建 漳州 363900；2.廈門大學(xué)電子科學(xué)系，福建 廈門 361005)

引言

藍(lán)色發(fā)光二極管的問世，推動(dòng)照明行業(yè)進(jìn)入了LED時(shí)代，它具有節(jié)能環(huán)保、壽命長、光譜可調(diào)、體積小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。基于這些優(yōu)點(diǎn)，LED光源快速發(fā)展，逐漸取代白熾燈、節(jié)能燈等傳統(tǒng)照明光源。但是，不恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)會(huì)造成諸如眩光、散熱差等問題，降低光源的品質(zhì)，使人產(chǎn)生不適感。傳統(tǒng)的研究往往集中在光源的色度學(xué)和光度學(xué)上，2002年，隨著Berson等[1]發(fā)現(xiàn)內(nèi)在光敏性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cell, ipRGC)和晝夜節(jié)律機(jī)制，研究者開始關(guān)注光照給人帶來的生理和心理影響，人因照明的概念因此被提出，使人們在色溫、顯色指數(shù)、照度等傳統(tǒng)視覺參數(shù)的基礎(chǔ)上，開始研究人造光源對(duì)生物節(jié)律等非視覺效應(yīng)的影響。所謂的生物節(jié)律指的是在生物領(lǐng)域，無論是單細(xì)胞生物或高等動(dòng)物，所有的生命活動(dòng)跡象均按照一定規(guī)律進(jìn)行[2]。地球上的生物經(jīng)過數(shù)萬年的演化，已經(jīng)在體內(nèi)形成一整套適應(yīng)晝夜變化的生物節(jié)律，因此對(duì)太陽及太陽光譜的研究，有助于調(diào)整人造光源的光譜成分，提高人因照明的非視覺效應(yīng)。本文通過梳理光與人體健康相關(guān)的激素分泌、睡眠、情緒等影響的研究進(jìn)展，為節(jié)律健康相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究提供新的視角。

1 太陽光對(duì)人健康的影響研究進(jìn)展

太陽光經(jīng)過大氣吸收后到達(dá)地球的表面，波長主要集中在200～4 000 nm的范圍內(nèi)，其中可見光的波長為380～780 nm，小于380 nm的為紫外光 (ultraviolet, UV)，780～1 000 nm為紅外光[3]。在日出及日落時(shí)候，太陽光顏色偏紅，色溫偏低；在正午時(shí)候，太陽光顏色偏白，色溫偏高。這是因?yàn)槿粘黾叭章鋾r(shí)候，太陽在地平線上，照射到地球表面的光程較大；正午時(shí)候，太陽垂直照射在地表上，光程最小。根據(jù)瑞利散射原理[4]，粒子的散射系數(shù)(σs)與光的波長四次方成反比，因此紅光的散射強(qiáng)度小于藍(lán)光。對(duì)于穿透的光線(Tr)與傳播距離(d)的關(guān)系，有如式(1)、(2)描述：

Tr=e-dσt

(1)

(2)

其中σt代表半透明介質(zhì)對(duì)光線造成的衰減程度，包含介質(zhì)對(duì)光的吸收(σa)以及介質(zhì)中的粒子對(duì)光的散射(σs)，其中大氣對(duì)光線的吸收可忽略不計(jì)。由式(1)、(2)可知，光線的衰減與波長成反比，因此在日出及日落時(shí)，光程較大，藍(lán)光相比紅光衰減更快，太陽色溫更低；正午時(shí)刻，大氣層厚度及光程減小，太陽光波段衰減降低，色溫和照度增大[5]。

對(duì)于可見光部分，IEC/EN 62471 標(biāo)準(zhǔn)中指出415～455 nm范圍的藍(lán)光對(duì)人眼的傷害性比較高，其中430～440 nm傷害最大，并規(guī)定輻亮度小于100 W/(m2·sr)時(shí)，且距離大于200 mm時(shí)才可以忽略對(duì)人眼的傷害。紅光和近紅外波長則有助于身體機(jī)能恢復(fù)，通過向人體皮膚表面或深層組織照射紅光、近紅外光，可以加速肌肉恢復(fù)和增強(qiáng)細(xì)胞再生，目前這一原理被美國某橄欖球隊(duì)采用[6]。除可見光外，太陽光還含有紫外線和紅外線。Pitts的研究表明，人眼暴露于210～320 nm波段的紫外光下數(shù)小時(shí)后會(huì)患上光性角膜炎，其中不同波段產(chǎn)生傷害所需的能量也不同，對(duì)于205～215 nm的紫外光，產(chǎn)生傷害的能量為0.327 J/cm2，265～275 nm波段對(duì)人眼傷害最大，只需0.004 J/cm2便會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生傷害[7]。此外將晶狀體暴露在250～280 nm的紫外光下易產(chǎn)生白內(nèi)障[8，9]；將皮膚暴露在UV-B(280～315 nm)下會(huì)產(chǎn)生顯著紅斑[10]。紅外線則會(huì)帶來熱損傷，視網(wǎng)膜的色素上皮層吸收紅外線后溫度會(huì)上升，導(dǎo)致該處的蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變性，使得該處對(duì)應(yīng)的視界出現(xiàn)盲點(diǎn)或暗點(diǎn)。因此要求工程師在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)以上波段輻射能量大小加以慎重考慮，具體可參考北美照明工程學(xué)會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)[11]。

太陽光周期性的變化使不同物種進(jìn)化出各自的生活方式，同時(shí)也調(diào)控著哺乳動(dòng)物的晝夜節(jié)律。人造光源未出現(xiàn)之前，人們完全遵照太陽光的變化，日出作，日落息。一般情況下，日間的大部分時(shí)間，太陽提供高色溫5 000～6 500 K的光照，光譜中富含藍(lán)光，抑制褪黑素的產(chǎn)生，幫助人們保持清醒進(jìn)行勞作，隨著白天的結(jié)束，太陽光會(huì)逐漸變?yōu)闇嘏牡蜕珳兀庾V中藍(lán)光逐步減少，褪黑素漸漸產(chǎn)生，幫助人們更好地入睡休息。然而隨著LED光源的普及，人造光源對(duì)人體節(jié)律產(chǎn)生潛移默化的影響，包括激素分泌、代謝功能[12]、情緒調(diào)節(jié)[13]、警覺性[14，15]以及認(rèn)知功能[16]等方面。在某些疾病上，通過合適的光源調(diào)節(jié)人體節(jié)律，對(duì)病人的恢復(fù)有很大幫助，比如研究人員發(fā)現(xiàn)通過提升亮度可以提高阿爾茲海默癥患者的字母識(shí)別速度[17]；Gunnhild等總結(jié)前人的研究，在不同距離(0.3～1 m)、不同照度(2 500～10 000 lx)等條件下觀察光源對(duì)癡呆癥患者的影響情況，發(fā)現(xiàn)光療對(duì)于患者癥狀的治療有積極的效果，并建議選擇垂直照度1 200 lx以下、色溫區(qū)間在4 400～6 200 K內(nèi)的光源，它能帶來很好的視覺舒適度及治療效果[18]。以上研究足以揭示，對(duì)于照明光源的設(shè)計(jì)，除了需要控制紅外、紫外等對(duì)人體有害波段的能量外，還需要考慮光源對(duì)人體節(jié)律的影響，可以使其在睡眠質(zhì)量、情緒調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮積極作用。

2 光對(duì)睡眠過程的影響

2.1 光對(duì)激素分泌的影響

睡眠對(duì)人的精神狀態(tài)有著重要影響，一個(gè)良好的睡眠體驗(yàn)包含自然入睡、高質(zhì)量睡眠以及睡眠后的喚醒，這三個(gè)環(huán)節(jié)決定一個(gè)人的睡眠質(zhì)量。許多研究也表明睡眠質(zhì)量是衡量抑郁、焦慮程度的重要指標(biāo)[19], 但隨著生活節(jié)奏加快，工作學(xué)習(xí)帶來的壓力使很多人的睡眠質(zhì)量得不到保證。因此，從入睡、睡眠和喚醒三個(gè)過程著手，研究人造光源光譜如何影響睡眠，并以此改善提高人們睡眠質(zhì)量，具有重大意義。

褪黑素是人體內(nèi)與睡眠關(guān)聯(lián)最大的激素，不同人的褪黑素分泌水平具有個(gè)體差異，且受到年齡、性別、瞳孔大小等因素影響。外界光源光線到達(dá)視網(wǎng)膜的ipRGC感光細(xì)胞后，通過下丘腦將光信號(hào)傳到視交叉上核，作用于松果體進(jìn)而調(diào)節(jié)褪黑素的釋放以調(diào)整人體晝夜節(jié)律，產(chǎn)生非視覺反應(yīng)[20-22]。一般情況下，褪黑素在白天分泌較低，在夜間2～3點(diǎn)達(dá)到峰值后開始下降[23]，如此使人白天清醒，晚上產(chǎn)生睡意。與褪黑素分泌時(shí)間相反的激素是皮質(zhì)醇，它在早晨達(dá)到最大值，在夜間降到最低。皮質(zhì)醇影響著人的警覺性，通過提高血糖濃度從而給人體提供能量，但長時(shí)間維持較高水平的皮質(zhì)醇則會(huì)讓人感到疲勞。

特定波長的光對(duì)褪黑素、皮質(zhì)醇、多巴胺等激素的分泌有著重要影響。有研究表明，420～520 nm波長的光會(huì)對(duì)人體褪黑素的分泌產(chǎn)生明顯的抑制作用，其中藍(lán)光的影響比綠光更加明顯，且二者都可以延遲人體的晝夜節(jié)律[24]。紅光對(duì)褪黑素分泌的影響雖然很小，但同樣會(huì)造成人體節(jié)律延遲[25]。除此之外，停止接受光照后褪黑素仍然會(huì)被抑制至少15 min，之后才會(huì)恢復(fù)正常分泌水平[26]。因此利用外部光源對(duì)激素分泌的時(shí)間進(jìn)行調(diào)控，可以調(diào)整人們的作息，使其達(dá)到最佳工作狀態(tài)。比如對(duì)于上夜班的工人，在傍晚時(shí)刻接受一定量的光照，減少褪黑素分泌，提高夜間工作的專注度，但需要避免使用高色溫的光源，防止藍(lán)光對(duì)人體節(jié)律產(chǎn)生過多影響；對(duì)于跨時(shí)區(qū)旅行的人，則可根據(jù)目的地時(shí)區(qū)做出相應(yīng)光照調(diào)整，降低時(shí)差的副作用影響。

2.2 光對(duì)睡眠質(zhì)量的影響

一個(gè)完整的睡眠過程，包含入睡、睡眠以及喚醒三個(gè)階段。任何一個(gè)環(huán)節(jié)受到影響，都會(huì)降低整體的睡眠質(zhì)量。在入睡階段，2014年，Chang等[27]通過比較睡前幾小時(shí)閱讀電子書和紙質(zhì)書籍兩個(gè)人群的睡眠狀況，發(fā)現(xiàn)使用發(fā)光電子產(chǎn)品會(huì)延遲入睡時(shí)間、延遲生物鐘，并且次日的警覺性降低，主要原因在于電子設(shè)備發(fā)出包含大量短波長的藍(lán)光，抑制了褪黑素分泌并使生物鐘延遲。另外Zeitzer等[28]發(fā)現(xiàn)在夜間即使有微弱的光(50～100 lx)，也會(huì)抑制褪黑素的分泌，影響入睡效果。因此在入睡前，應(yīng)該盡可能降低含有藍(lán)光的光源照射，而針對(duì)光源光譜對(duì)褪黑素分泌的影響，《WELL健康建筑標(biāo)準(zhǔn)V2》提出黑視素比率作為衡量的指標(biāo)，即光譜中非視覺效應(yīng)與視覺效應(yīng)的比值，如式(3)所述：

(3)

其中，S(λ)為光源光譜，V(λ)為明視覺光譜響應(yīng)曲線，M(λ)為非視覺效應(yīng)光譜相應(yīng)曲線。其中，在相同照度水平下，黑視素比率越大，表明光源越能有效地抑制褪黑素的分泌，使人保持清醒；黑視素比率越小，則光源光譜對(duì)褪黑素的抑制作用越弱，越有益于人們?nèi)胨Ｔ诖嘶A(chǔ)上，將黑視素比率乘以垂直照度則得到了等值黑視素勒克斯(EML)，后者的數(shù)值越小，則越有利于人們的入眠，該參數(shù)也能很好評(píng)價(jià)相同亮度燈具對(duì)人體的節(jié)律影響。

在依照前文中的標(biāo)準(zhǔn)完成種子的選擇之后，可以通過科學(xué)的種子處理來增加種子的抗逆性和出苗率。具體措施為先使用15℃的涼水將種子浸濕，隨后放入54℃的溫水中浸泡15分鐘，等水溫冷卻至20℃的時(shí)候再浸泡12小時(shí)左右完成浸種。在浸種完成中，需要進(jìn)行催芽處理。將浸好的種子撈出洗凈之后，用濕布包裹完好，放置于27℃左右的恒溫中催芽3天。需要注意的是，在催芽的過程中每天需要翻動(dòng)幾次包裹，并采用清水進(jìn)行淘洗。通過上述操作，可以大幅度增加種子的出芽速度和出苗率。

對(duì)于睡眠，根據(jù)《美國睡眠醫(yī)學(xué)會(huì)睡眠及其相關(guān)事件判讀手冊——規(guī)劃、術(shù)語和技術(shù)規(guī)范》所述，大致分為五個(gè)時(shí)期，分別是：清醒期(W期)、非快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠期(N期)、快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠期(R期)。其中在清醒期，睡眠者的思維和身體狀況都保持著清醒；在非快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠期間，又分為三個(gè)階段，分別是N1、N2、N3，在這之中，睡眠者逐漸從清醒進(jìn)入睡眠，心跳和呼吸從正常逐漸變到最慢，肌肉也開始放松，同時(shí)眼球運(yùn)動(dòng)停止。在快速研究運(yùn)動(dòng)睡眠期，睡眠者產(chǎn)生夢境，心跳加快，呼吸不穩(wěn)。

在睡眠階段的這五個(gè)時(shí)期中，有研究人員讓志愿者佩戴安裝了綠光的眼罩，在N期、R期和清醒時(shí)分別對(duì)志愿者的眼瞼照射一定劑量的綠光，最后發(fā)現(xiàn)眼皮不足以抵擋外界光，且志愿者們的褪黑素分泌受到抑制并且睡眠周期延遲了17 min。而Park等[29]通過對(duì)43 722名35～74歲的女性進(jìn)行跨度為6年的研究發(fā)現(xiàn)，美國的光污染增長趨勢與肥胖率的快速增長同步，在晚間睡眠時(shí)暴露在光環(huán)境中會(huì)促進(jìn)肥胖，潛在原因在于干擾了激素變化，影響人體代謝，導(dǎo)致體重增加。

在喚醒階段，人們會(huì)受到睡眠慣性的影響，體現(xiàn)為醒后沒有精神，出現(xiàn)嗜睡傾向，且思維與行動(dòng)較正常情況出現(xiàn)遲鈍，在醒來后的前10～15 min最明顯，但可持續(xù)數(shù)小時(shí)[30]。更嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)睡眠宿醉，體現(xiàn)在從睡眠到清醒的長期過渡狀態(tài)，伴有方向感缺失、嗜睡、協(xié)調(diào)性下降，有時(shí)出現(xiàn)興奮或暴力行為。有研究表明睡醒后接受光照可以增加皮質(zhì)醇分泌，降低睡眠慣性[31]。更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，使用黎明模擬器的效果會(huì)更加明顯，具體指的是通過對(duì)太陽光的模擬仿真再現(xiàn)天亮的過程，如圖1所示，黎明模擬器在一定的時(shí)間內(nèi)從低色溫變成高色溫，且亮度逐漸增加，達(dá)到日出時(shí)候的效果。

圖1 黎明模擬器光譜[32]

通過使用黎明模擬器這種動(dòng)態(tài)光譜喚醒方式，研究人員對(duì)16名志愿者在喚醒后的1、15、30、45、60 min和90 min內(nèi)進(jìn)行唾液中皮質(zhì)醇的含量與體溫檢測，記錄喚醒前30 min的腦電圖等數(shù)據(jù)，并與使用靜態(tài)光譜喚醒方式做比較，發(fā)現(xiàn)使用黎明模擬器的志愿者嗜睡程度減少，恢復(fù)清醒的時(shí)間也比后者要快[32]。在另外的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)8名志愿者的研究同樣發(fā)現(xiàn)，使用動(dòng)態(tài)光譜進(jìn)行喚醒，睡眠質(zhì)量比對(duì)照組高1.16±0.89 min，且警覺程度、認(rèn)知能力和反應(yīng)速度也同樣高出用鬧鐘喚醒的對(duì)照組[33]。對(duì)于喚醒的光譜成分，F(xiàn)igueiro等[34]的研究中讓志愿者在睡眠時(shí)佩戴附有紅色光源的眼罩，醒來時(shí)佩戴護(hù)目鏡接受紅光照射。與正常睡眠對(duì)照組相比，發(fā)現(xiàn)在睡眠過程中，接受不抑制褪黑激素分泌的適量紅光，可以減輕喚醒時(shí)的睡眠慣性。

3 光對(duì)情緒調(diào)節(jié)的影響

光源除了提供視覺照明、影響褪黑素與皮質(zhì)醇分泌外，還具有調(diào)節(jié)情緒的作用。通常暖色調(diào)光，比如橙色、紅色，會(huì)給人帶來溫馨喜悅的氛圍；冷色調(diào)光，比如青色、藍(lán)色，則會(huì)使人冷靜鎮(zhèn)定。對(duì)于光源的色溫照度而言，低照度低色溫的光使人感到放松愉快，而高照度則使人覺得悶熱煩躁；高色溫低照度的光使人產(chǎn)生陰沉清冷的感覺，而高照度則讓人清醒冷靜[35]。此外，科研人員調(diào)查了室內(nèi)照明和色彩對(duì)室內(nèi)工作人員情緒的影響，發(fā)現(xiàn)赤道以北的員工情緒波動(dòng)比赤道內(nèi)的人更大，照明的亮度過暗或過亮都會(huì)降低情緒，而且在色彩多樣的辦公環(huán)境內(nèi)，員工全年的情緒會(huì)高于只有單一顏色的情況[36]。如圖2所示，荷蘭的研究者也發(fā)現(xiàn)，對(duì)于處在焦慮、失落情緒的老人而言，相比于中性場景，在溫馨或者明亮的環(huán)境中，更有利于老人恢復(fù)到愉悅安寧的心情[37]。

圖2 不同環(huán)境對(duì)老人情緒恢復(fù)的影響[37]

對(duì)于患有季節(jié)性情緒失調(diào)(Seasonally Affective Disorder, SAD)的人，根據(jù)出現(xiàn)癥狀的季節(jié)，主要分為兩種類型：夏季型SAD和冬季型SAD。前者主要癥狀是情緒低落以及睡眠減少、食欲變差、體重減少等；后者更加常見，主要癥狀除了情緒低落外，還伴隨著睡眠食欲增加、易疲勞和憤怒[38]。SAD的患病率在歐美國家大致為0.4%～2.4%，流行率在4.3%～10.0%，且患者的復(fù)發(fā)率在下一年的同季節(jié)中高達(dá)70%[39]。研究表明，通過加強(qiáng)患者的照明條件可以有效緩解癥狀，比如Kogan等[40]使用10 000 lx光源治療，70名SAD患者中32人出現(xiàn)短暫輕微的頭痛或視力副作用；也有研究人員發(fā)現(xiàn)光源的顏色對(duì)治療效果有影響[41-43]，且波長越靠近藍(lán)光，治療效果越好，但是UV-A(315～400 nm)光源對(duì)于SAD的治療效果有限[44]。

最近，也有針對(duì)情緒調(diào)節(jié)需求開發(fā)相關(guān)照明產(chǎn)品。比如意大利的Mandalaki工作室設(shè)計(jì)的Halo Edition落日燈[45]。如圖3(a)所示，它能營造出與落日效果相似的暖色光源，且光環(huán)從內(nèi)到外呈現(xiàn)出紅-橙-黃的漸變效果，給人帶來溫馨祥和的氛圍。三星電子也推出面向人體節(jié)律照明的LED器件[46]，如圖3(b)所示，產(chǎn)品分為激勵(lì)型與放松型兩種，在相同色溫下，前者通過提高光譜中藍(lán)光的比例，降低人體褪黑素的分泌，從而提高人們的興奮度與注意力；后者減少光譜中的藍(lán)光，使人放松進(jìn)而平和心態(tài)。此外，兩種LED還可以集成在一個(gè)燈具中，以提供人體24 h的節(jié)律調(diào)理。

圖3 (a)Halo Edition落日燈[45]；(b)三星人因照明LED器件[46]

4 人造光源設(shè)計(jì)與開發(fā)

4.1 類太陽光光源設(shè)計(jì)

鑒于太陽光對(duì)人體節(jié)律的積極作用，人造光源中的類太陽光LED應(yīng)運(yùn)而生。類太陽光LED是一種模擬太陽光光譜功率分布的高品質(zhì)LED光源，在T/CSA/TR 008—2019[47]技術(shù)報(bào)告中提出了類太陽光LED的評(píng)價(jià)方法及太陽光譜相似性指標(biāo)，同時(shí)在T/CSA 066—2020[48]標(biāo)準(zhǔn)中提出類太陽光器件的技術(shù)要求。目前行業(yè)內(nèi)有多種類太陽光光源的實(shí)現(xiàn)方式，其中最常見的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一種是采用多種波長的藍(lán)光芯片加熒光粉，典型的光源產(chǎn)品有Bridgelux的Thrive系列[49]；一種是采用紫光芯片加RGB熒光粉，典型的光源產(chǎn)品有Seoul的sunlike系列[50]。以上兩種類太陽光LED在立達(dá)信相關(guān)照明產(chǎn)品中均有應(yīng)用，此外立達(dá)信還聯(lián)合LED封裝企業(yè)開展類太陽光器件的設(shè)計(jì)研究，如圖4及表1所示，立達(dá)信類太陽光譜器件的非視覺效應(yīng)指標(biāo)高于CIE提出的晝光照明體D系列的非視覺效應(yīng)指標(biāo)，有待于進(jìn)一步開展人因試驗(yàn)，研究不同類太陽光LED光照對(duì)人體節(jié)律健康的影響特性和作用機(jī)理。

圖4 不同類型類太陽光光源光譜

表1 不同類型類太陽光器件關(guān)鍵指標(biāo)

4.2 低M/P Ratio光譜光源的設(shè)計(jì)

綜上研究成果可知，LED光源的光譜會(huì)影響人體褪黑素分泌從而改變?nèi)藗兊乃哔|(zhì)量，夜間降低光源的黑視素比率M/P，可以在兼顧正常照明的情況下，幫助人們更好地入睡。鑒于此，立達(dá)信公司研發(fā)了一種低M/P Ratio光譜技術(shù)，可以達(dá)到較低的黑視素比值，降低人造光源照明對(duì)人睡眠的干擾。

該低M/P Ratio光譜由400～460 nm的藍(lán)光或者520～590 nm的綠/黃光，搭配590～700 nm的紅橙光組成，色溫范圍在1 412～2 120 K之間，Duv的取值為±0.007。光譜特點(diǎn)為波長范圍在415～455 nm的光線的發(fā)光強(qiáng)度占白光總發(fā)光強(qiáng)度的比例小于或等于2%。455～525 nm的光線的發(fā)光強(qiáng)度占白光總發(fā)光強(qiáng)度的比例小于或等于5%。以下提供了三個(gè)可以實(shí)現(xiàn)低M/P Ratio光譜技術(shù)的示例用以具體說明，光源的光譜及參數(shù)如圖5和表2所示。

圖5 示例所述的光源光譜

如圖5和表2所示，示例1中，分別使用黃光和紅光LED進(jìn)行混合；在示例2中，使用藍(lán)光芯片激發(fā)黃色和橙色的混合熒光粉實(shí)現(xiàn)發(fā)光的LED；示例3則是使用藍(lán)光芯片激發(fā)黃綠色和紅色的混合熒光粉實(shí)現(xiàn)發(fā)光的LED。不管是采用單色LED還是采用藍(lán)光LED芯片激發(fā)熒光粉的形式，都可以實(shí)現(xiàn)M/P<0.18的指標(biāo)，從而減小人造光源對(duì)睡眠的影響。

表2 光源選擇及光譜的色度學(xué)、光度學(xué)參數(shù)

5 總結(jié)與展望

本文通過對(duì)太陽光對(duì)人體健康的影響進(jìn)行分析及總結(jié)，確定了太陽光譜不同波段對(duì)人體的視覺及非視覺作用；探討了光源光譜對(duì)入睡、睡眠和喚醒的影響以及對(duì)情緒的調(diào)節(jié)作用。當(dāng)前，隨著人因照明技術(shù)逐漸受到人們的重視，我們認(rèn)為在以下領(lǐng)域有著廣闊前景：

1)利用LED光譜可調(diào)節(jié)技術(shù)，通過改變光源色溫、亮度、藍(lán)光比例等參數(shù)，使光源光譜可以在一天中不同的時(shí)間段內(nèi)，針對(duì)辦公學(xué)習(xí)、教室、醫(yī)院、家居生活等不同場景，進(jìn)行自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，提高不同人群在不同應(yīng)用場景的舒適度和體驗(yàn)。

2)在睡眠過程中，開發(fā)包含光譜調(diào)節(jié)的照明系統(tǒng)。針對(duì)入睡環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)低黑視素比率的光源，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)光譜亮度及各波段組成，幫助使用者更好入睡；在喚醒環(huán)節(jié)開發(fā)模擬太陽日出的動(dòng)態(tài)光譜喚醒算法，降低使用者的睡眠慣性，更快地達(dá)到清醒狀態(tài)。

3)對(duì)于阿爾茲海默癥、季節(jié)性情緒障礙、皮膚病等疾病，深入研究可見光療法、近紅外/紫外療法等光療手段，確定最佳的光譜成分、亮度和色溫等光劑量指標(biāo)要求，發(fā)揮光對(duì)心理、人體節(jié)律、情緒調(diào)節(jié)的作用。