LED光生物健康照明的研究

于春榮，王樹彬

1.滄州師范學院，河北滄州 061001 2.滄州福光節(jié)能燈具有限公司，河北滄州 061001

LED光生物健康照明的研究

于春榮1，王樹彬2

1.滄州師范學院，河北滄州 061001 2.滄州福光節(jié)能燈具有限公司，河北滄州 061001

照明已經(jīng)拓展到非視覺生物效應領域，光與健康有著密切的關系。隨著科技的發(fā)展，新一代光進入人們的視野，與傳統(tǒng)的光源相比，其具有很大的優(yōu)勢，LED在照明中有著健康的表現(xiàn)。本文就對LED光生物健康照明進行研究，主要進行2項實驗研究，分別為顯示器彩光對不同年齡人群的光生物效應研究、單色LED彩光對人的光生物效應研究。

LED；光生物效應；健康照明

光健康主要是指利用人工光源，通過科學合理的照明所達到節(jié)約環(huán)保的目的［1］。如果沒有合理的利用，則會給人們健康帶來不利。目前，越來越多的學者對LED生物健康照明進行深入的研究，其中最為常用的方式是通過心率、體溫等生理參數(shù)來實現(xiàn)。本文對LED生物健康照明的研究進行探討。

1 顯示器彩光對不同年齡人群的光生物效應研究

人的眼睛會隨著年齡的變化發(fā)生一些改變。在實際中，光線主要是通過人的眼睛而產(chǎn)生一定的視覺效應以及非視覺效應。但是由于瞳孔縮小以及晶狀體透過率降低引起的，對于年齡較大者來說，能通過視網(wǎng)膜的光線越來越少，所以對年齡較大的人來說，對于光線的要求也越來越高。由于視場的減小而導致對顏色的辨別能力的減弱，而且對于眩光敏感度的要求也有所提高，這對年老者來說都是引起的視覺下降的原因。實際上，由于光線難以滿足視覺的需要，老年人不但會出現(xiàn)視覺問題，還會引起非視覺問題。

本實驗的照明光源是以低照度的采光顯示器為準，通過比較與探索光譜環(huán)境的差異對不同年齡的人所產(chǎn)生的光生物效應，得出結論。

1.2實驗設置

首先準備好彩色顯示器，將其作為實驗的主要光源，顯示器在sRGB的形式下為準，其中，可以通過調(diào)節(jié)來達到實驗所具備的不同光譜的需求［2］。本實驗選用了4種藍綠光作為實驗光環(huán)境。被試的人員坐在與屏幕相隔400mm的位置，眼睛注視著屏幕，檢測出4種不同的彩光在被試者眼睛位置處形成的照度值為101x、23x、861x、71x。

1.3實驗方法

本實驗將挑選6名25歲左右的青年被試者與6名65歲左右的老年被試者參與整個實驗過程。在實驗進行之前，首先要對室內(nèi)的溫度作調(diào)整，達到26℃即可，并對每位實驗者進行眼睛的檢查，確保無病癥。在實驗過程中需要對每個參與每隔一分鐘記錄一次心率。

被試者在進行實驗之前，需要使被試者達到穩(wěn)定的生理參數(shù)，首先讓被試者在黑暗處適應15min，達到穩(wěn)定參數(shù)后即可進行實驗。記錄儀分別在黑暗處記錄5min，然后在顯示器的彩光時記錄5min，其中在顯示器打開之前的5min與關掉后的5min的心率值作為關生物效應。在這個過程中被試者兩眼要注視著屏幕。在結束試驗之后，被試者需要在黑暗處達到心率穩(wěn)定后方可進行下一輪實驗。

1.4實驗結果與分析

對參與實驗的年輕人的心率變化進行分析，在不同的彩光環(huán)境下，其心率變化有著明顯的差異。同樣在黑暗的情況下，其心率的變化依然會有一定的差異。這就表明其結果與以往的研究結果是相同的。對于老年者來說，在黑暗處的心率并沒有產(chǎn)生明顯的變化。

2 單色LED彩光對人的光生物效應研究

本實驗主要是以單色LED光源為主，與上一實驗相同，以心率作為生理參數(shù)，進行檢測特定光譜波段的彩色光對人的光生物效益的影響。

2.1實驗設置

在實驗進行前，準備藍、綠、黃、紅4種單色光作為實驗光源。在實驗時，可對直流源來使光源達到符合實驗的不同強度的光。

被試者坐在離發(fā)光面1 000mm的位置，使被試者的眼睛注視著發(fā)光面，在實驗過程中，使其眼睛位于同一水平，可以將座椅適當?shù)恼{(diào)節(jié)來達到固定的作用，使4種彩光在被試者眼睛位置形成的照度值相等。

2.2試驗方法

挑選男女各6名的25歲左右的青年被試者，與上一實驗相同，對被試者進行眼睛的檢查，確保無眼病后對其進行心率的記錄。并將室內(nèi)的溫度調(diào)到25℃。

首先讓參與實驗的人員在黑暗處適應15min，其心率達到穩(wěn)定的情況后方可進行實驗，并對之前在黑暗處的心率進行10min的記錄，之后在LED光源打開后，對某一彩光的光源狀態(tài)下進行10min的記錄。之后對這20min的心率記錄進行比較與分析。被試者在結束一組實驗之后，需要在黑暗的環(huán)境下進行穩(wěn)定心率，才能再進行第二組實驗。

2.3實驗結果與分析

經(jīng)過實驗分析得知，不同顏色的彩光對心率的變化存在著較大的影響，其中在光源較低的狀態(tài)下，對心率的變化也較為明顯。

通過對彩光與心率影響的差異分析，在不同顏色的彩光狀況下，心率有著很大差異。其中心率產(chǎn)生變化時，在明亮的狀況下平均心率與低照明的狀態(tài)下平均心率之差和低照明狀況下平均心率的比值，其中藍光的心率變化更為顯著，其次是綠光、黃光、紅光。這種結果與以往的研究結果相吻合。

3 結論

本文主要探討了心率這一生理參數(shù)變化評價光生物效應的實驗研究，通過以上2種實驗研究：一是顯示器彩光對不同年齡人群的光生物效應研究；二是單色LED彩光對人的光生物效應研究。實驗結果表明：在黑暗的情況下對人光生物效益有著一定的影響，并且每種光源所引起的心率變化有極大的不同，但在本實驗中所涉及到的不同彩光對于人的心率變化之間沒有明顯的差異。

［1］柴穎斌.LED光生物健康照明的研究［D］.上海：復旦大學，2012.

［2］柴穎斌，孫耀杰，邱婧婧，等.LED光生物健康照明研究［C］//中國科學技術協(xié)會.中國科協(xié)第249次青年科學家論壇——照明對生態(tài)環(huán)境影響的量化觀測與評價報告文集.中國科學技術協(xié)會，2012，8.

［3］羅勇軍.基于光生物學的LED動態(tài)照明評價及關鍵技術研究［D］.杭州：浙江大學，2013.

［4］居家奇.照明光生物效應的光譜響應數(shù)字化模型研究［D］.上海：復旦大學，2011.

J914

A

1674-6708（2016）167-0150-01

于春榮，實驗師，研究方向為半導體照明及電氣自動控制。王樹彬，董事長，滄州福光節(jié)能燈具有限公司。