基于用戶感受的室內(nèi)照明設計研究

摘要：目的：隨著人們對生活和工作環(huán)境關(guān)注度的不斷提高，照明設計逐漸向功能化轉(zhuǎn)變。這個階段的照明設計開始考慮不同場所的需求，如學習、工作、休息等，并采用不同的色溫和照度來滿足這些需求。文章探討基于用戶感受的室內(nèi)照明設計，旨在分析色溫和照度對用戶生理和心理感受產(chǎn)生的影響。方法：文章主要采用實驗法，共設置兩組變量，分別是色溫（6500 k、3000 k）和照度（300 lx、900 lx），采用主客觀相結(jié)合的方式，主觀評價通過兩份問卷進行；生理指標包括心率的收集，以客觀檢測受試者的生理變化。結(jié)果：實驗表明，3000 k、300 lx的照明組合是較為舒適的，受試者心率較平緩，且感受更自然，而在6500 k、900 lx的照明環(huán)境中感受最為涼爽、頭腦最為清醒。結(jié)論：色溫和照度對人們的心理感受和生理感受具有顯著影響。低色溫低照度的暖色光給人舒適的感覺；高色溫高照度的冷色光則給人清爽、明亮的感覺，使人頭腦更清醒。希望研究能為現(xiàn)代室內(nèi)照明設計提供一定的實踐參考，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度和生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：色溫；照度；用戶感受；視覺感知；室內(nèi)照明；照明設計

中圖分類號：TU113.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）05-0-03

隨著人類社會的進步和科技的發(fā)展，照明已不僅僅是為了滿足基本的視覺需求，其還與人們的生活質(zhì)量、工作效率和身心健康密切相關(guān)。健康照明的出現(xiàn)，正是對這一需求的深刻回應。這種照明方式不僅注重光線的亮度、色溫和方向等物理屬性，還關(guān)注人在不同環(huán)境和情境下的心理感受和視覺體驗。在此背景下，本文從生理與心理相結(jié)合的角度出發(fā)，深入探討照明對人的影響。

1 研究綜述

室內(nèi)光環(huán)境對人體的健康至關(guān)重要，其由人工光源和自然光源共同構(gòu)成。合適的室內(nèi)光環(huán)境能對人體產(chǎn)生積極的影響。影響光環(huán)境的物理因素很多，包括照度、相關(guān)色溫、眩光、顯色性等。其中，關(guān)于照度、相關(guān)色溫對人體舒適度的影響研究最為廣泛。隨著第三類感光細胞的發(fā)現(xiàn)和LED照明光源技術(shù)的進步，近幾十年的研究表明，照明對人體的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：視覺效應與非視覺效應。視覺效應主要集中于視覺功效、視覺舒適和視覺體驗三個方面［1］。2019年，張原銘等人在實驗中創(chuàng)造了12組不同色溫和照度的光環(huán)境，獲取受試者對四種書法作品的主觀評價數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，觀察者的舒適度受色溫影響較大［2］。在不同環(huán)境下，適當?shù)恼彰鲿聿煌囊曈X效果。2021年，黨睿等人通過研究不同色溫與照度的照明條件下，人們對中國傳統(tǒng)繪畫的視覺感知情況，得到結(jié)論——照明的色溫與照度分別會對視覺感知的溫暖度與清晰度產(chǎn)生影響［3］。

至于非視覺效應，主要表現(xiàn)為人體除視覺外的其他生理、心理反應，例如人的工作效率、警惕性、心率、血壓等［4］。2018年，周曉明等人在6種光環(huán)境下對測試者進行血壓、心率的生理監(jiān)測。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著色溫的升高，心率變化率和收縮壓變化率升高［5］。同樣地，居家奇則給出了心率、體溫和血壓等生理參數(shù)隨LED光強度和光譜分布的變化關(guān)系，并提出基于心率的光生物作用函數(shù)［6］。嚴永紅等人研究教室熒光燈照明對學生學習效率、瞳孔和心率的影響，發(fā)現(xiàn)在4000k熒光燈下學生感覺最舒適，學習效率有所提高［7］。因此，討論照明對人體的影響，不僅要考慮其視覺效應，還要考慮非視覺效應。

本文探討不同色溫、照度水平組合的室內(nèi)LED照明條件下，參與者對燈光的心理感受及生理感受。

2 實驗設計

2.1 實驗條件

實驗共招募40名19～28歲的學生，受試者篩選標準如下：無眼部疾病，無色盲；被試裸眼視力在1.0及以上或矯正視力達到相等視力。所有被試身體狀態(tài)良好，具有較好的認知能力。

實驗在一個密閉的實驗室內(nèi)開展，借助空調(diào)將室溫控制在24 ℃左右。4盞LED燈具被均勻地安裝在房間的天花板上。墻壁和天花板都被漆成白色，為避免反光，地板上鋪有灰色地毯，右側(cè)玻璃為單面玻璃。除了照明光源外沒有其他光源。

本實驗對燈光照明的選擇參考學者謝閔智等人《相關(guān)色溫與照度對臺灣LED照明使用者視覺感受的影響》中設定的照明條件，選取了四組，分別是6500 k、900 lx，6500 k、300 lx，3000 k、900 lx，3000 k、300 lx。

2.2 實驗內(nèi)容

2.2.1 主觀評價

主觀評價采用心理感受問卷和生理感受兩種問卷。問卷采用語義差異量表的形式，共包含10對形容詞組。心理問卷分別是刺眼的/柔和的、陰暗的/明亮的、冷的/暖的、不舒適的/舒適的、人工的/自然的。生理問卷分別是令人乏力的/令人充滿動力的、意識模糊的/頭腦清醒的、呼吸困難的/呼吸順暢的、感到眼睛脹痛的/感到眼睛舒適的、燥熱的/涼爽的。受試者根據(jù)個人對燈光的感受進行打分。有-3～3共6個分值，正負值表示兩個語義相反的詞，絕對值的增加表示程度的加深。值得注意的是，為了防止被試選擇“一般”等中間選項，減輕由此產(chǎn)生的“集中效應”，問卷省略了中間選項。

2.2.2 客觀測量

研究表明，心電圖在評估與照度影響有關(guān)的生理舒適度方面，是非常有用的工具［8］。因此，實驗使用PhysioLAB無線生理儀連續(xù)測量心率，設置采樣頻率為1000赫茲。該儀器具有5個通道，是一款可穿戴的無線人體生理數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，可以記錄所有與人體生理相關(guān)的數(shù)據(jù)。本文主要對收集的平均心率（bpm）進行分析。

2.3 實驗流程

測試前，受試者需要在觀察室佩戴好無線生理儀。進入實驗室后，受試者被要求閉眼戴上眼罩，靜坐2分鐘。在此期間，受試者恢復到平靜的狀態(tài)。隨后摘下眼罩，在房間內(nèi)感受5分鐘的燈光。5分鐘后，受試者需要根據(jù)他們對燈光環(huán)境的主觀感受填寫兩份問卷。在整個實驗過程中，生理儀將持續(xù)記錄受試者心率的變化。

為了避免受試者在燈光下暴露過長時間產(chǎn)生視覺疲勞，問卷通過實驗負責人口頭提問的方式填寫。每個環(huán)節(jié)結(jié)束后，有5分鐘的休息時間，受試者可以閉上眼睛或看向遠處。實驗過程中，受試者不允許使用電子設備，避免其他光照的影響。

2.4 數(shù)據(jù)分析

對測量的數(shù)據(jù)進行兩因素方差分析，使用色溫和照度作為主體內(nèi)因素。分析色溫和照度的主效應以及它們的交互效應。若交互效應存在，則進一步作簡單效應分析。顯著性水平被設定為0.05（P＜0.05）。

3 結(jié)果與分析

3.1 信度檢驗

使用Cronbach's alpha系數(shù)來檢驗問卷的信度，該系數(shù)取值范圍為0～1，值越大表示問卷的信度越高。結(jié)果顯示該問卷的Cronbach's alpha系數(shù)值均在0.7以上，表明問卷的內(nèi)部一致性較好，具有較高的信度。因此該問卷可為本研究提供可靠的數(shù)據(jù)。

3.2 主觀評價

3.2.1 心理問卷評價

根據(jù)兩因素數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，對于刺眼的/柔和的，色溫具有顯著的主效應（F=9.26，p＜0.05），而照度的影響則不顯著（F=3.22，p＞0.05）。此外，色溫與照度之間的交互作用也不顯著（F=1.37，

p＞0.05）。根據(jù)得分均值變化可以看出，當色溫為3000 k時，與300 lx相比，受試者認為在900 lx的照度下，燈光更刺眼。而在6500 k的色溫下，受試者對兩種照度的評分均低于3000 k的照明環(huán)境，這說明高色溫的照明更容易使人產(chǎn)生刺眼的感受。

對于陰暗的/明亮的，兩因素方差分析的結(jié)果顯示，色溫沒有呈現(xiàn)出顯著性（F=0.06，p＞0.05）。照度呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=40.78，p＜0.05），對照明環(huán)境明亮與否的評價，受試者普遍反饋900 lx高于300 lx的情況。色溫和照度二者之間的交互作用并不顯著（F=0.51，p＞0.05）。

對于冷的/暖的，色溫呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=74.04，p＜0.05）。照度也呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=4.09，p＜0.05）。此外，色溫和照度的交互項呈現(xiàn)出顯著性（F=4.09，p＜0.05）。分析其簡單效應顯示，在兩種照度水平下，隨著色溫的升高，被試評分降低，且3000 k與6500 k的評分差異具有顯著性。綜上可知，在不改變室內(nèi)溫度的基礎(chǔ)上，色溫在一定程度上可以影響被試的溫度感知。早期的研究也已證實CCT對室內(nèi)熱感知有一定的影響［9］。

對于不適的/舒適的，以及人工的/自然的這兩種感受，沒有觀察到色溫和照度存在顯著的主效應，兩者之間也不存在顯著的交互作用。

3.2.2 生理問卷評價

對于令人乏力的/令人充滿動力的，兩因素方差結(jié)果顯示，色溫和照度均呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=8.05，p＜0.05；F=15.78，p＜0.05）。但色溫和照度之間沒有呈現(xiàn)出顯著的交互效應（F=0.01，p＞0.05）。在6500 k、900 lx的照明環(huán)境下，受試者評分更高，精力更充沛。在3000 k、300 lx的照明環(huán)境下，受試者評分最低，感受最乏力。

對于意識模糊的/頭腦清醒的，觀察到色溫沒有呈現(xiàn)出顯著性（F=3.6，p=＞0.05）。照度呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=27.42，p＜0.05）。色溫和照度之間沒有呈現(xiàn)出顯著性（F=0.05，p＞0.05）。在色溫固定時，被試評分也會越來越高，且在6500 k、900 lx的照明環(huán)境下頭腦最為清醒。

對于呼吸困難的/呼吸順暢的，兩因素方差分析結(jié)果表明，并未觀察到色溫和照度的主效應，兩者之間也沒有顯著的交互效應。

對于感到眼睛脹痛的/感到眼睛舒適的，兩因素方差分析結(jié)果顯示，色溫呈現(xiàn)出顯著性（F=5.55，p＜0.05），而照度沒有呈現(xiàn)出顯著性（F=0.14，p＞0.05）。此外，色溫和照度之間沒有呈現(xiàn)出顯著的交互作用。得分表明，受試者在低色溫低照度（3000 k、300 lx）時，感到眼睛較為舒適，而高色溫（6500 k）時，評分相對較低，眼睛感到疲勞。

對于燥熱的/涼爽的，觀察到色溫和照度均呈現(xiàn)出顯著的主效應（F=17.50，p＜0.05；F=10.11，p＜0.05），但兩者之間不存在顯著的交互作用。在6500 k、900 lx的照明環(huán)境下，人們在生理上感覺最涼爽。且在900 lx的照明環(huán)境下，受試者評分普遍高于300lx，感受較為涼爽。

3.3 客觀生理參數(shù)

本實驗的生理測量結(jié)果顯示，照明對心率的影響并不顯著，色溫和照度對受試者心率沒有顯著的主效應及交互效應。但從均值來看，相比于其他照明條件，受試者在3000 k、300 lx的照明環(huán)境下，心率較低，而在6500 k、300 lx的照明環(huán)境下，心率較高。以往研究從不同的角度出發(fā)，證實了照明對心率是有影響的。

4 結(jié)語

照明設計與用戶感受之間的關(guān)系密切。優(yōu)秀的照明設計不僅能提供足夠的照明，滿足視功能需求，還能顯著影響用戶的心理狀態(tài)、情緒以及對空間氛圍的感知。色溫和照度會在一定程度上影響受試者的主觀心理感受和生理變化。其中，低色溫低照度的照明組合較為舒適，心率較平緩，且受試者感受更自然，而在高色溫高照度的照明環(huán)境中感受最為涼爽、頭腦最為清醒。然而，本實驗的不足之處在于光照暴露時間較為短暫，考慮到照明時間對結(jié)果的影響，未來的研究應該著重考慮延長照明時間，以進一步了解影響照明感知的因素，并將研究結(jié)果應用到實際的照明場所中。

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［9］ 李念平，汪萌，李景明，等.室內(nèi)空氣質(zhì)量和照明色溫對人體環(huán)境感知及健康的影響［J］.安全與環(huán)境學報，2022，22（1）：518-525.

作者簡介：劉藝（1998—），女，山東泰安人，碩士在讀，研究方向：人因照明。