蓝景光品质系列知识讲座之三|为何要普及“健康照明”？
提要：随着以LED光源为核心的照明实现市场的快速普及，以人为本的照明，即“健康照明”成为全球关注的重点。照明会对健康产生哪些影响？健康照明的标准是怎样的？如何判断灯具的健康品质？通过光品质可以提升人的健康？带着这些疑问一起学习本期专题讲座吧！
如果说，在蜡烛、油灯、白炽灯乃至节能灯时代，人类对于光的需求和控制尚只能以照亮、看清为基础，那么LED光源的出现，则让人类可以自主设计光谱能量分布，调整出我们所需的光强，从而自主地创造满足我们人类需求的光。
近年LED造成的蓝光危害、人体节律紊乱、人眼视网膜损害的问题日渐显现，使行业意识到健康照明的普及刻不容缓。
健康照明，通俗点讲就是通过LED照明，改善并提高人们工作、学习、生活的条件和质量，促进心理和生理健康。
一、光对人的生物效应
光对人的生物效应，可分为视觉效应和非视觉效应。
（1）光的视觉效应：
可见光穿过眼睛的角膜，通过晶状体成像在视网膜上，经感光细胞转化为生理信号，视神经接收后产生视觉，从而产生对空间中物体的颜色、形状和距离的信息的判断。视觉还可以引起人们心理机理反应，这就是视觉的心理效应。
有两类视觉细胞：一类是锥状细胞，感觉光度和色彩；第二类是杆状细胞，只能感知光度，但敏感度是前者的一万倍。
（2）光的非视觉效应，ipRGCs的发现：
人眼视网膜上存在第三类感光细胞－内在光敏性视网膜神经节细胞（intrinsicallyphotosensitive retinal ganglion cells （ipRGCs）），负责调节机体视觉以外的非视觉效应，如管理时间的功能，协调和控制人们在不同时段里的活动节律和幅度。
这种非视觉效应也称司辰视觉效应（citopiceffects）， 这就是2002年英国Brown大学的Berson，Dunn和Takao在哺乳动物中发现的，是2002年世界十大发现之一。
这里主要列举一些非视觉效应的例子：
红、绿、蓝3种色光分别在1000 lx的照射下，对人体尿中褪黑色激素的代谢产物进行检测，结果表明对褪黑色激素的抑制率，红光很小，绿光最大，蓝光稍低。用6500 K日光色和3000 K的暖白色光在同样照度下有研究表明，前者对褪黑色激素抑制率约为暖白色的1倍。
工厂三班倒的人员中，使用蓝光照射，可以明显使身体的状态更快地适应工作需要。
光的照射会明显增加心率，波长越短越显著，年轻人比老年人明显。
二、健康照明的标准
健康照明概念提出的时间并不长，目前国内及国际上关于健康照明相关的标准仍不多。现阶段对光的健康相关的标准包括了光的色品要求（光谱、照度、频闪、眩光、光生物辐射）、测试方法、产品设计规范等。
在光生物安全标准方面，最有名的是IEC62471以及衍生出来的IEC62778，它对蓝光进行等级的划分，通过有无危害、低危害之间的具体数值检测是否安全。
光生物安全标准：
CIES 009／E：2002 Photobiological saferty of lamps and lamp systerms （IEC TR 62471）
GB／T20145－2006 灯和灯系统的光生物安全性（等同采用）
IECTR 62471－2：2009Photobiological safety of lamps and lamp systems－ Part2：Guidance onmanufacturing requirements relating to non－laser optical radiation safety
GB／T30117．2－2013 灯和灯系统的光生物安全第2部分：非激光光辐射安全 相关的制造要求指南
IECTR 62778：Considers only blue light hazard ofprimary light sources and finished products：照明产品的蓝光危害
三、如何判断灯具的健康品质？
眼睛、大脑和皮肤是光对人体影响的主要器官，目前已经明确的对人体产生影响的灯具指标包括光谱能量分布、色温、显色指数、照度、亮度、频闪、眩光以及配光曲线。
所以，想要判断灯具是否具有健康品质，其实就是重点考虑光对人体影响的健康程度，具体包括以下5个方面：
1、光谱能量分布对于人的视觉、非视觉、脑功能、皮肤及代谢系统的关联极致研究，通过这一研究我们可以精准的研发设计出“健康”光谱，确定有益的色温变化范围，匹配适应的颜色质量。
2、以日常人体受光照的器官的有效接触面积为对象，研究人体光生物周期最佳曝光量，根据人体特点设计出满足健康需求的、集合了光谱能量分布+色温+光强等多指标的时间周期变化曲线。
3、从光的方向性特性出发，以视觉影响为主要方向，研究漫射、直射、反射、偏振对于光环境的影响，从而水平均匀和垂直均匀度上提升环境空间的光分布，在有效降低眩光的同时满足人的视觉和脑力负荷要求。
4、针对频闪问题，研究频闪对于视觉系统和脑功能的影响，确定满足人体健康需求且坚固性价比要求的频闪指标。
5、在以上四个方面基础上，针对不同场景、模式等需求，以光生物机理研究为基础，实现对人体危害最小的光诱导和光胁迫的功能。
四、通过光品质提升人眼舒适度
1、眩光的控制
眩光指的是视野范围内出现的极端亮度对比，眩光会造成不适感和视觉失能。提升人眼的舒适度，需要控制和减少眩光。统一眩光值BGR是室内较常用的眩光量化指标。
UGR并不是一个灯具的属性参数，UGR其实是由灯具、灯具排布方式，以及使用空间共同觉得的一个参数。因此，对于眩光的控制，需要根据使用空间的特点，优化灯具的排布，避免视野内出现极端的亮度变化。从灯具本身而言，减少灯具表面亮度，减少大角度射出的光线，可以有效减少UGR。以平板灯为例，灯具在标准空间的标准排布达到的眩光值UGR从22以上逐步减小到19以内，最近还有一些平板达到16以内，这些都得益于灯具光学系统使用基于新技术的导光板及膜材。
2、频闪的控制
研究表面，一定程度的频闪会引起注意力分散，眼疲劳和头痛。在医院、教室、工作作业区间、办公室、直播场馆等照明应用场合，灯具频闪需要严格控制。
RPI LRC ASSIST 提出的曲线，认为在曲线以上的频闪，人眼就可以察觉，该研究的范围是80Hz 以下的闪烁，主要针对静物在闪频下对视觉的影响。
Stroboscopic Visibility Measure(SVM)则主要讨论80Hz 以上的频闪效应，针对频闪对运动物体的视觉影响，认为该曲线以上的区域就会被人眼察觉到闪烁现象。
IEEE Std 1789——2015 则把上述两者的范围都纳入讨论，认为区域1对健康没有任何影响，区域2则是低风险影响。
国标在视觉作用产品方面也有相应规范。CQC1601-2016视觉作用台灯性能认知技术规范里关于频闪的规定为：台灯在其额定电压下工作时，其光输出的波形的波动深度应不超过IEEE Std 1789——2015规定的低风险等级限值。
灯具频闪的原因是光源在驱动输出的周期性电流波动下形成的亮度输出周期性变化。尽管目前国际上还没有非常统一的频闪标准，作为灯具制造商应该根据客户的目标市场的需求，相应地参照上述频闪曲线，挑选电源减少频闪现象。
参考文献：欧智君《提升光品质：灯具增值的方向之一》
蔡建奇、高伟等合著《健康照明的基础研究和标准研制的探讨》
