节律照明及其控制策略的研究综述

光对人体的非视觉成像功能有着广泛而深刻的影响。研究表明,人的警觉性、情绪、内分泌功能以及昼夜节律都会受到若干光环境因素的影响,包括光照强度、光峰值波长、人曝露在光环境中的时间点以及时间长度。不适的光环境可以扰乱人体的褪黑素分泌以及身体内在昼夜节律,进而对人体健康产生若干负面影响,诱发诸如肥胖、糖尿病、失落、情绪失调、生殖系统疾病等慢性疾病。在过去的几年中,如何量化光对人体生理节律的影响的课题吸引了广泛的研究关注。本文系统介绍了节律照明领域两种领先的量化指标及度量方法,包括视黑素等效勒克斯法(Equivalent Melanopic Lux:EML)以及昼夜节律刺激值法(Circadian Stimulus:CS),并对两种方法的生物学基础进行了深入探讨。在此基础上,本文对当前若干主流节律照明产品的光谱功率分布及其控制策略进行了比较和分析。结果表明,当前节律照明的研究成果就减弱光源对人体昼夜节律的扰乱方面提供了关键的理论基础和通用的实践性建议,但对其有效影响的尺度和范围仍有待进一步的量化研究。

基于LED电流、温度光谱模型的照明系统研究

电流、温度的改变都会影响LED光谱分布,从而影响光源的视觉和非视觉参数。文中从基于LED芯片发光材料中光子能级分布规律的光谱模型出发,对RGBY四色LED建立电流、温度模型,拟合的R-square可达到0.99。在此基础上,通过遗传算法对昼夜节律因子和辐射发光效率进行多目标优化,在照度为300 lx时,设计8组兼顾视觉参数(显色指数和蓝光危害效率)以及非视觉参数(昼夜节律刺激)的照明方案,通过这些方案验证了该模型的可行性。接着,探究两种非视觉参数和温度的关系,结果表明昼夜节律因子均随温度的增加而升高,但昼夜节律刺激却随温度的增加而减小。这种情况的原因是两种参数受照度的影响不同,对照度补偿后,发现两种非视觉参数均随温度的升高而增大,二者呈现一定的正相关性。该研究从光源光谱的角度入手,为LED照明光源设计中非视觉效应的考量提供参考依据。