LED筒灯光色性能对人体光生物效应影响研究

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【摘 要】本文主要针对led筒灯光色性能对人体光生物效应的影响进行研究，研究了不同色温和功率下对心率的影响，以建立色温、功率与心率之间的相关性，旨在为获得有效评价LED筒灯照明的方法提供依据。研究成果有望为实现更加人性化、舒适化的LED筒灯照明提供实用性的理论支持，为企业产品开发、质量控制、政府监管等提供科学依据。

【关键词】LED筒灯；光生物效应；心率；色温

【Abstract】This paper focuses on investigating the effects of biological effects of body by color performance of the LED downlights. The effects on heart rate under different color temperature and power were studied and the correlation between heart rate and color temperature was established， which may provide the basis for the effective evaluation method of LED downlights. This work is expected to provide practical and theoretical support to realize more humane， comfortable LED downlight lighting， and also provide scientific basis for enterprise product development， quality control and government regulation.

【Key words】LED downlights； Photobiological effect； Heart rate； Color temperature

0 前言

LED筒灯作为一种应用前景广泛的照明灯具，对于室内照明的适应性已越来越被人们知道，主要应用于商场、办公室、医院、家庭等，安装简单方便，应用前景广阔[1-3]。目前，现有的LED筒灯照明标准及规范仅对视觉效果有规定，而未考虑光生物效应的作用[4-5]。采用不同的LED筒灯照明光源，会产生不同的光生物效应，将对人的视觉心理、生理反应、工作效率等等造成不同程度的影响，因此，需要研究LED筒灯的光生物效应，为科学有效评价LED筒灯照明安全，为人们提供更加舒适化、人性化的健康照明提供理论支持。

1 实验

三寸5W可以调节不同色温（3000K、4000K、6000K）的LED筒灯，图1分别为3种不同色温的LED筒灯灯光图。它们被安装在仅仅只占地大约几平方米的宿舍内。设置实验初始条件环境温度为26℃，受测者的心率和受测者的血压等采用电子血压计进行记录，受测者的心率连续每分钟记录一次。

在实验测试开始之前，先准确无误的告诉每位被测者实验测试实验流程，与此同时也让被测者了解和认识实验场景和所用到的仪器。具体实验工作流程如下：

（1）每位被测者先在黑暗环境中待上15分钟，同时把测试环境的室温调节在26℃；

（2）在黑暗环境中待上15分钟后，打开LED筒灯，同时维持测试环境的室温在26℃；

（3）在打开LED筒灯25min后，将测试条件环境的室温温度调节至18℃；

（4）在20分钟里测试环境的室温逐渐降低直至实验结束。

每组实验都有5位被测者参加，被测者都没有眼疾等一系列的视觉问题，每位被测者都必须参与3组不同LED筒灯色温实验和4组不同LED筒灯功率实验，进而减少人体固有生理节律和外界一些特定因素的影响，每次测试实验都安排在晚上19：00至22：00进行实验测试。每位被测者分别在连续几天地同一时间段完成不同的实验测量与测试。

2 结果与讨论

（a）色温为6000K时人体的心率变化示意图

（b）色温为4000K时人体的心率变化示意图

（c）色温为3000K时人体的心率变化示意图

通过电子血压计每分钟测量人体的心率并记录相关数据。分别取人体处在开不同色温LED筒灯前后或者不同功率LED筒灯前后，被测者在黑暗条件环境下和被测者在开不同色温LED筒灯或者被测者在开不同功率LED筒灯条件环境下各10min为理论数据作为人体心率变化的参考评价，在这20min期间内，除了LED筒灯有无发生相应的变化外，其他实验测试环境要保证基本上不变。被测者在不同色温LED筒灯环境下人体心率变化情况分别用图2（a）、（b）、（c）来表示。实验测量人体在不同功率LED筒灯条件环境下人体心率变化如图3所示。

图2和图3表明，从暗环境到明环境的前后20分钟，心率会发生明显的升高。在LED筒灯正白光6000K环境下心率的变化幅度要大于在LED筒灯自然光4000K环境下和在LED筒灯暖白光3000K环境下，而在LED筒灯自然光（4000K）实验条件环境下心率的变化幅度要大于在LED筒灯暖白光（3000K）实验条件环境下。在不同功率LED筒灯条件环境下心率的变化幅度，在LED筒灯12W条件环境下心率的变化幅度大于在LED筒灯9W条件环境下心率的变化幅度大于在LED筒灯5W条件环境下心率的变化幅度大于在LED筒灯3W条件环境下心率的变化幅度。

3 结论

本文针对LED筒灯光色性能对人体光生物效应的影响进行研究，探讨了在不同色温或功率下心率的变化情况，希望结果对实现更加人性化、舒适化的LED筒灯照明提供实用性的理论支撑。

【参考文献】

[1]罗婉霞，李柏林.拉深工艺在LED筒灯设计上的应用[J].照明工程学报，2014（4）：90-94.

[2]李炳华.浅谈LED在室内照明中的应用[J].智能建筑电气技术，2014，8（5）：6-11.

[3]佚名.强大的LED筒灯和射灯高品质的照明和广泛的应用[J].中国照明，2011（11）：55-55.

[4]罗建国.基于高发光质量的大功率LED筒灯结构设计与分析[J].广东科技， 2014（16）：165-165.

[5]张璐.解读标准GB/T29294-2012《LED筒灯性能要求》[J].照明工程学报，2013（6）：95-100.