【人本照明Ⅳ】什么才是健康的光?

行家说LED快讯 · 2021-11-18

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一天中的大部分时间,太阳提供 6500 K 的光,此蓝白光抑制了褪黑激素并使我们清醒。褪黑激素被称为“睡眠荷尔蒙”,它会向身体发出信号,让身体放松准备入睡。没有它,我们会更加警觉。

光的存在和颜色都会影响生物钟或昼夜节律,这种效应被称为黑视素视觉(melanopic vision),定义为光的生物影响以及它如何影响褪黑激素的产生。日光的天然光谱中富含蓝光,抑制了这种激素的产生。随着白天接近尾声,黄昏呈现出更温暖的橙色和红色色调,而蓝光逐渐消退。作为回应,我们的身体开始产生更多的褪黑激素来帮助我们入睡。

当我们的祖先掌握火时,它为傍晚和夜间带来了更多的光。然而,因为火是一种暖光,与傍晚的阳光非常接近,所以它不会对人类自然的睡眠模式造成不利影响。

Melanopic Ratio

明视觉(Photopic vision)是指我们在白天和光线充足的空间能看到物体,即光对视觉的影响(图 10)。Melanopic Ratio(MR, Melanopic/Photopic ratio, M/P ratio*或 MP ratio)量化了光对昼夜节律的影响:光源对人类昼夜节律系统的刺激程度。基本上,MR 比率越高,光源的昼夜节律效应就越强,越能促进警觉性和清醒。

图 10 - 比较人类明视觉(Photopic)和黑视(Melanopic)的响应曲线,峰值代表眼睛对光的峰值响应。在视觉上,人眼对绿色或黄绿色光的反应最为强烈;在生物学上,蓝光会引起最强烈的反应,抑制褪黑激素的产生并促进清醒。

*备注:Melanopic Ratio在行业中通常也称为Melanopic / Photopic ratio或“M/P”ratio,CIE使用“MR”比率。不应将 melanopic / photopic ratio 中的 M/P 与“mesopic luminance”混淆,它有时也被称为“M/P ratio”,其描述了与人类夜视相关的户外照明。在本白皮书中,我们使用 MR 代表 melanopic ratio 以减少混淆。

标准LED光源的Melanopic Ratio

蜡烛就像过去用来照明,具有约 1900K 的 CCT,是一种非常温暖的光。近来 LED 的发展使得微调灯泡和灯具的 CCT 和光谱成为可能(表 1),人造光可以具有不同的亮度级别(lux)和 CCT。暖光灯泡具有大约 2200K 的 CCT 和低 MR 比,具有较少的蓝光 / 青光,最适合夜间放松和准备入睡。

相比之下,6500K 冷 CCT 的光源往往具有较高的 MR 和更多的蓝光 / 青光,从而抑制褪黑激素的产生。它适合白天于学校、工厂、办公室、控制室等场所使用,可保持清醒专注和生产活动力。图 11 比较了不同 CCT 下 LED 的色彩配置(SPD),图 12 展示了人眼对不同 CCT 光源的视觉呈现。

表 1 - LED 示范光源的 CCT 和 MR

图 11 - 展示三种不同 CCT 的 LED 光源如何定制光谱,并达到所需的 MR 比

图 6 - CIE 1931 色彩空间,绘制了人眼可见的所有颜色,“马蹄形”边缘的数字定义了该空间边界所代表的单色光波长。在空间内部,每个可感知的颜色都有一个坐标,称为 CIEx、CIEy,其中也包含了黑体(普朗克)轨迹坐标。Tc (K) 是黑体温度,通常称为 CCT。

图 12 - 不同 CCT 的光如何呈现在人眼中:6500K 时为“冷”蓝色,当光进入 3000K 范围及以下时为“暖”橙黄色。† 与 CIE 坐标相关。

† 如图 12 和图 6 所示,描述人类色温感知的术语为“暖”(低 CCT ) 和“冷”(高 CCT)光,与实际测量黑体辐射源的色温相反。对于黑体辐射源,数字越大意味着更高的温度(Kelvin degrees)。就本白皮书而言,除非另有说明,否则任何提及暖光和冷光都是指感知 CCT,而不是黑体辐射源的温度。

本文摘录自《人本照明白皮书》

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