引言:为什么照明不仅仅是看见
传统照明设计的唯一目标是提供足够的亮度,让人们能够看清周围的环境。然而,近二十年的科学研究揭示了一个重要事实:光线对人体的影响远不止视觉层面。
2017年诺贝尔生理学或医学奖授予了昼夜节律(Circadian Rhythm)的研究,这一里程碑事件将光与健康的关系推向了全球关注的焦点。人因照明(Human Centric Lighting, HCL)由此应运而生。
光工场在常州、苏州、南京、上海、杭州等地的项目中,已将人因照明理念深度融入博物馆、学校、办公空间和高端住宅的设计实践中。
一、人因照明的科学基础
人因照明的科学基础建立在人体光生物学(Photobiology)之上。2002年,美国布朗大学David Berson教授发现了视网膜上的第三类感光细胞——内在光敏视网膜神经节细胞(intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells, ipRGCs)。
ipRGCs对蓝光波段(约480nm)最为敏感,它们不直接参与视觉成像,而是将光信号传递到下丘脑的视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus, SCN)——人体的生物钟中枢。
SCN通过调节褪黑素(Melatonin)和皮质醇(Cortisol)的分泌,控制人体的昼夜节律:
二、人因照明的三大核心维度
根据德国DIN SPEC 67600:2013-04《以人为本的照明——生产和工作过程》标准,人因照明设计需要在三个维度上进行调控:
| 维度 | 生理作用 | 设计参数 |
|---|---|---|
| 光强度(Illuminance) | 影响警觉度和认知表现 | 工作面照度300-500lx |
| 光谱分布(SPD) | 影响褪黑素抑制率 | CIE S 026:2018 α-opic照度 |
| 光照时间(Timing) | 决定生物节律相位 | 早晨30分钟高强度光 |
三、 melanopic照度:人因照明的量化指标
2018年,国际照明委员会(CIE)发布了CIE S 026:2018《光对人类的系统性影响》,提出了 melanopic Equivalent Daylight Illuminance(m-EDI, melanopic等效日光照度)作为人因照明的核心量化指标。
根据该标准,不同活动场景的推荐m-EDI值如下:
| 活动场景 | m-EDI (lx) | CCT (K) | 时间段 |
|---|---|---|---|
| 办公室工作 | 250-500 | 4000-6500 | 上午 |
| 教室学习 | 250 | 4000-5000 | 白天 |
| 医院病房 | 150-250 | 3000-4000 | 白天 |
| 卧室睡眠准备 | <10 | <2700 | 睡前2小时 |
| 工业操作 | >=250 | 4000-6500 | 工作时段 |
四、人因照明的应用场景
1. 办公空间:动态可调照明系统根据一天中的时间自动调节色温和照度,上午使用5000K冷白光提升专注度,下午切换至4000K中性光维持稳定表现。研究显示,优化的人因照明可使办公效率提升10-25%。
2. 教育空间:学校的HCL系统帮助学生在上午保持警觉,在下午避免过度兴奋。德国汉堡大学的研究表明,人因照明可使学生阅读速度提升35%,错误率降低45%。
3. 医疗空间:医院采用昼夜节律照明,白天提供足够蓝光抑制褪黑素促进康复,夜间降低蓝光帮助患者入睡。
4. 养老空间:老年人对光敏感度下降,需要更高的照度(通常为年轻人的2-3倍)来维持昼夜节律。
五、光工场的人因照明实践
光工场将人因照明理念融入每一个项目设计中。我们的方法包括:
• 项目评估阶段:通过光生物学计算工具,确定不同功能区域的m-EDI目标值;
• 灯具选型阶段:优先选择可调色温(Tunable White)灯具,色温范围2700K-6500K,满足全时段需求;
• 控制系统阶段:配置定时或传感器触发的场景切换,实现日光跟随(Daylight Tracking)功能;
• 效果验证阶段:使用光谱仪和照度计现场测量,确保实际效果符合设计目标。
在常州市某国际学校项目中,我们为教室配置了可调色温LED面板灯,配合DALI智能控制系统,实现了上午5000K/400lx、下午4000K/350lx、傍晚3000K/250lx的三段式自动切换,得到了师生和家长的一致好评。
总结
人因照明代表了照明设计从以视觉为中心向以人为中心的范式转变。它不仅是技术的进步,更是对光即生命这一古老智慧的科学回归。
对于建筑师、室内设计师和业主而言,理解人因照明的基本原理,并在项目中合理应用,将显著提升空间的舒适性、健康性和使用价值。光工场愿与您携手,共同打造科学、健康、人性化的光环境。
参考资料
以下资料为文中相关数据或研究的出处,仅供参考。
[1] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017 — NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/summary/ — 2017年诺贝尔生理学或医学奖(昼夜节律分子机制)
[2] Berson DM, Dunn FA, Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science 2002;295:1070–1073. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11834835/ — 2002年发现ipRGCs;其光谱敏感峰约在蓝光波段(约480nm)
[3] CIE S 026/E:2018 — CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light. https://cie.co.at/publications/cie-system-metrology-optical-radiation-iprgc-influenced-responses-light-0 — CIE S 026:2018 定义 α-opic 量与 melanopic EDI
[4] Barkmann C, Wessolowski N, Schulte-Markwort M. Applicability and efficacy of variable light in schools. Physiology & Behavior 2012;105(3):621–627. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22001491/ — 汉堡大学医学中心(UKE)课堂可变照明研究:阅读速度显著提升、注意力测试错误减少(论文本身未给出百分比)
[5] LightingEurope / A.T. Kearney (2013). Human Centric Lighting: Going Beyond Energy Efficiency, p.6. https://lightingeurope.org/images/publications/general/Market_Study-Human_Centric_Lighting._Final_July_2013.pdf — 引用Barkmann等研究:错误率下降约45%(对照组17%)
[6] Deutscher Städte- und Gemeindebund (2011). Innovatives Modellprojekt „Dynamisches Licht“ an Hamburger Schulen. https://www.dstgb.de/themen/archiv/bildung/aktuelles/innovatives-modellprojekt-dynamisches-licht-an-hamburger-schulen/ — 汉堡学校动态照明项目报道:阅读速度提升35%(该研究由飞利浦委托)
[7] Turner PL, Mainster MA. Circadian photoreception: ageing and the eye’s important role in systemic health. Br J Ophthalmol 2008;92:1439–1444. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2582340/ — 65岁人群获得同等昼夜节律刺激约需25岁人群3倍的照度