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LED照明下人体视觉效应的研究

鲁玉红  
【摘要】:随着LED光源的出现和第三种感光细胞的发现,LED照明对人体视觉效应方面的研究越来越受到广泛学者的关注。由于LED具有其他光源所不具有的突出优点而被推广应用,但是LED的色彩丰富多彩,具有不同的颜色、色温、照度等,如何在正确的场合使用正确的照明成了广泛的关注的问题。本论文主要针对视觉的光适应方面和非视觉与波长的关系展开了一系列的研究,为照明的实际应用提供一些理论基础。实验主要研究内容和结论包括:(1)介绍了人眼的视觉和非视觉的背景及研究意义,以及LED照明发展的进程,系统阐述国内外人体视觉效应的研究现状,通过对LED的光学参数进行实验研究,为实际生活中如何正确应用LED照明提高工作效率提供理论依据。(2)详细说明了人眼的三种感光细胞(杆状细胞、锥状细胞及ip RGC)以及介绍了人眼的视觉和非视觉通路,并调研了目前对视觉和非视觉特性的科学研究,举例了现在已知的影响视觉系统和非视觉系统的各种因素。(3)研究不同颜色照明对人眼视觉系统的影响。首先,采用红绿蓝白4种不同颜色的荧光灯和3种不同色温的白光LED进行研究,研究表明:红色荧光灯和暖白色LED的暗适应时间相差仅一秒。其次,采用更低色温的三种暖白LED(1830K、2495K、2895K),结果表明1830K的LED灯光更能减少人体暗适应时间。但是由于色温越低,灯光颜色成橙红色,会一定程度上影响视觉作业。最后,采用8种不同颜色灯光对15种有色物体进行辨别,得到平均辨别正确率的顺序应为:2895K蓝LED+正白红LED+正白2495K1830K蓝LED红白炽灯红LED。(4)研究不同波长的LED照明对人体非视觉效应的影响。在468nm、457nm、453nm三种波长蓝光LED对人体非视觉效应的影响,是以脑力工作指数、工作速度、脉搏、心率、疲劳指数为变量,测定其随波长改变而产生的变化,从而探索波长对人体非视觉系统的影响,实验结果表明,峰值波长为468nm的LED蓝光照明工作效率最高,脉搏波动最大,同时不易感觉疲劳;而峰值波长为453nm的LED蓝光照明工作效率最低,脉搏波动最小,血压波动最大,同时相比其他照明条件而言极易感觉疲劳。


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