人眼第三类光接收细胞(视网膜神经节细胞intrinsic photosensitive retinal ganglion cell,ipRGC)的发现意味着光不仅影响人的视觉功效还与人的身心健康密切相关。我国学生近视率常年居高不下,研究证实改善后的教室光环境能有效预防近视,教室光环境的质量对保护学生视力、提高学习效率、维持健康的昼夜节律具有重要意义。本论文依托国家自然科学基金《教室光环境光生物安全性研究》(批准号51178483)以教室健康照明为研究对象,针对昼间的教室采光规律及合理的照明方案展开研究。提出“时间分段、空间分区”的昼间光参数测量与实验原则;通过主、客观实验测试探讨天然光与优势色温人工光源的最佳组合模式;建立能适用于采光时、空多变且提升学习效率、改善情绪的昼间“时间-健康-光参数”模型。本文以具有广泛应用前景的白光LED为对象,研究结果能够为教室的健康光环境优化提供科学理论依据,对改善学生的视觉舒适性、维持健康节律、提升学习效率、促进照明的高效节能具有很强的理论意义和应用前景。本研究包括三个部分:第一部分分析重庆地区典型教室的基础采光特性;第二部分在引入自然采光的条件下研究调光偏好,以了解人们对光照的主观喜好;第三部分以典型的调光照度为自变量研究人体的学习表现及生理节律等客观指标。最后通过方差分析、相关分析、回归分析等数理统计方法,得出昼间照明的“时间-健康-光参数”模型,为教室照明优化提供参考与建议。天然采光提供了昼间室内光环境的基础条件,只有充分分析天然采光的分布特点才能制订合理的人工照明补偿方案。在第一部分的采光分析中通过计算机模拟与实地测量相结合的方式,分析了重庆地区的气候特点及典型南、北向教室的全年采光特性。结果表明重庆地区阴天比例非常高,尤其在冬季室内采光严重不足,亟需人工光照补偿。结合采光时序分析法与我国学校的作息特点,将全年划分为72个典型时段,并通过ASRC-CIE天空模型及气象数据对南北向典型教室的采光平均值及空间达标率进行统计,结果表明北向教室采光状况较差,几乎各时段均需要对远窗区域进行人工光补偿,而南向教室则主要需在冬季全天和其他季节的9:00以前,16:00之后对远窗区域进行人工光照补偿。第二部分的自主调光研究表明人们在不同时段及不同空间区位对光照的喜好并不相同,由此提出昼间照明应进行“时间分段”、“空间分区”的设计原则。人们在近窗区位的调光照度早晚高,中午低,与天然采光早晚低、中午高的变化趋势正好相反;远窗区位的调光照度在全天呈下降趋势。两个空间区位的调光平均值均较低,在200-400lx间波动。人们在不同区位的调光色温变化不大,基本与天光色温一致,全天在5000K左右波动。此外,在靠近窗户区位,全天各时段均有人选择不开灯,特别在中午时段,天光照度较高时,不开灯比例也相对较高,其中14:30时刻有超过80%的被试选择不开灯。由此表明近窗区位具有较大的节能潜力。第三部分设定远窗区位(B区)4项光照方案、近窗区位(A区)2项光照方案进行一系列客观测试,测试内容包括问卷调查、学习表现及生理节律等三个部分。其中问卷调查包括正负情绪、光质量评分、舒适度评分及满意度调查等4个分项。学习表现测试了知觉、记忆及思维三个层面的能力,具体包括大、小字母校对;数字、词语记忆及数字计算5个分项。生理节律测试了警觉度(KSS困意量表)、体温、心律、血压等指标。通过横比标准化的方法解决了不同测试指标的数量级差异问题,分别对效率-警觉度和情绪进行回归分析,得到6个时刻的最佳照度,再整合其与时间的关系形成“时间-健康-光参数”的动态照明模型,其中基于效率-警觉度的模型适用于上课、考试等场所照明,基于情绪的模型适用于音乐课、艺术欣赏等注重情绪放松的场所,而其他兼具情绪改善和效率提升的空间可通过Dephi法、层次分析法等手段确定合适的比例灵活运用两类模型。本文结合重庆地区的气候特点,针对阴天采光不足探讨了合理的人工照明补偿方案。通过时间分段及空间分区的原则指导,较好的解决了昼间研究中自然采光的时、空分布多变性问题。在实地调研、全年采光分析及主、客观人体指标测试的基础上深化了昼间动态照明的综合性研究。最终通过数理分析得出基于效率-警觉度和情绪的“时间-健康-光参数”模型,为教室昼间的健康照明提供了理论基础。同时可为其他类型建筑的昼间照明提供方法参考。论文的创新之处在于:(1)将国际上较前沿的采光时序分析法与我国的学校行课时间相结合,将全年采光划分为72个典型时段进行分析。通过典型气象年数据及ASRC-CIE天空模型计算典型时段的室内采光平均照度。并通过目标分析法(Goal-orientated)判断典型时段的采光空间达标率;(2)在昼间光环境研究中提出“时间分段”与“空间分区”的基本原则。解决昼间实验的时、空多变性问题。确保了昼间研究的合理性与可靠性;(3)分别基于效率和情绪评价建立了“时间—健康—光参数”模型,在实际中可根据使用需要,采用层次分析法、Dephi法确定合理的权重,灵活运用本文建立的基础模型。