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随着人工照明与显示技术的快速发展,光健康已成为照明光品质与显示质量的重要评价指标。蓝光危害、节律效应等已逐渐深入人心。视觉与非视觉协调发展已成为当前照明与显示技术的研究热点。本文将寻找多个视觉参数与非视觉参数之间的关系;在传统光谱分析方法中融入光生物安全;探究显示器的色温、使用者年龄、屏幕贴膜、防蓝光眼镜对蓝光危害与节律效应影响;开发针对照明与显示光健康的传感器与评估方法;尝试将光健康研究拓展至人类生殖生育领域,从人工照明研究者视角质疑教室桌面照度国标,并探究光照对小鸡产卵节律、眼轴异常增长的影响。得到的研究结果如下:(1)选择13种常见人工照明,采集光谱分布数据,测量多个传统视觉参数,计算蓝光危害因子KB与节律因子KC,通过拟合分析得:两因子与1931CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值的关系式分别为:KB=0.00244×Z-2.99632×10-5、KC=11.05863×Z-0.05238,R2分别为0.98878、0.96439。对色温2678-7258K之间的8种LED进行分析,得到两因子与色温Tc、400-500nm波段蓝光占比P、Z值的关系式分别为:KB=1.62585×10-4+1.68239×10-7×TC、KC=0.11895+6.06953×10-4×TC、KB=1.5756×10-4+3.32615×10-5×P、KC=11.40331×Z-0.01209,R2分别为0.92019、0.9598、0.97993、0.97991。即:可用色温Tc、蓝光占比P、Z值量化蓝光危害与节律效应强弱。传统的光谱分布峰值归一化,难于直观反映光源蓝光危害与节律效应强弱。光谱面积归一化、光通量归一化、视网膜有效光通量归一化均可反映蓝光危害与节律效应强弱,精度依次增加。使用者年龄对光生物安全影响较大,量化分析需要考虑不同年龄人眼透射率。(2)四种显示器(OLED、LED LCD、CCFL LCD、CRT)的蓝光危害和节律效应均随色温升高而增大;色温为6500 K时,同时考虑蓝光危害与节律效应,优劣依次为LED LCD>OLED>CCFL LCD>CRT。四种屏幕贴膜、四种防蓝光眼镜研究发现,目前产品开发主要关注的是蓝光危害,对节律效应降低效果较差,应进一步兼顾视觉与非视觉效果的协调。通过Photoshop设置色块RGB数值,结合自制屏幕蓝光吸收膜,能实现LED LCD 1000 K超低色温调节。6500K LED LCD,使用者年龄由1岁增加至100岁,蓝光危害因子与节律因子分别降低至原来的0.2178和0.3265倍;对于1岁婴儿,色温由1200 K增大至6500K,两因子分别增大至原来的12.230和10.25倍。6500 K OLED,使用者年龄由1岁增加至100岁,两因子分别降低至原来的0.2907和0.4038倍。婴幼儿应控制电子屏使用时间,尽可能降低色温。(3)利用S5981 Si光电二极管分别与4 mm厚DTB435、DTB470、DTB500、DTB545带通滤光片粘合,可组装蓝光危害、节律效应、暗视觉及明视觉照度传感器。四种传感器响应曲线中心波长与人眼响应函数偏差分别为:3 nm、11 nm、-3 nm、-8 nm;FWHM偏差分别为:16 nm、5 nm、1 nm、-7 nm;380-780 nm积分面积相对误差分别为:32.01%、15.199%、4.535%、1.876%。利用QB21、LB9、LB16三种玻璃与LXD44MQ硅光电池可组合明视觉照度传感器,以TES1330A照度计为参考,0-2000 Lx范围内10组测量值的平均绝对误差及平均相对误差分别为:7.22 Lx、1.45%。利用QB21、QB5、LB9、LB16四种玻璃叠加组合成修正滤光片,再与LXD44MQ硅光电池组合为节律效应照度传感器,通过对色温范围2032-6632 K的6种光源实测分析,平均相对误差为2.63%。以烛光为参照,根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃观察到的亮度,可对光源蓝光危害与节律效应进行裸眼可视化评估。可根据视频播放过程中显示器屏幕透过青蓝色玻璃QB13前后的高频照度值比值,对视频的节律效应进行了量化分析。当前视频源节律效应普遍过高。(4)全球女性初潮平均年龄持续提前,生育率的持续下降,可能因近150年人类夜间光照时间持续延长,光照强度持续增大引起。世界各国生育率与光污染强度之间的拟合函数关系为y=3.074X-0.5。晴天满月在地面的照度(约为0.2Lx),9天时间即可实现蛋鸡排卵节律相位的反转。当前夜晚强大的人工照明可能已严重影响人类生殖生育。(5)教室桌面平均照度不低于300 Lx的国标可能将读写照度值规定的太高。读写照度过高可能引起了当前的高近视率。人类读写最适照度可能为几个Lx。模仿人类读写的小鸡实验证明照度5 Lx引起的眼轴异常增长值在四个实验组中最小(相对长度为0.554),而500 Lx时眼轴异常增长最大(相对长度为0.974),后者是前者的1.756倍。国标规定的300 Lx与5 Lx相差巨大,需要谨慎斟酌。