夜間照明光可通過人眼的非視覺通道抑制人體內(nèi)褪黑素分泌,對人體生理節(jié)律和睡眠質(zhì)量造成負(fù)面影響,危害人體健康。但合理利用光的非視覺效應(yīng)可以緩解季節(jié)性情感障礙、調(diào)整時差、提高睡眠質(zhì)量以及提高工作效率。健康照明是新一代照明技術(shù)的戰(zhàn)略發(fā)展方向,非視覺效應(yīng)是健康照明的核心要素,研究兼顧視覺和非視覺效應(yīng)的照明光譜重構(gòu)技術(shù)是動態(tài)調(diào)光技術(shù)的新方向。與傳統(tǒng)調(diào)光技術(shù)相比,基于非視覺效應(yīng)的光譜重構(gòu)技術(shù)要求更靈活和更精確地調(diào)控光譜,實現(xiàn)對光源色品、照度、顯色性和非視覺參數(shù)的高精度控制。本文基于室內(nèi)和室外兩個重要的照明應(yīng)用場景展開光譜重構(gòu)技術(shù)的研究。本論文的主要研究內(nèi)容分為兩部分。第一部分研究了室內(nèi)照明光譜重構(gòu)。以光譜線性疊加原理為核心,提出生理節(jié)律因子混光模型,結(jié)合光源混色方程,建立光譜重構(gòu)計算模型。該模型可根據(jù)色品坐標(biāo)、照度和生理節(jié)律因子直接求解脈沖寬度調(diào)制的占空比。搭建了實驗測量環(huán)境和光譜可重構(gòu)的光源系統(tǒng),并驗證了光譜重構(gòu)模型的有效性。此外,還研究了生理節(jié)律因子和一般顯色性指數(shù)的可調(diào)諧性,結(jié)果表明,在生理節(jié)律因子較低時,光譜的顯色性指數(shù)較優(yōu)。本文提出的光譜重構(gòu)模型實現(xiàn)了對視覺和非視覺參數(shù)的靈活調(diào)控,為夜間室內(nèi)動態(tài)照明應(yīng)用設(shè)計提供參考依據(jù)。第二部分研究了室外照明光譜重構(gòu)。與室內(nèi)照明不同,大部分室外照明是基于中間視覺設(shè)計的。本文以光譜靈敏度曲線為出發(fā)點,采用擬合的方法,研究了色品坐標(biāo)、照度、S/P值(Scotopic/Photopic,S/P)與生理節(jié)律光照的關(guān)系。結(jié)果表明,生理節(jié)律光照可由前三者近似計算得到。在此基礎(chǔ)上,以色品坐標(biāo)、照度和S/P值作為變量,建立室外照明光譜重構(gòu)計算模型,并提出室外照明光譜優(yōu)化方法。夜間室外照明對人體健康的影響是一個漫長的過程,且危害要低于室內(nèi)照明。因此,對于室外照明的光譜優(yōu)化,可優(yōu)先考慮照明的安全性和經(jīng)濟性,選擇適當(dāng)?shù)腟/P值,構(gòu)建安全、節(jié)能的光環(huán)境。其次從健康的角度出發(fā),通過選擇合適的色品坐標(biāo)降低夜間照明的非視覺功效,以維持人體正常的生理節(jié)律,降低夜間照明光對人體健康的慢性損傷。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O433
【部分圖文】：

圖 2-1 人眼結(jié)構(gòu)解剖圖視網(wǎng)膜網(wǎng)膜是一層透明的薄膜，位與眼球壁的內(nèi)層。圖 2-2 展示了人類視網(wǎng)膜的結(jié)出，視網(wǎng)膜可分為 6 層，最外層為神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層(Ganglion cell layer, GCL維和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞組成，主要負(fù)責(zé)收集和傳導(dǎo)感光細(xì)胞產(chǎn)生的電信號，是光的一層。部分神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(如 ipRGC)受到光刺激后可產(chǎn)生神經(jīng)沖動，與人有關(guān)。內(nèi)叢狀層(Innerplexiformlayer, IPL)是無長突細(xì)胞、雙極細(xì)胞與神經(jīng)層，是電信號傳導(dǎo)和交換的地方。無長突細(xì)胞和雙極細(xì)胞通過突觸將信號細(xì)胞，雙極細(xì)胞之間則通過無長突細(xì)胞在該層完成信號交換。內(nèi)核層(InneINL)由無長突細(xì)胞、雙極細(xì)胞和水平細(xì)胞組成，負(fù)責(zé)收集和調(diào)理視錐和視電信號。外叢狀層(Outer plexiform layer, OPL)是視錐、視桿細(xì)胞與雙極細(xì)的連接層，起到整合視錐和視桿細(xì)胞信號的作用。光感受器細(xì)胞層(PhotoL) 由視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞組成，是視網(wǎng)膜中最重要的一層。視錐細(xì)胞具

圖 2-1 人眼結(jié)構(gòu)解剖圖視網(wǎng)膜網(wǎng)膜是一層透明的薄膜，位與眼球壁的內(nèi)層。圖 2-2 展示了人類視網(wǎng)膜的結(jié)出，視網(wǎng)膜可分為 6 層，最外層為神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層(Ganglion cell layer, GCL維和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞組成，主要負(fù)責(zé)收集和傳導(dǎo)感光細(xì)胞產(chǎn)生的電信號，是光的一層。部分神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(如 ipRGC)受到光刺激后可產(chǎn)生神經(jīng)沖動，與人有關(guān)。內(nèi)叢狀層(Innerplexiformlayer, IPL)是無長突細(xì)胞、雙極細(xì)胞與神經(jīng)層，是電信號傳導(dǎo)和交換的地方。無長突細(xì)胞和雙極細(xì)胞通過突觸將信號細(xì)胞，雙極細(xì)胞之間則通過無長突細(xì)胞在該層完成信號交換。內(nèi)核層(InneINL)由無長突細(xì)胞、雙極細(xì)胞和水平細(xì)胞組成，負(fù)責(zé)收集和調(diào)理視錐和視電信號。外叢狀層(Outer plexiform layer, OPL)是視錐、視桿細(xì)胞與雙極細(xì)的連接層，起到整合視錐和視桿細(xì)胞信號的作用。光感受器細(xì)胞層(PhotoL) 由視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞組成，是視網(wǎng)膜中最重要的一層。視錐細(xì)胞具

圖 2-6 孟塞爾顏色立體模型眼的非視覺特性本征感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(Retinal ganglion cell, RGC)是一種位于眼球壁視網(wǎng)膜內(nèi)表元，早在二十世紀(jì)之前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。它通過位于內(nèi)核層(Innernuclearlay突細(xì)胞和雙極細(xì)胞從視錐和視桿細(xì)胞接收視覺信息，然后將信息傳遞到大網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的大小、連接和對視覺刺激的反應(yīng)都存在很大差異，但他到大腦的長軸突，這些長軸突共同組成視神經(jīng)束。長期以來，人們一直認(rèn)節(jié)細(xì)胞只具備收集和傳遞信息的功能，直到 2002 年，Berson 等人在小鼠現(xiàn)了具有感光能力的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，即本征感光視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。功能幾乎沒有任何作用，但它們本身對光敏感，它們的軸突形成視網(wǎng)膜下于生理節(jié)律的調(diào)節(jié)和瞳孔的大小調(diào)整。Berson 等人的發(fā)現(xiàn)打破了人們對視胞和感光細(xì)胞的傳統(tǒng)認(rèn)知，開啟了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞探索的新篇章。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2860341