教室用LED燈具的人因健康設(shè)計(jì)研究
--視覺健康舒適度指數(shù)（VICO）應(yīng)用實(shí)例之一
2015年初，英國(guó)《自然》雜志刊文指出，近視正迅速成為“全球流行病”，研究顯示，花在戶外時(shí)間越少的孩子，患上近視的幾率更高。文章說，60年前中國(guó)人口中近視率只有10%到20%，但如今青少年近視率高達(dá)近90%。在美國(guó)和歐洲約有一半年輕人受近視影響，與半個(gè)世紀(jì)前相比翻了一番。有研究預(yù)計(jì)，到2020年左右，全世界有近視問題的人可能會(huì)達(dá)25億，約為總?cè)丝谌种弧?/div>
一、研究背景
在中國(guó)，近視患者占全球的33%，高出世界平均水平10%。截至2013年，中國(guó)戴眼鏡的人數(shù)接近4億，患有屈光不正的人口超過5億。41%的5~15歲未成年人存在屈光不正問題，高于世界上的許多其他國(guó)家（廣州日?qǐng)?bào)，2013年11月13日）。北京市2014年發(fā)布的《中小學(xué)生體質(zhì)健康狀況調(diào)研報(bào)告》顯示，超六成學(xué)生視力不良。2009-2010學(xué)年到2012-2013學(xué)年，北京市中小學(xué)生視力不良檢出率從59.96%增加到62.96%，小學(xué)階段的視力不良檢出率已經(jīng)達(dá)到49.77%，中學(xué)階段達(dá)到了81.19%。小學(xué)一年級(jí)學(xué)生視力不良檢出率為33.75%，初中一年級(jí)學(xué)生視力不良檢出率為72.23%，高中三年級(jí)學(xué)生視力不良檢出率為88.79%。
青少年近視的問題是不只是科學(xué)問題，更是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)問題，現(xiàn)在的中國(guó)城市孩子，自上幼兒園起，“升學(xué)”、“考試”、“不能輸在起跑線上”等一系列家長(zhǎng)們的關(guān)心重點(diǎn)就讓孩子的學(xué)業(yè)壓力空前；而隨著各類電子產(chǎn)品的普及，手機(jī)、電腦、平板電腦對(duì)于城市青少年來說已是生活“標(biāo)配”，學(xué)業(yè)壓力空前，視覺刺激時(shí)長(zhǎng)空前，視覺刺激強(qiáng)度空前，這些因素復(fù)合作用，就造成了上文中觸目驚心的數(shù)據(jù)結(jié)果。
在目前全球半導(dǎo)體照明尤其是LED照明已是大勢(shì)所趨的大背景下，研發(fā)出更健康，更環(huán)保的LED照明產(chǎn)品無疑對(duì)緩解中小學(xué)生近視高發(fā)的嚴(yán)峻現(xiàn)狀有著重要的社會(huì)意義。
二、研究思路
1. 技術(shù)基礎(chǔ)
本研究的核心技術(shù)是來自于蔡建奇視覺人因研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“視覺健康舒適度指數(shù)（簡(jiǎn)稱VICO指數(shù)）”技術(shù)體系----視覺健康舒適度指數(shù)（VICO）是基于眼視光學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)所形成的評(píng)價(jià)“視覺響應(yīng)產(chǎn)品”對(duì)于人眼視覺生理功能變化及視覺疲勞影響的指標(biāo)，該指標(biāo)獨(dú)立于一般照明及顯示產(chǎn)品的物理指標(biāo)（色溫、顯指、照度、亮度、頻閃等），是完全從人眼視功能角度客觀量化評(píng)價(jià)“視覺響應(yīng)產(chǎn)品”對(duì)于人眼視覺生理功能影響的指標(biāo)，主要用于評(píng)價(jià)照明及顯示等視覺相關(guān)產(chǎn)品對(duì)于人眼在視光學(xué)角度下的視覺疲勞影響。
2.技術(shù)團(tuán)隊(duì)
本文內(nèi)所提及的教室用LED照明燈具是由蔡建奇視覺人因工作團(tuán)隊(duì)和廈門立達(dá)信綠色照明集團(tuán)合作研發(fā)，在本研究中，立達(dá)信主要負(fù)責(zé)各類人因?qū)嶒?yàn)環(huán)境綜合保障、燈具的設(shè)計(jì)、參數(shù)的調(diào)試及燈具樣品的定型生產(chǎn)。
3.目標(biāo)分析
由于學(xué)生教室通常是一個(gè)復(fù)合光環(huán)境（自然采光及人工照明兼有），出于節(jié)能及實(shí)用成本考慮（小學(xué)及初中學(xué)生日常學(xué)習(xí)教室開燈時(shí)長(zhǎng)占總在校時(shí)長(zhǎng)的比例通常低于50%），教室用LED燈具的研發(fā)暫未考慮智能調(diào)節(jié)部分的應(yīng)用，因此研發(fā)的重點(diǎn)在于光參數(shù)的選擇及設(shè)置。本團(tuán)隊(duì)通過大量的人因?qū)嶒?yàn)，從視覺健康和作業(yè)效率兩方面對(duì)教室用LED燈具進(jìn)行了指標(biāo)分析及產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
圖1 教室用LED燈具研發(fā)指標(biāo)分析
三、產(chǎn)品定型及參數(shù)優(yōu)化
1.產(chǎn)品定型工作的流程
首先，以前期大量的研究工作和視覺人因數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)為依托，初步確定教室用LED燈具的部分參數(shù)，如頻閃、顯色指數(shù)及色溫范圍等；其次，依據(jù)樣品在中小學(xué)教室實(shí)裝的應(yīng)用效果針對(duì)性的對(duì)部分參數(shù)（主要為色溫和照度兩類參數(shù)）專門進(jìn)行定向、單變量、大樣本的人因健康實(shí)驗(yàn)，完成產(chǎn)品的定型改進(jìn)；最終，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)等因素對(duì)相關(guān)參數(shù)（如波動(dòng)深度）進(jìn)行優(yōu)化，完成產(chǎn)品的最終定型。
圖2教室用LED燈具產(chǎn)品定型流程
2.定型產(chǎn)品測(cè)試及效果驗(yàn)證
在完成產(chǎn)品定型之后，將研發(fā)出的產(chǎn)品投入實(shí)際使用，跟蹤測(cè)試使用樣品教室用LED燈具的學(xué)生的視功能發(fā)展?fàn)顩r，驗(yàn)證本團(tuán)隊(duì)與立達(dá)信合作研發(fā)的教室用LED燈具的使用效果。
圖3教室用LED燈具定型產(chǎn)品實(shí)裝效果圖
圖4 五年級(jí)小學(xué)生使用教室用LED燈具一學(xué)年近視人數(shù)統(tǒng)計(jì)
由表2可見，本團(tuán)隊(duì)與立達(dá)信合作研發(fā)的教室用LED照明燈具在使用效果上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)熒光燈，額定時(shí)長(zhǎng)相同工作內(nèi)容的測(cè)試中，使用教室用LED燈具的被試視覺健康舒適度明顯優(yōu)于使用熒光燈的被試。而由圖4可見，經(jīng)過一學(xué)年的跟蹤測(cè)試，使用教室用LED燈具的班級(jí)近視人數(shù)增加率比使用傳統(tǒng)熒光燈及普通LED燈具的班級(jí)均要低，說明教室用LED燈具具有保護(hù)學(xué)生視覺健康的作用。
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