本论文是国家自然科学基金项目《基于光生物效应的教室健康照明》(批准号50778182)的研究子课题,重点研究大学教室照明中的光生物效应,以及基于此的教室照明中学生的视知觉心理感受、生理反应和视觉功效与光源光色、照明条件的关系,为教室照明中光生物效应作用的量化研究和合理的光源光色选择、照度标准值建议、照明节能研究提供更科学的依据。人眼视网膜上存在的第三类感光细胞——神经结细胞(ipRGCs)的研究发现,它通过对进入人眼的可见光辐射产生的生物性反应来控制人的生理节律、生物钟和人眼瞳孔大小,从而对人体的生理、心理健康等产生影响。光对人体的这种非视觉的生物性反应及作用称为Cirtopic(管理光非视觉效应的视觉,或光生物效应视觉),简称“光生物效应”。感知光的主体是人,教室照明的发展必需更多地以人为本,研究人的视知觉心理感受、生理反应和视觉功效等光生物效应作用,从而为学生提供视看容易,防止近视,既利于学生身心健康,又提高学习效率的教室照明。本文首先分析了教室视觉作业多变性、长时性和速效性的特点,指出教室照明必须满足视觉作业的易读性要求、视觉心理生理的健康要求、经济节能的绿色照明要求。通过大学教室照明现状调研和视觉环境主观评价分析看到,学生对教室照明中视知觉主观感受和光源光色影响都较为关注。光源光色与光生物效应息息相关,光生物效应具有特定的光谱、光色、光强度和瞳孔特性。从光生物效应出发,综合分析人的主观感知、生理反应、视觉功效和不同光色光源、照明水平下客观数据变化的关系,体现了定性与定量分析相结合的研究策略。本文重点通过模拟教室照明条件的“教室照明瞳孔大小及识别时间测量系统”实验装置,选择具有代表性的高(6500K)、中(4000K)、低(2700K)三种色温的荧光灯,利用眼动仪分析不同光色光源和背景亮度条件下,人眼瞳孔大小和识别时间的变化规律,采用回归分析法确定各变量间的函数关系式,建立了光生物效应下教室照明的数学模型。并对视标大小及色对比对瞳孔变化、识别时间的影响进行研究,得出结论。同时,通过三种色温荧光灯的光谱分布测试比较,结果显示4000K和6500K荧光灯的光谱分布特点与人眼神经结细胞对短波波长光最敏感的光生物效应吻合,因而印证了中、高色温光源照明下瞳孔变化小,识别时间快的实验结论。本文在改造后的真实教室里,通过不同色温光源下的视觉作业绩效比较,研究教室照明中光源光色与视知觉功效的关系,对学习效率的影响。并通过比较不同色温光源下视觉作业前后,人体血压、脉搏、心率等生理指数的变化,分析照明环境对视知觉生理的影响和作用,以及学生对光源光色的心理喜好和舒适感评价。通过视知觉心理感受和生理反应的实验分析、研究,进一步证实光源光色对人具有明显的生物学效应作用。本文最后在教室照明的光生物效应理论研究、现状调研分析、实验测试研究基础上深化了应用性研究。在人对照明环境总体评价基础上,采用层次分析法综合比较分析,提出了适宜的光源光色和照度标准值的建议,以及基于光生物效应的教室照明设计理念。指出大学教室照明设计应真正从使用者的需求出发,采用将学生的主观感知、定性评价与照明效果、定量分析相结合的原则,统筹视觉心理感受、生理反应、学习效率(视觉功效)和照明节能的整体效果,才能设计出满足学生学习、健康和绿色照明要求的大学教室照明环境。论文的创新之处在于:1)以人为本,从人的视知觉心理感受、生理反应和视觉功效等光生物效应出发,综合研究大学教室人工照明光源光色与学生视觉、身心健康、学习效率及照明节能的关系,首创了基于光生物效应的教室照明设计新理念。2)首创了采用瞳孔大小和识别时间变化来定量表示在教室照明水平条件下光生物效应的视觉效果。3)创造性提出光生物效应下教室人工照明的适宜的光源色温和合理的照度标准建议值及确定方法。