照明与人们的生活密切相关,照明对人的视觉特性包括视觉辨别力和视觉舒适性等,及非视觉特性包括生理和心理等都有较大的影响。LED开关时间短及易于控制的特点,使得LED的实际应用中常采用PWM的方式进行调光。LED工作于脉冲状态下,会造成一定程度的频闪,超过特定频闪指数的光照对人体生理和心理产生不良影响,但其在对人眼的感知亮度上却有提升效果。脉冲驱动的LED产生的光照对人体在视觉和非视觉上的影响存在一定矛盾的关系,因此研究驱动LED的PWM调光模式对人体的影响意义重大。通过实验分析多种脉冲参数驱动下的光照对人体产生的影响,平衡脉冲光对人体视觉和非视觉的影响,从而得到基于健康照明的优化条件。健康照明主要涉及频闪效应和光谱质量,二者对人体生理和心理产生重要影响。人类的进化史决定了人的眼睛和生活作息都习惯于太阳光。太阳光光谱在人眼可见的400 nm–760 nm的范围内都有较为平均的光谱功率分布,为人类所熟知的全光谱。单芯片LED灯的光谱质量低,基本根据不同的色温特性而呈现某一小段波长的光谱,对于其他波段的光谱功率分布则严重缺失。长时间在光谱质量低的LED灯照射下,人眼会产生干涩、疼痛等症状,甚至会诱导近视,同时人体血压、心率等生理也会发生不良变化。因此不同光谱组装模拟全光谱的方法应运而生,但光谱组装的多芯片集成所带来的重影也是不容忽略的。本文将研究LED工作在PWM脉冲状态下,对人眼视觉辨识力、视觉舒适性以及对人的生理和心理等的影响。获得优化的PWM调光模式,再作用于全光谱灯具,进一步研究全光谱照明对人体的影响。主要研究内容如下:1、介绍了LED基本原理以及LED灯具的调光模式,通过对比不同技术参数以及调光模式的优缺点获得较优的调光模式,并用于产生脉冲光。2、调查了大量的文献,从人眼视觉系统、感光细胞作用效果到光谱光视效率函数逐一作详细介绍。分析了光照与人眼以及人体生理之间的关系。3、制定合理实验方案,设计了4种实验测量指标以及评价指标。通过函数发生器产生预设的24种不同参数的脉冲和一组直流对比组,用于驱动LED灯具。实验中测量并记录相应的心率、血压、视觉舒适性和视觉辨识力等数据。首次提出时间修正法和差值量方法,修正比例达23.6%。通过SPSS 22.0软件分析各实验组之间的显著性、相关性。实验结果表明,频率为300 Hz、700 Hz,占空比高于60%的参数下,光照对人体的影响较优,获得了优化的脉冲参数。4、基于前面第3点得到的脉冲参数,用于驱动经过光谱组装的全光谱灯具与普通光谱灯具。通过ORIGIN 9.0、MATLAB R2018b软件组合12种波长灯珠模拟太阳光谱,并通过重影测试验证模组的可行性。综合心率、血压、视觉舒适性以及视觉辨识力等数据的对比分析,研究发现全光谱灯具比普通光谱灯具更具健康照明性质。研究结果为人类健康照明深入研究提供重要参考。