阅读台灯色温对于视觉功效的影响研究

刘娜 王巍

(3M中国有限公司家庭及文教实验室，上海 200233)

1 引言

在人类所经历的漫长进化过程中，由于长期处于自然光环境中，形成了人的视觉器官的特殊结构。人眼是一个很敏感，复杂的结构，很容易受到伤害。随着城市建设的发展和科学技术的进步，日常生活中“光污染”现象日趋严重，夜晚霓虹灯闪烁，室内不良光色环境等都是构成光污染的因素。我国的一项研究结果表明，光污染对人眼的角膜和虹膜造成伤害，引起疲劳和视力下降［1］。因此，作为为家居阅读环境提供完成工作学习等阅读工作所需的光线的阅读台灯，研究其不同光学参数对于视觉特性的影响便有其重要性和迫切性。

由于国内外专家学者和台灯生产厂商目前对于台灯色温对于使用者视觉特性的影响研究还很少涉及，而且目前我国的现行标准基本是按照国际照明委员会的标准来制定和修改的，并未规定台灯的色温。针对这个问题，通过下述实验设计研究台灯色温对于阅读者视觉特性的影响。

2 实验方法

2.1 概述

实验采用三种不同色温的台灯 (2700K，4500K，6400K)模拟家庭中实际使用台灯的情况。

首先在不同的色温下测试试验者的视力，使用的是国际标准对数视力表，如图1所示，可用来测试不同色温下对于目标的探测率，然后通过在台灯下完成一些基本的阅读测试任务后再测试试验者的视力，从而测试不同色温对于视觉特性的影响。

图1 国际标准对数视力表

2.2 实验光环境

实验在长6m，宽3m，高3m的暗房中进行。暗房中内壁全部涂成黑色。改变不同色温的背景光但是保证相同的背景光照度，在测试幕墙上形成均匀的背景照度。

被试人员首先在距离5m处使用国际标准对数视力表测试视力;然后在测试位置2处坐于桌前阅读指定的铜版纸阅读任务共三分钟，在此阅读环境时，使用同一盏台灯但是不同色温的光源，保证阅读面的平均照度为500lx;完成阅读任务后马上在距离5m处使用国际标准对数视力表测试视力，测试视力时背景光同一开始时测试采用的照度和色温。

实验中使用3种不同色温的照明测试条件，幕墙上保证均匀的100lx的背景光，保证桌上阅读纸面上的平均照度为500lx．3种色温分别为2700K，4500K，6500K;

2.3 被测者

共有14名测试者参加了本次测试，年龄均在25～30岁之间，其中有9名女性5名男性。

所有测试者均有视力近视，均通过佩戴近视眼镜或者隐形眼镜进行视力矫正，矫正视力均在0.8～1.0之间，所有参加测试的人员都不存在色盲或者色弱的现象。

2.4 实验过程

为了保证被试对实验目标有充分的了解以及其评价的客观性，在实验前先对实验需要评价的目标进行了讲解，对实验中需要填写的主观评价表进行了说明，同时预先乱序点亮各灯让被试对台灯的有较为具体的认知并建立相对合理的评价标准。对于被试在预实验中提出的疑问的解答能够有效地帮助被试更好地完成该实验。

在每个色温点亮后让14名被试者打乱顺序后测试，有利于被试者眼睛疲劳的恢复适应新的测试和记忆的消除，使得试验结果更加客观。

每个测试者在每盏色温的光源下的测试流程如下:

(a)在图2的测试位置1即距离视力表5米处站立测试其在特定色温背景光下的视力;

(b)在图2的测试位置2即桌前坐下，保持阅读面平均照度为500lx。被试者的眼睛固定在离灯具出光面几何中心正前方600mm处，距离观测的水平桌面400mm高度的位置，阅读铜版纸杂志的5号字体的内容，共三分钟，然后给出主观评价;

(c)在图2的测试位置1即距离视力表5米处站立并测试其阅读铜版纸杂志内容后的特定色温背景光下的视力;

图2 实验空间示意图

3 实验结果

3.1 初始平均视力

我们使用平均视力来表示被试者初始接触到不同色温背景光下对于目标的探测程度。通过实验数据的整理和统计，得出了三种不同色温照明背景下的平均视力如图3所示;实验数据表明，测试者初始接触到6400K冷色温的背景光时对于目标的探测程度最强，4000K冷白色温的背景光的探测程度其次，2700K的暖色温的背景光的目标探测程度最弱。

图3 不同色温背景光下被试者初始视力

3.2 完成阅读任务后的平均视力

我们再检测被试者在完成三分钟铜版纸阅读任务后的视力。我们使用平均视力来表示目标完成阅读任务后的视觉反应。从图4我们可以看到，在经过阅读任务后，每种特定色温下的平均视力都有所下降，这说明在我们设计的实验中，在短期内会令被测者产生视疲劳。根据下降程度可以看出，4500K色温下阅读，被试者视疲劳程度最小，其次是2700K色温，6400K色温下被试者最容易产生视疲劳。

图4 不同色温阅读光下的被试者完成阅读任务后的视力

3.3 被试者对于色温的主观评价

阅读任务完成后，我们会令被试者对于色温的喜好程度打分。1-非常不喜欢;2-不喜欢;3-一般;4-比较喜欢;5-很喜欢。图5表示的是被试者的喜好程度。

图5 被试者对于不同色温喜好评分

图6 受试者喜好的照度与色温的分布与公认的舒适区域的关系

从图6［2］可以看出，国际公认的在500lx照度下的色温舒适区域应当是2800K到5000K。被试者的主观评价打分和公认结果基本吻合，最受喜爱的是4500K色温;但打分排名第二的为6400K，这和公认的结果有些不符。这主要可能与我国家庭照明较长时间都使用高色温的荧光灯管有关，比较符合普通家庭节约电费的需要［3，4］。

4 实验结论及讨论

4.1 实验结论

对于初始没有任何阅读任务时候的目标探测，高色温6400K冷白色光环境下平均视力最高。

对于完成一定的阅读任务后，4500K色温下阅读，被试者视疲劳程度最小，其次是2700K色温，6400K色温下被试者最容易产生视疲劳。

被试者的主观评价打分和公认结果基本吻合，在桌面平均照度500lx下，最受喜爱的是4500K色温，与公认的2800K到5000K的结果相符合。

4.2 实验讨论

关于初始状态的目标探测以及完成一定阅读任务后的数据，可以用明视觉状态下的光谱光效对人眼的视觉影响来解释。在明视觉状态下，视觉灵敏度会向短波方向移动，起作用的主要是人眼中的杆状细胞［5］。因此，6400K色温下，初始状态时人眼对蓝色目标更为灵敏，目标探测更为准确。在经过高强度的视觉作业之后，4500K色温下视疲劳程度最低，这是因为4500K色温光源的光谱均匀度最好，导致视觉功能下降的最小。

国际公认的在500lx照度下的色温舒适区域应当是2800K到5000K。被试者的主观评价打分和公认结果基本吻合，最受喜爱的是4500K色温;但打分排名第二的为6400K，这和公认的结果有些不符。这主要可能与我国家庭照明较长时间都使用高色温的荧光灯管有关，比较符合普通家庭节约电费的需要。

所以本文认为，在考虑家庭使用台灯作为主要工作和学习的光源的提供来源，建议采用中等色温的光源有利于减轻阅读写作者的视疲劳。

［1］赵振民主编．照明工程设计手册．天津:天津科学技术出版社，1984．

［2］［日］照明学会．照明手册．北京:中国建筑工业出版社，1985．

［3］赵丽等．西安建筑科技大学学报。1998，393～395．

［4］袁樵等．照明工程学报．2006，40～45．

［5］林燕丹，陈大华等．复旦学报 (自然科学版)．2002，453～458．