光对儿童心理的影响及其在照明设计中的应用

郭　宁

(中国建筑科学研究院，北京　100013)



光对儿童心理的影响及其在照明设计中的应用

郭宁

(中国建筑科学研究院，北京100013)

摘要：光对儿童心理的影响范畴包括视觉、情绪、认知与行为等方面。本文通过国内外相关方面文献研究，深入探讨了物理环境中的光(自然光与人工光)对儿童心理的影响。同时，结合照明设计实践经验，提出了相应的照明设计指导意见，以期推动儿童空间照明设计水平的提高。

关键词：儿童心理；视觉；情绪；认知；行为；自然光；人工光

引言

光环境对儿童心理的影响被越来越被广泛关注，目前心理学界研究成果表明，儿童对物理环境极其敏感，尤其对光环境。光环境作用于儿童心理的影响范畴包括视觉、情绪、认知与行为，同时不得不提到的是对于儿童心理影响最为深刻的一类光——自然光。

本文综述了光环境(包括自然光和人工光)对于儿童心理的影响范畴，并针对其如何发生影响进行较为深入的探讨，同时将本领域最先进的研究成果，转化为照明设计的理论指导，从根本上推动儿童空间照明设计水平的提高。

1光与视觉

1.1简介

视觉是由光刺激作用于人眼而产生。人类获得外界的信息中，有80%来自于视觉，[1]仅20%来自于听觉、触觉、味觉等其他感知通道。对于儿童而言，没有光就基本上无法认识世界。

视觉的诸多基本特征和现象包括亮度、色彩以及视觉的空间、时间因素。亮度是人对光的强度的主观感受，不仅取决于照度水平，而且取决定物体表面的反射系数。极端的亮度对比会危害视觉，并进一步干扰儿童大脑中枢神经系统，影响他们的正常发育。而调节亮度对比的方式不仅有赖于光的照度的分布，而且也关乎于周边环境是否存在表面反射系数对比极端的情形。

我们常说的色彩其实是两种类型，一种是由于白光作用于物体表面，通过折射反射透射，而呈现的物体固有的色彩，另一种是彩色光，即光本身的色彩。不同的光源类型会有不同的还原物体固有色彩的能力，这方面的能力被称为显色性。自然光具有最完美的显色性，而人工光源由于所含光谱的分布情况不同，显色性会有比较大的差异，显色性是人工光品质的重要衡量指标之一。显色性好的光源会让儿童更容易识别色彩的细微差别，提高他们的认知世界的能力和审美能力。彩色光用于局部区域、短时间内会吸引儿童的注意力，长期暴露，则会影响儿童视力的正常发育，还会引发他们坐立不安，烦躁易怒等负面情绪。[2]色彩与智商还有相关关系。关于色彩与认知、情绪会在下文中作更详细的阐述。

视觉的空间、时间因素包括视觉对比、明适应、暗适应、视敏度等。引发视觉对比的是明暗对比和颜色对比，明暗对比过于强烈则产生眩光，眩光与光环境舒适度成反比。暗适应需要较长的时间(完全适应需要20分钟左右)，而明适应会造成视网膜的损伤。视敏度是人眼辨认周围事物的敏锐程度，由照度水平决定，照度水平越高，视敏度越高，照度水平不变，被照物与背景的亮度对比度增加，视敏度也随之提升，即常说的人眼所具有的趋光性。

1.2光与视觉在照明设计中的应用

儿童长时间停留的空间较大情况应设计成均匀的亮度分布，尽可能降低眩光(比如顶部水平面与光源之间的亮度对比)，同时照明设计师与室内设计师的密切配合也十分重要，因为空间载体是由室内设计师来制定方案的，比如家具、地板、墙面、天花的材质完成面确定后，意味着其反射系数也就相应决定了。照明设计师不能仅仅考虑照度均匀度的问题，要将材料的反射系数一并考量，儿童对主观的亮度分布更为敏感(图1)。

图1　发光天花令空间感觉明亮Fig.1　Glowing Ceiling Increase the luminance of the Space

由于色彩光会影响儿童视力发展，因此儿童空间除了作为点缀的局部区域，不建议大规模使用色彩光(图2)。对于白色光的使用，必须考虑显色性较高的光源产品，才能将空间载体的色彩较为充分的展现在儿童面前。而空间载体的色彩选择是由室内设计师决定的，因而，照明设计师还担负着将色彩对于儿童视觉、情绪与认知等种种心理因素影响传递给室内设计师的专业任务(图3、图4)。

图2　局部使用色彩光Fig.2　Use limited RGB Lighting

图3　主光源为良好显色性的白色光Fig.3　Major Functional Lighting Should be White Light with Good CRI

图4　空间载体可选多色彩Fig.1　Finishing can be rich in Colors

在儿童空间中，视觉舒适度是重要的设计原则之一，除选择眩光防护好的灯具产品以外，照明方式的选择更是首当其冲，间接照明可以做到完全没有直接眩光以外，半直接、半间接照明，由于对空间进行了更合理的亮度分布，也令空间更为舒适。半直接照明还被试验验证对儿童的认知发展有利(图5、图6)，[3]下文会进行详细说明。另外对于空间过渡出现明适应暗适应的问题也应该预先考量。由于大量数据表明，儿童更适宜在自然采光的环境中活动和停留，但光强和照度比较充足的日间自然采光，不太可能会在全部空间中存在，自然采光空间与全封闭空间之间，照明设计师就要针对明适应和暗适应的问题进行照明设计。

图5　直接照明Fig.5　Direct Lighting

图6　改造后的半直接照明Fig.6　Indirect Lighting After Renovation

尽管儿童活动空间推荐采用一般照明，但对于引导启发儿童智力的场所，如面向儿童的博物馆、科技馆、美术馆，仍然要利用好人眼的趋光性，对被照物和背景照明的亮度分布进行合理对比，以提升儿童在展品上的视敏度，用光为儿童讲故事。[4]

2光与情绪

2.1简介

2013年的一项关于环境变量与儿童情绪与行为的研究，对光的抚慰情绪作用进行了细分。研究揭示了以下结论：1)自然光最有助于儿童的专注力，但过于刺眼的日光则导致注意力分散；2)人工光环境令儿童通过被动探求来抚慰情绪；3)通过调节亮度，可以帮助儿童舒缓压力，缓解大脑疲劳；4)儿童特别喜欢人工光或自然光产生的反射光、光斑或影子的形状，这些会激发儿童积极情绪，促进主动探求；5)眩光会严重影响儿童情绪。[5]

同一个空间顶部的亮度如远低于地面的亮度，则会让儿童体验到压抑等负面情绪。因此亮度的分布不仅影响视觉，而且会直接影响情绪(图5)。

白色光中，暖白光(3000K)令儿童安静、放松，中性白(4000K)和冷白光(6000K)让儿童注意力集中，头脑清醒。色彩与情绪也有着非常直接的关联，如下：

红色带来紧张度，不利学习，但适宜运动场所提升生理指标。

粉色是女性化的色彩，可以在短时间内带来平静感，长时间的粉色暴露会让人焦虑不安。

黄色与幸福感和喜悦感相关联，短时间激发动机促进工作记忆，而长时间会产生愤怒和沮丧的感受。

橙色是友好和欢迎感的色彩，促进人际交流。

冷色光平静心情、集中精力，但显色性差的冷色光让人沮丧。感觉冰冷，和过于严肃。

蓝色与红色相反，让人平静。而研究证实，蓝色光会催生人体松果体褪黑素的分泌，而令人萌生睡意。蓝色也是短时记忆准确度最高的色彩环境。

紫色与智慧与精神化相关联，长期暴露会带来沮丧情绪，有来富足和皇家风范的感受。

绿色是生命和自然的象征，带来平静的感受，与健康相关联，可提升孩子的阅读速度和提升理解力，是视觉空间注意力最迅速和最准确的色彩环境。

另外一项研究中表明光源的高度与紧张感成正比，即光源越高，紧张感越强烈；光源越低，越令人感觉松弛。[6]

2.2光与情绪在照明设计中的应用

儿童空间的设计在建筑设计层面就应考虑尽可能多的引入自然采光。在儿童通过性公共空间，制造一些有趣的光影，比如利用投影灯制造有趣的光影(图7)，或者让光透过格栅撒在地面等等(图8)。在儿童学习活动的任务性空间，通过控制系统，按照儿童注意力规律进行明暗或者色温的调节，来帮助儿童从松弛状态(低色温、低照度)进入学习状态(高色温、高照度)，或从精力集中(高色温、高照度)过渡到放松(低色温、低照度)(图9)。

图7　有趣的光影Fig.7　Intriguing Light and Shadow

图8　格栅光影Fig.8　Light through Window Blades

图9　同一空间在高色温(6000K)中间色温(4000K)和低色温(3000K)下产生不同情绪Fig.9　Different Emotions Aroused by Lighting withDifferent Color Temperature

针对顶面亮度低于地面而造成的压抑感，照明设计师需要充分考量照明方式的选择，[3]采用间接照明、半直接或半间接照明来消除亮度分布不均给儿童带来的压抑感，比如在一些挑高空间，洗亮顶部结构的照明方式(图10a)，或者采用上下出光的半直接、半间接照明灯具(图10b)。

图10　高空间宜采用上照光渲染(a) 或混合照明(上下出光)(b)Fig.10　Uplighting (a) or Mixed Lighting (Uplighting and Downlighting) in Void

光的色彩本身对儿童视觉发育不利，但空间的色彩需要白光进行很好的还原(即高显色性光源或自然光引入)，载体本身的色彩才会带给儿童相应的情绪激发。局部或气氛渲染的空间，如用彩色光表达，也应充分考虑色彩对儿童的情绪影响和想象力激发(图11)。

图11　局部互动色彩光激发情绪和想象力Fig.11　Interactive RGB Lighting Promotes PositiveEmotion and Imagination

在一些小范围的儿童活动场所，在安全用电的基础上采用低位置的照明器具，或照明方式，可以令儿童放松心情，缓解紧张情绪(图12)。

图12　低位置照明让儿童心情放松Fig.12　Lower Position of Lighting Makes Children Relaxed

3光与认知

3.1简介

认知在心理学领域里可以简单理解为学习能力和学习过程。国内一项关于光环境对阅读任务(认知层面)的研究，将150lx，300lx, 400lx, 和500lx四个不同的照度水平，以及3000K，4000K, 6000K 三种不同的色温，搭配形成12种光环境模式，参与实验的学生对光环境的主观评价如下，照度值越高越满意，同时相对于3000K色温环境，被试学生对4000K与6000K有明显偏好。而阅读任务的结果表明，学生对光环境满意度越高，阅读所用时长越短，即学习效率越高。[7]

Barnitt 2003年关于学校内照明方式选择与学习成绩之间相关性研究表明，好的人工照明必须是半直接型照明(45%的上照光+55%的下照光)，这样的混合型照明方式长远来看，会显著提高学生的学业水平。[8]

另一项对几百名儿童智商的研究表明，儿童在蓝、黄、黄绿、橙色这些他们认为好看的房间接受测试时智商水平要比在黑、白、棕色房间接受测试的智商水平高26个百分点。[2]

3.2光与认知在照明设计中的应用

照明设计师应该知道300lx—500lx，4000K、6000K中白色温或高色温的光环境，是儿童最适合发展认知的、进行学习任务的光环境。半直接型照明(45%的上照光+55%的下照光，或通过照明设计将天花亮度与作业面亮度形成此比例关系)可以为照明设计师在新的案例中所用，以便促进儿童达成理想的学习成绩(图13)。与室内设计师一起工作，将适合儿童认知发展的色彩带入教室或学习空间(图14)。

图13　混合照明空间Fig.13　Mixed Lighting

图14　明亮色彩的装饰面Fig.14　Bright-Colored Finishing

4光与行为

4.1简介

在建筑光环境行为学的一项研究中，笔者将光对行为的影响细分为交往模式、安全与识别、社会性活动的特征、 拥挤感(一种压力和不适的情绪)等[9]。比如促进交往的环境因素包括：促进交往的色彩包括橙色，而利于平静和头脑专注清醒的环境色彩由蓝色、绿色提供，而由照明提供的良好的照度、照度均匀度以及显色性，最终保障了这样色彩的空间环境激发出儿童最积极的行为表现(图15)。安全与识别由适宜的照度、柱面照度、照度均匀度来提供，毕竟儿童空间的最基本诉求是安全。另外人们有爱凑热闹却因过度拥挤而焦虑的心理行为特征。采用局部照明同时降低空间整体匀质照明，可以增加私密感而降低心理拥挤的感受。国外的研究表明，光影响着儿童的行为、注意力，比如光的闪烁或反射光会吸引儿童注意力。[10]

图15　不同色彩的完成面激发不同的儿童行为Fig.15　Different Finishing Arouses DifferentChildren’s Behaviors

4.2光与行为在照明设计中的应用

为激发儿童积极的行为特征：比如安全、放松、积极交往等行为，照明设计师应从量化设计的角度把控空间的良好照度、均匀度、半柱面照度，并运用不同的环境比来控制光环境，从而适应儿童空间不同的诉求点：此空间是需要儿童的集体活动行为还是小范围、更为私密的沟通行为？彼空间是需要儿童精神集中地完成认知任务？还是可以令儿童短暂分心、小憩和松弛的所在？[10](图16)

图16　色彩光影令儿童短暂分心、小憩、放松Fig.16　Colorful Shadows Offer a TemporarilyDistracting and Relaxing Corner

5自然光

5.1简介

大量研究表明，自然光有助于增强儿童的活动力。[11]Jago和Tanner在1999年以及之前一系列的研究表明，适宜的光环境对于成绩的提高起着重要的作用。Benya在2001年就指出通过窗户和天窗引入自然光，将对儿童产生积极的心理及身体的影响。在有无自然采光的对照实验中表明，自然采光充分的教室中，学生的阅读和数学能力都比无自然采光的教室中的学生高出20%以上。自然光的利用需要避免其危害的部分，比如过于刺眼的眩光，还有在空间中的视觉过渡问题等等。

如果仔细探讨自然光本身，其特质有以下几个层面：太阳在一天中的变化有位置的变化(这是光源位置高低和紧张程度的关联性的基因密码)早晚的低位置，都令人精神松弛，而正午的高位置，则令人精神紧张，精力集中。另外就是自然光物理特性在一天中的变化其实就是照度和色温在一天中的规律变化。早晚的照度和色温都很低，而正午的色温照度值都达到最高。

5.2自然光在照明设计中的应用

国外的照明设计师的工作在建筑设计概念的初始阶段就开始了，这样的早期合作关系决定了照明设计师在国外建筑的自然采光控制方面很有话语权。但在国内，这样的早期合作并不多见，交付到室内照明设计师手中的案子往往自然采光的部分已经为既定状态。但我们希望通过照明设计师对光的理解，能够更广泛和充分地传达给建筑师，尤其是设计儿童空间的建筑师，传递自然采光对于儿童生理、心理、认知、行为发展的巨大意义，从而期待新建的更多的儿童空间本身就能沐浴在阳光之间(图17)。但是对于已经建成的儿童空间，自然采光并不能覆盖每个空间，照明设计师可以利用对自然光特质的把握，进行自然采光的模拟，比如利用发光天棚的照明方式，并利用控制系统，调节发光天棚的照度和色温，使全封闭空间中也可以感受到天光一天变化的节奏(图18)。另外，也可以模拟日光通过格栅洒下的光影，来制造空间自然采光的感受(图19)。

图17　自然光空间Fig.17　Space withNatural Light

图18　无自然采光中模拟自然光节奏Fig.18　Simulate NaturalLight Rhythm

图19　模拟自然造影Fig.19　Simulate Natural Shadow

注：本文全部图片引用自www.pinterest.com

参考文献

[1] 赵睿. 建筑光环境设计中的心理学因素[J]. 工业建筑,2007,37(增刊):153.

[2] 秦鑫，王爱英，刘宾. 儿童空间照明设计探讨[J].灯与照明,2004,28(4).

[3] 尹思谨.亮度图式和室内光环境设计[J].照明设计，2012.

[4] Ching D K， Binggeli. Interior Design Illustrated[M]. Second edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey, 2005.

[5] Nandineni Rama Devi. A study of the Associations between the Environmental Variables and Comforting of Children in the Interior Spatial Environment of Pediatric Hospitals from a behavioral Context.2013.

[6] Chong WS，Yu M，Kwon TK，et al. Study on the Effect of Cognitive Function by Color Light Stimulation[J]. Journal of the Korean Society for Precision Engineering，Korean Society of Precision Engineering， 2007, 24(10):131-136.

[7] Lin Yandan, Ju Jiaqi, Chen Wencheng, et al. Subjective Rating on Indoor Luminous Environment and Its Effect on Reading Task Performance.

[8] Barnitt H. Bright lights, brighter people[J]. Building Design, 2005.

[9] 张莹. 建筑光环境的环境行为学研究[D]. 河北工业大学，2006.

[10] Mahbub Rashid, Craig Zimring. A Review of the Empirical Literature on the Relationships Between Indoor Environment and Stress in Health Care and Office Settings: Problems and Prospects of Sharing Evidence[J]. Environment and Behavior, 2009, 40(2).: 151-190.

[11] Catherine Docherty, Andrew Kendrick, Paul Sloan, et al. Designing with Care. Interior Design and Residential Child Care. Final Report by Farm 7 Scottish institute for Residential Child Care,2006.

The Influence of Lighting upon Psychology of Children and How

to Apply It to Lighting Design

Guo Ning

(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)

Abstract：The psychological aspects of children include vision, emotion, cognition, and behavior. This essay addresses the influence of lighting (both artificial and natural light) upon psychology of children. Moreover, given the practice in lighting design, suggestions are provided on children’s spaces’ lighting followed by each piece of research finding, in order to boost the development of lighting design for children.

Key words:psychology of children; vision; emotion; cognition; behavior; natural light; artificial light

中图分类号：X24

文献标识码：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.006