光照对人体生理的影响

易冲冲

摘 要： 光源的光强及色温对人体分泌褪黑素有很大的影响，而褪黑素的含量又直接影响人的睡眠质量，同时光强及色温对人体体温的调节及中枢神经系统有一定的作用。一个合理的光强及色温的匹配对现代都市人来说已变得非常重要。

关键词： 光照 人体生理 影响

伴随着现代人生活质量的不断提高，人们对照明的要求不断提高，从使用的照明光源的进化史看，由当初的燃油灯到钨丝灯再到荧光灯及现在大量使用的LED灯，都证明人们对照明光源的要求在不断提高，不仅仅需要光源满足工作生活照明的要求，还需要考虑光源对人生理功能的影响，从而实现舒适照明与健康照明，于是光源的光强及色温成为不得不考虑的两个物理参量。

一、光照对人睡眠的影响

位于人体简脑脑前丘和丘脑之间有一红褐色的豆状小体，人们把它称作为松果体，松果体能够产生一种叫做褪黑素（melatonin）的激素，这种激素分泌后，将进入人体的血液、尿液及细胞内外液中，进入血液中的褪黑素具有延长睡眠的功效。医学表明，褪黑素能够缩短睡觉觉醒时间及入睡时间，具有使浅睡时间缩短，深睡时间延长，次日早晨唤醒阈值降低的作用，而光源色温则直接影响松果体对褪黑素的分泌。

根据研究表明，褪黑素分泌的含量与黑暗时间的长度成正比，也就是说，松果体在夜间分泌的褪黑素含量高于白昼。同时，褪黑素的分泌受光源色温的影响，对于健康的人体来说，446nm～477nm的波长被认为是最可能对褪黑素产生分泌作用的范围[1]。也就是说，红光对褪黑素的合成会比绿光的抑制作用弱。换句话说，用红光灯照射人体，将有利于褪黑素的释放，促进人体的睡眠，绿光对松果体分泌褪黑素的抑制作用较强，从而使得血液中褪黑素的含量降低，不利于人的睡眠。Cardinail等人对近紫外线、蓝光、绿光、黄光及红光的研究表明，褪黑素的分泌受绿色光谱的影响最大。日本学者登仓寻宝所做的一个实验也能够证明这一点。他用1000k的红光灯、绿光灯及蓝光灯分别在人们就寝前对房间进行照明，发现在用红光灯照明房间的实验者能够较快地进入睡眠，并达到较深的睡眠深度，因此表明：红光对松果体释放褪黑素的抑制能力较弱。而在用蓝光和绿光照明房间的实验者进入睡眠的时间较长，并且达到一个相对较浅的睡眠深度，这表明：绿光和蓝光对松果体释放褪黑素的抑制能力较强[2]。因此，使用偏红色光谱的灯光照明有利于人们保持较高质量的睡眠，而使用偏蓝绿色光谱的灯光不利于人们保持高质量的睡眠。

血液中褪黑素的分解同样受制于光照，在夏季，夜晚短，白昼长，阳光能够较早地照射到人体，从而使血液中的褪黑素迅速分解，因而人们能够较早地起床并且精神状态较好。而在冬季，夜晚长，白昼短，早晨阳光出现的时间较晚，体内的褪黑素不能够迅速分解，即使人在早晨苏醒了，也常常感觉仍是精神萎靡不振，特别是早晨被闹钟强制唤醒的上班族或是学生更是感觉睡意蒙蒙，总觉得睡眠不足。从这一角度出发，可以借用室内灯光对人进行“软唤醒”，而不用闹钟对人进行“硬唤醒”。只需要对室内灯光进行智能控制，通过设定使室内照明灯具提前开启，自动调节光源的光强及色温，光源提早照射人体，从而使血液内的褪黑素提前迅速分解，以至于使人轻松起床，并且感觉精神饱满、心情舒畅。

二、光照对人体温调节的影响

在日常生活中，人们会对光源照度的明暗和色温的高低与环境温度冷热的相互作用而产生对热的舒适感。当人体接受高亮度及偏红色光谱的灯光照射时，能够给人们温暖的感觉，当人体接受到低亮度及偏蓝绿色光谱的灯光照射时，能够使人有凉爽冷清的感觉。光源色温对人体体温调节作用有一个重要的发现，就是当人体在夜间暴露于高色温光源时体温会有所升高，然而，这种升高只会出现在褪黑素含量较高的夜间。这就表明光源色温对人体温的调节具有一定的作用，同时照度和色温影响人体内部的温度变化。

Sako等人报道：当人体由26℃的环境温度转入15℃较冷的环境时（相对湿度温50%），在3000K的色温光源下，平均皮肤温度的下降比在5000K和7500K时要明显，而体心温度的下降则是在7500K的光源下最显著[3]。这就表明，当环境温度下降时光源色温能影响体热的散失，对人体体温调节起着一定的作用。Yasukouchi等人的色温对人体体温调节的实验的结果表明这一点，于是可以得出的结论是低色温光源可以阻碍人体表面的热散失，从而延缓人体体温的下降。因此，在高温环境中的人体体温升高时，若用高色温光源照射，则有利于人体体温的恢复。

三、光照对人体中枢神经的影响

有一种叫做“季节性情绪紊乱（SAD）”或者称为“冬日抑郁症”的病症。这种病症与一般的抑郁症不一样，一般的抑郁症不受季节的影响，而SAD多发于日照较短的冬季，表现为一种季节性的病症。

当人们进入一个光强及色温匹配不一样的室内光环境时，则会有不一样的感觉，或是神经得以松弛、心情舒畅，或是神经紧张，感觉压抑容易发怒。这就表明光强及色温能够影响人的自主神经系统及中枢神经系统，同时表明光源色温对人的情绪有一定的主导作用。

Kuller等人研究了光源照度和色温对人体脑电图的影响，其报告中说明，在高色温光源的作用下，脑电图上的alpha波成分的减少比在低色温光源的作用下明显，同时bete波指数增加幅度是在高色温作用下明显，进而说明，高色温能够引起大脑兴奋性的提高[4]。于是可以得出的结论是高色温光源的照射能够使大脑觉醒水平提高，有助于脑力活动效率的提高。Marikawa的实验报告指出，在7500K的色温光源作用下，视力和脑力的活动后的疲劳恢复速度比在3000K或是5000K的条件慢[5]，其实验结果则可以表明高色温不利于视觉和脑疲劳的恢复。因此，在长时间从事了脑力劳动后应选择在低色温的光源环境下休息。

四、结语

对于身处现代工业社会的人们来说，已经脱离以往的日出而作，日落而息的工作生活状态，现代的照明设备已经能够完全满足夜间工作对光照度的需求。因此工作时间不仅限于白天，休息时间也不仅限于夜晚，在工作或是休息的时候，适当的光照强度及色温能够提高人们的工作效率及休息质量。偏红色光谱的灯光有利于褪黑素的释放促进人睡眠，有利于视觉及脑疲劳的恢复，早晨提前的光照能够实现“软唤醒”，使人们轻松起床，精神饱满。低色温的光源能够减小人体表面热的散失。

综上所述，一款低价的、能够调节光强及色温及能够根据需要智能调节光强及色温的灯具将会是下一个阶段人们对室内光源的一个普通要求。

参考文献：

[1]George C. Brainard， Ignacio Provencio. Photoreception for the Neurobehavioral Effects of Light in Humans. 2 CIE Expert Symposium on “Lighting and Health”.2006.pp：6-21.

[2]登仓寻宝·光の量と质，の人体生理学上の意[J].照明学会，2000，84（1）.

[3]Sako H，Suehiro T， Kawahara M ， etal.Compound Effect of Color temperature of Lighting and Ambient Temperature [J].Ann Physiol Anthropo，1993，12（2）：110.

[4]Kulle R，Wetterberg L.Melatonin，Cortical EEG，ECG and Subjective Comfort in Health Human Impact of two Fluorescent Lamp Tupes at two Light Intensities [J].Light Res Technol，1993，25（1）：71-80.

[5]Inoue M， Katsuura T， Harada H. The Effect of Color Tempreature on Visual Fatigue[J]. JAppl Human Sci， 1997， 16（5）：218.