地下通道照明环境下色温对人的影响试验研究

厉彦军

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

地下通道照明环境下色温对人的影响试验研究

厉彦军

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

在地下人行通道照明环境中，相同照度不同色温照明环境下，进行行人心理和瞳孔大小的比较试验，通过分析人的心理感受和瞳孔大小生理参数，研究地下狭长空间中色温对行人的影响。研究表明，照明亮度值一定时，在一定范围内提高光源色温有助于提高人的舒适度，色温过高时人的舒适度反而会下降。

地下通道；色温；瞳孔大小；心理感受

0 引 言

随着城市的发展和人们生活水平的提高，车辆逐渐增多，大中型城市大多出现了地上交通拥挤的情况，这也严重影响了路上行人的安全。为缓解交通、方便行人通行，越来越多的人行地下通道开始修建，这一举措大大缓解了路上交通拥堵，提高了行人的安全。然而随着人行通道的增多，相应的问题也突显出来，对人行通道内光照环境的舒适性要求也越来越高。

由于地下通道中的灯具数量较多，且墙壁上有广告灯箱，在内部构成一个立体光空间。阴影现象只出现在个别照度、亮度分布不均的死角区。单从照度水平与亮度分布上来进行光环境的分析虽然能保证照明质量，满足行人通行的视觉要求，却无法满足人对舒适性的要求。因此，文章在以人为本的前提下制定科学的照明试验方案，从人的瞳孔大小及心理感受方面研究色温对人行空间照明的影响，选择色温适宜的光源。

1 色温对人的影响

眼睛所见到的光线，是由七种颜色的光叠加组成，每种光都有不同的颜色，有的光偏黄，有的光偏红。色温是英国物理学家洛德·开尔文创立的专门用来量度和计算光线颜色成分的一种尺度和指标。

一直以来人们认为视网膜上只有锥状和杆状两种感光细胞，但随着研究的深入，科学家发现了视网膜上另一种能控制生理节律和瞳孔反射，影响光生物效应的感光细胞——神经节细胞。研究表明，当人行走于地下人行通道中时，视网膜上的神经节感光细胞、锥状和杆状感光细胞同时起作用。然而目前我国照明规范是基于由锥状细胞起主要作用的明视觉条件而研究制定的，没有考虑神经节细胞基于色温等因素对人的光生物效应影响。神经节细胞对于不同光谱的光敏感度是不同的，这种敏感性的区别直接反映在瞳孔的大小变化上。光生物效应影响着大脑的兴奋度、注意力和觉醒水平，这就是说在同样的照度、亮度水平下，选择不同色温的光源将会影响人眼的光生物效应，影响眼睛的舒适性，因此，在进行照明设计时采用适当色温的光源将有利于提高行人的舒适感和安全感。

光源的色温可以影响人的心理和生理感觉，研究表明，当灯具的亮度、亮度对比和视角相同时，若照明光源使人眼的瞳孔收缩得多，瞳孔较小，此时人在通道中行走时看到事物较清晰，具有较好的视觉功效；相反，当瞳孔较大时，人在这种光照下容易产生疲劳感。因此，本研究通过瞳孔大小和行人直观的心理感受这两种因素来研究色温对行人的影响。

2 试验方案

2.1 试验仪器

根据实验室的具体情况，采用便携式眼动仪采集被试的瞳孔数据，此仪器携带方便、精确度高，被试佩戴好仪器即可进行试验，相比老式的眼动仪，对被试影响较小，避免由于繁琐的佩戴过程对被试心理上产生过大影响。

为确保试验过程能快速方便地调节色温，本试验采用图1所示可调色温LED灯。该灯色温可通过遥控器在5个档之间调节，且调节过程迅速，只需几秒钟就可实现色温之间的转换，其色温调节范围为2 000 K～6 300 K。为了确保试验数据的准确性，在实验前，通过光谱亮度计分别测得每个档位对应的色温大小。

图1 试验灯具

2.2 试验工况

为探究地下人行空间这一特定条件下色温对人的影响，本试验选择光源色温为试验参数。根据试验灯具的实际条件模拟真实人行地下通道照明环境，在保证亮度为350 lx的情况下，根据光谱亮度计测得色温，基于色温这一变量制定试验工况表1。

表1 试验工况表

2.3 光源色温与瞳孔大小试验研究

地下人行通道处于地表之下，除出入口之外，其余区域不受外界光照的影响，外界自然光不能到达其内部，内部以灯具照明，这些灯具的布设和灯具发光参数会影响人的心理感觉。根据被试在不同色温照明环境中的瞳孔大小，得到瞳孔大小与色温变化的规律，进一步了解在地下人行通道中色温对人的心理、生理影响。

试验过程(见图2)：共有20名被试，男女各10人，且都拥有正常的色觉和矫正视力。为保证试验的顺利进行，实验前一天对被试进行试验用眼动仪培训，强调放松自然的试验状态，贴近实际，为之后的调查问卷做好准备。试验过程中，确保被试经过了充分的休息，所有被试依次完成一种工况后再进行下一种工况的试验。

图2 试验过程图

利用试验室已有的室内模型，模拟真实的人行通道照明环境，通过调节已有照明灯具的色温，在亮度保持350 lx不变的情况下，将色温分别调至各工况。试验用眼动仪操作简单，可实时获取被试在相同亮度不同色温条件下的瞳孔大小。试验过程中，被试通过眼动仪观察孔向模型内观察，记录被试在每种工况下3 min内的眼动情况，图3中的瞳孔大小为所有被试瞳孔大小的均值。

图3 5种色温条件下平均瞳孔大小

色温/K瞳孔大小/mm2247013．75340011．97450010．3256008．6163008．06

从图3和表2中可以看出，在试验过程中，照度为350 lx时，环境色温在5 600 K和6 300 K时，被试平均瞳孔最小，试验后被试人员普遍反映这两种色温照明环境给人感觉过亮。因为随着灯具色温的升高，颜色逐渐接近太阳光，色温过高时过于耀眼，长时间处于这种环境中会感觉疲劳。色温为3 400 K与4 500 K时被试的平均瞳孔大小适中，试验后被试人员表示：视看过程清晰，能很好地看清空间内的事物，在狭小空间里有较好的视觉感受。色温为2 470 K时被试的平均瞳孔较大，光线接近于黄昏的自然光，在行走时视觉效果不好，长期待在这种环境下使人昏昏欲睡。因此，从瞳孔大小的角度分析，照度为350 lx时被试在色温为3 400 K和4 500 K照明条件下通行最舒适。

2.4 光源色温与心理感受研究

试验问卷设计包括两个部分：第一部分是开放式的问题，被试通过感受5种色温环境，选出其感觉最舒适的照明色温，分析行人对相同照度不同色温的喜好程度的统计结果；第二部分是通过每种色温条件下被试观察周边环境时大脑最直观感觉的描述，统计每位被试的喜好。通过问卷数据，对人行通道中照明色温的主观心理评价统计分析得到如下结果。

图4 5种色温条件下被试喜好程度

色温/K人数2470K43400K54500K65600K36300K2

通过图4和表3中可看到，色温在4 500 K时，感觉舒适的行人最多，共有6名；其次是光源色温在3 400 K时，感觉舒适的人有5名；喜欢2 470 K色温照明环境的有4人；而喜欢色温为5 600 K和6 300 K的被试分别有3名和2名。有被试描述实验过程中，当色温为6 300 K时光源辐射出的光与中午的太阳光相似，像是正对着中午的阳光，不敢直视光源，有种刺眼的感觉。同时，部分被试者认为色温为2 470 K的光源光线太暗，不适合行走，看不清事物，然而也有4名被试感觉这种光线比较温馨，与家里的照明环境很像，使人放松。多数被试者认为色温为4 500 K时最舒适，感觉在这种照明环境下视线最好。综合上述，从人的主观心理感受来看，行人更偏好色温为4 500 K的光照。

在不同色温下的模拟试验结果显示，在人行通道狭小照明环境中，照度为350 lx，色温在3 400 K与4 500 K灯光照明下的舒适性最好，视看过程最清晰。同时，结合被试者的直观感受以及对光源光色喜好调查得出，在这两种色温照明下，普遍感觉舒适、轻松。

视知觉心理感受和生理反应与光生物效应作用相关，适宜色温的人行通道照明对人的心理生理方面具有重要影响。综合上述两方面的统计分析，在确定地下人行通道照明灯具的色温时，以选择中间色温4 500 K左右的灯具为宜。

3 小结

考虑人行地下通道的照明时，不能只考虑光源的照度，色温也是一个不可忽略的重要因素。目前的照明设计标准都只考虑通道内的亮度或照度水平，而不考虑光环境色温对人的影响，其结果必然不能科学地评价照明光源和照明水平，在浪费了能源的同时又不能满足人的舒适性要求。研究结果表明，为更加全面科学地评价照明光源的光效问题，在进行地下通道照明设计时，应从整体考虑，选择人行地下通道照明灯具的亮度和色温，创造更舒适的光照环境，方便行人通行。

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Experimental study on the impact of color temperature on people under circumstance of illumination in underground tunnel

Li Yanjun

(School of Civil Engineering and Architecture， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074,P.R.China)

In the underground pedestrian tunnel lighting conditions， under the same illumination different color temperature lighting environment for the conduct of pedestrians psychological test and compare the size of the pupil， through the psychological feelings and pupil size physiological parameters to study that in the underground narrow space color temperature affect the pedestrians.The results show that if illumination value is constant， within a certain range to improve the color temperature of the light source helps increase the comfort of people； however， the color temperature is too high comfort people but will decline.

underground tunnel；color temperature； pupil size；psychological feelings

2016- 03-13

交通运输部应用基础研究项目(2014319814260)；重庆市教委科学技术研究项目(KJ1500505)

厉彦军(1991-)，男，硕士研究生。