節(jié)律照明已經(jīng)不再是一個新穎的概念，每個人對它的理解可能都不一樣，有的可能僅僅是簡單的色溫調(diào)節(jié)，而有的則是全面的光譜功率分布；有的可能是簡單的亮度調(diào)節(jié)，或者是根據(jù)內(nèi)源性光敏視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（ipRGCs）的節(jié)律特點(diǎn)設(shè)計調(diào)光程序……在這里，我們將介紹五個晝夜節(jié)律照明中無法回避的關(guān)鍵指標(biāo)，它們代表了光的非視覺生物效應(yīng)，理解這些指標(biāo)對于設(shè)計以人為中心的新一代照明至關(guān)重要。

圖1 光 -> 眼睛 -> ipRGCs -> 視交叉上核（SCN）

節(jié)律照明的指標(biāo)定義基于光與ipRGCs的密切關(guān)系。ipRGCs存在于視網(wǎng)膜中，但與桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞不同，它們不感知光的強(qiáng)度和顏色，而是大大影響褪黑素的抑制作用。這五項(xiàng)指標(biāo)則是將節(jié)律刺激的生物效應(yīng)與光本身之間的聯(lián)系量化起來。

Eh與Ev

在介紹這些指標(biāo)之前，有必要強(qiáng)調(diào)區(qū)分水平照度（Eh）和垂直照度（Ev）的重要性。作為照明設(shè)計師習(xí)慣測量水平照度（如圖2所示），這種測量實(shí)際上是測試燈具或從燈具到特定表面的光；而晝夜節(jié)律照明的指標(biāo)更多是關(guān)于垂直照度，因?yàn)閕pRGCs位于視網(wǎng)膜中，測量應(yīng)該追蹤光到達(dá)眼睛的情況，因此垂直照度有時被稱為“眼部照度”——這是“以人為中心照明”的真正含義。本文介紹的晝夜節(jié)律照明指標(biāo)均標(biāo)記為Ev或垂直照度，以強(qiáng)調(diào)我們討論的是健康照明概念中的垂直照度。

圖2 垂直照度與水平照度不同的測試方法

#1. 節(jié)律刺激值（CS）

CS由照明研究中心（LRC）首次定義，是一個綜合性指標(biāo)，包括光照強(qiáng)度、光譜、時間和暴露持續(xù)時間的評估。CS的計算相當(dāng)繁瑣，但可以總結(jié)為：

• CS范圍從0到0.7；

• 白天或需要強(qiáng)烈晝夜刺激的環(huán)境中，增加照度會顯著增加CS；

• 夜間或需要避免晝夜刺激的環(huán)境中，降低照度會顯著減少CS；

• 在CS計算中，光譜（CCT）的權(quán)重不如垂直照度（Ev）重要。

LRC還定義了定性評估：

• CS < 0.1：低刺激；

• CS > 0.3：足夠的刺激。

  
  

不同Ev下不同光的CS值如何？我們對不同時間的自然光和不同光源或色溫的人造光進(jìn)行了測量和計算，并將CS結(jié)果列在圖3中。

圖3 不同光源在不同光照強(qiáng)度下的CS值比較

對比結(jié)果至少表明了兩點(diǎn)：

1). 亮度，即進(jìn)入眼睛的光照強(qiáng)度，始終是決定晝夜節(jié)律刺激水平的關(guān)鍵因素。

2). 不同光源，即光譜功率分布，也是重要因素。

#2. 黑視素等能效率比（M/P或MR或M-EER）

M/P比率測量的是光譜在非視覺敏感曲線（490nm處黑視素的峰值效率）和明視覺敏感曲線（555nm處光視素的峰值效率）中的表現(xiàn)，與等能光源的光譜（CIE標(biāo)準(zhǔn)光源E）相比。

圖4 M/P計算原理

以3000K LED為例（圖5），M/P比值衡量的是3000K光譜與CIE光源E相比，在非視覺和明視覺上的重疊程度。如果M/P=0.476，則意味著在這個3000K LED中，與等能光譜相比，47.6%的光能帶來人能感知到的晝夜節(jié)律刺激。

圖 5 3000K LED 的 M/P 計算

高 M/P 光意味著人們更容易在改光環(huán)境中獲得警覺、集中注意力和提高工作效率的效果，而低 M/P 則意味著更容易從中獲得放松、舒適和困倦的效果。當(dāng)然，由于垂直照度也跟墻，地板的反射有關(guān)，因此獲得最好的節(jié)律效果非常依賴于照明設(shè)計。

不同光的不同 M/P 比率如何？我們測量并計算了不同時間的自然光和不同光源或色溫的人造光，并在圖 6 中列出了結(jié)果。

圖6 不同光源的M/P

#3. 等效黑視素照度（EML）

EML基于M/P值計算得出，并賦予其更多的實(shí)際意義。通過乘以眼睛的垂直照度，EML顯示出有多少可見亮度對晝夜節(jié)律刺激有效。

圖7 EML = M/P × Ev

仍以3000K LED為例，若M/P = 0.476，則要達(dá)到WELL標(biāo)準(zhǔn)EML > 273lx，垂直照度需大于273/0.476 = 573lx。

#4. 黑視素日光效率比（M-DER）

M-DER衡量光譜在非視覺敏感曲線（490nm處的黑視素效能峰值）和明視覺敏感曲線（555nm處的光視素效能峰值）中的表現(xiàn)，與CIE標(biāo)準(zhǔn)光源D65（日光）的光譜相比。以3000K LED為例（圖8），M-DER衡量3000K光譜在非視覺和明視覺曲線中的重疊程度，與CIE標(biāo)準(zhǔn)光源D65相比，結(jié)果為M-DER=0.434。這意味著在這個3000K LED光源中，43.4%的光能夠產(chǎn)生與日光光譜相當(dāng)?shù)臅円构?jié)律刺激。

圖8 典型3000K LED的M-DER計算

• M-DER = 1：燈光的晝夜節(jié)律效應(yīng)相當(dāng)于真實(shí)的日光，這是理想的情況，但一般的CCT（相關(guān)色溫）照明難以實(shí)現(xiàn)。

• M-DER < 1：如果照明設(shè)計要求與日光相當(dāng)?shù)臅円构?jié)律效應(yīng)，那么需要增加光照強(qiáng)度。

• M-DER > 1：標(biāo)準(zhǔn)白光LED的M-DER值不會大于1，除非CCT超過7500K，但高色溫光會導(dǎo)致不適并增加藍(lán)光危害的風(fēng)險。

圖9 不同光源的M-DER

#5. 黑視素等效日光照度（M-EDI）

與EML類似，M-EDI基于M-DER，賦予其更多的實(shí)際意義。通過乘以眼睛的垂直照度（Ev），M-EDI顯示了可見光亮度中有多少部分對晝夜節(jié)律刺激有效（圖10）。

圖10：M-EDI = M-DER × Ev

再次以3000K LED為例，M-DER=0.434，要達(dá)到WELL標(biāo)準(zhǔn)和CIE在整合照明中的立場聲明要求的M-EDI > 250lx，垂直照度應(yīng)大于250/0.434 = 576lx。

總結(jié)

晝夜節(jié)律照明的指標(biāo)不僅限于本文介紹的這五個，但它們是迄今為止最典型的指標(biāo)。需要注意的是，有些指標(biāo)以燈具為中心，而有些則以人（照明環(huán)境）為中心。

隨著健康照明理念的普及，非視覺光指標(biāo)正越來越受到重視。視覺指標(biāo)已不足以描述和衡量以人為中心的照明，我們將繼續(xù)跟蹤最新的研究和技術(shù)，并不斷更新相關(guān)知識。（信息來源于宇極健康照明）