基于人体节律效应的室内LED照明光谱优化研究

本项目以发展节律健康照明前沿理论和应用为目标，研究了节律照明光谱优化、针对不同室内空间和时段的节律照明应用方案，并在此基础上开展照明人因实验。按照项目书提出的科学研究目标，围绕以下关键科学问题开展研究：①如何对节律照明光谱进行多变量、多目标的非线性优化，并根据不同照明应用选取相应的目标参数；②如何选取科学、切实可行的主客观评价指标，量化照明参数与实际人体节律干预效应的关联。本项目通过三年的研究，完成了上述全部研究目标，并基于研究过程中对节律健康照明关键科学问题的进一步深入理解，完成了额外的研究内容。项目取得了一系列创新性成果，包括：①提出了综合节律、视觉效应的健康照明理论框架；②在照明光谱优化、基于眼部照度的照明设计创新两个层面，系统地提出了节律照明效率提升方法；③发展了基于空间明亮感的照明设计理论；④提出了原创性的、可指导节律照明设计的公式；⑤通过研究夜间照明对唾液褪黑素的抑制效果，比较了国际上主流的两个节律照明度量模型的相对准确性。 本项目（以负责人为通讯作者，基金为第一标注）已发表SCI期刊论文5篇，EI论文1篇，其他期刊论文1篇。其中包括建成环境领域权威期刊Building and Environment论文3篇；照明技术领域权威期刊Lighting Research & Technology论文2篇。参与获得中国轻工业联合会科技进步一等奖、上海市科技进步二等奖等奖项。本项目共资助硕士研究生4人开展节律健康照明研究；项目组参加学术会议13人次，发表口头学术报告8次。通过三年的工作，项目组完成了所有的预定目标。

近年来，随着LED照明的普及以及光的非视觉生物效应研究的迅速发展，具有健康效应、特别是人体生物钟节律干预效应的室内照明逐渐成为研究热点。本课题将光生物学最新研究成果应用于照明技术，在传统室内照明研究关注于光谱的显色性、色温、效率、色彩准确性等指标的基础上，将光谱的“节律作用因子”（circadian action factor）作为一个新的指标进行优化。本课题从理论上计算照明光谱的“节律作用因子”可调控范围，及其受重要照明指标的制约关系；系统性地提出基于不同需求（如卧室休息空间、办公室工作空间等）、不同时段优化的照明光谱；并制备相应的LED照明光源，开展人居环境光健康量化研究，建立室内照明“节律照度”（circadian illuminance）值和实际人体节律干预效应的关联。本研究可为健康照明技术及人居环境光健康研究提供重要的理论支持，对室内人群生活质量和健康状况的改善有重要的应用价值。

温度测量在国防、军事及工农业生产等领域中具有十分重要的作用。多光谱辐射测温是通过测量目标的多个光谱辐亮度信息，经理论计算得到目标温度和发射率，经20多年发展取得了较大进步，研制的仪器和算法可以解决一些对象（场合）的目标真温测量问题。但是测量精度不可估计，环境影响大，某些对象不适合等问题存在，使该技术停滞不前。本申请是在前期多光谱辐射测温技术研究成果基础上，进行基于光谱分析法的智能光谱测温技术研究，即通过目标辐射、环境特性的光谱分析，结合目标特性和环境数据库，对测量对象和环境特性进行识别分类和评估，再进行目标辐射光谱修正和补偿，最后采用该类专用的多光谱算法或光谱测温算法得到目标真实温度和光谱发射率。此外，研制高速中红外光谱测温系统，在1-5μm内进行2nm分辨率的测量，为算法研究提供实验手段。可望研制出一种全智能的高精度辐射测温系统，实现大多数目标（场合）温度和发射率的同时测量。

物质的磁效应具有基础研究的意义，它提供了物质结构、物质内部各种相互作用以及由此引起的各种物理性能相互联系的丰富信息。例如磁光效应可用来探测磁性物质内磁性电子的跃迁及其能级；磁电效应则反映传导电子与导致宏观磁性的电子之间的相互作用。磁效应在技术应用中已经或正在获得重要应用，为各种需要提供了性能优良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效应与磁声效应分别用于制造电声换能器及延迟线；磁光效应被用于观察磁化强度的分布，研制磁光器件及磁光存储器件；顺磁盐或核磁的绝热退磁为获得超低温的有效手段；磁电阻效应则用于检测磁场而制成新型磁头及磁泡检测器。在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低膨胀系数材料则基于磁-力效应及磁热效应,均与磁致伸缩效应有关。