光对人类的影响包括三个方面：看清目标物体的视觉作用、维持人体生物钟的节律调节作用、影响人们情感心理的情绪调节作用[1]。住宅室内照明的研究，多年来主要集中在视觉功效方面，提高照明效率以达到更加节能的目的。随着人们健康意识的增强，人们也开始关注不良光源辐射带来的健康危害，如紫外线辐射、红外线辐射、蓝光辐射等。第三类感光细胞ipRGC(我国译为司辰细胞)和非视觉的神经通道的发现，使人们进一步了解了影响和控制人体昼夜节律系统的因子和其作用机制，并逐步将其研究成果应用于医疗和一些特殊环境的室内照明，如极地环境[2]、舰船密闭舱室[3]等，用于调整人们因长时间不能接受正常自然光照射引起的作息紊乱和情感障碍等症状。

但是非视觉效应的研究成果却较少服务于普通健康人群，为其提供更加优质健康的照明。光照和人体节律系统息息相关，长期处于不良的光照环境下会导致昼夜节律遭到破坏或无法同步，引发失眠、肥胖、糖尿病、抑郁症、代谢紊乱甚至癌症的风险[4]。国务院发布的《健康中国行动2019—2030》,预期未来成人的每日睡眠时间要达到7～8h[5],而根据新发布的《2020中国睡眠指数报告》数据，2019年国民平均睡眠时长为6.92h,且存在失眠、睡眠不足等问题。优质的室内光环境不仅要满足用户的视觉需求，安全节能，也要符合人体作息习惯，能够合理调节人体周期节律，提供心理和生理体验的舒适性。因此，非视觉效应对于提升住宅室内照明的舒适性、提供更加健康的照明环境具有重要意义。

1、我国住宅照明现状和存在的问题

1.1 我国住宅照明现状

我国住宅室内有三种较为典型的照明方式：中央下照光、环境照明和重点照明[6]。一般情况下，用户只开启中央下照光，所以这种“一室一灯”的照明方式成为了我国住宅室内照明中最常用的照明方式。过去室内装修前，水电施工时即把房间用电线路布置完成，一般选择在房间中央位置预留线路，如《住宅建筑电气设计规范》(JGJ242—2011)对住宅套内照明的规定“卧室、书房、卫生间、厨房的照明宜在屋顶预留一个电源出线口，灯位宜居中”。

中央下照光的照明方式虽然能够使光线照到房间各个角落，满足住宅内基本的光环境需要，但是也存在照度均匀度差、眩光等问题，光线缺乏层次感和动态变化，逐渐不能适用于功能日益增多的现代居住空间。另外现代人工作生活长期处于室内，若室内光环境缺乏动态变化，存在光照不足或光照不当的情况，均会干扰正常的人体周期节律，引起心理和生理上的不适。

目前，虽然我国针对室内环境先后颁布实施了多部规范标准，对住宅环境照明质量规定了标准要求，但是缺少对于非视觉效应的关注，大多数规范并未把非视觉效应的相关评测指标和评价标准纳入进来，关注重点多是针对视觉功效、光生物安全等方面。如《建筑照明设计标准》(GB50034—2013)只针对照度、照度均匀度、眩光限制、光源颜色、反射比等进行了规定，又如《健康建筑评价标准》(T/ASC02—2016)在舒适项中包含了光环境的内容，考虑了光对于人体节律方面的影响，但是与美国Delos公司发布的WELL标准相比，在指标种类和测试手段方面仍存在一定差距[7]。

1.2 照明设计缺少对非视觉效应的关注

随着照明技术的发展和社会的进步，照明从最初满足人们基本视觉需求逐步发展到对舒适和美观的满足。根据心理学家马斯洛的人类需求层次理论，人的需求可以分为生理需求、安全需求、归属需求、尊重需求和自我实现需求，从低级到高级、从物质到精神层层递进。相应的，人类对照明的需要也遵循着类似的心理规律[8],如图1所示。很多研究者认为当下我国的照明设计已经逐渐进入到满足人们“审美”需求的层面，相关的艺术装饰照明在理论研究和实际案例中均有长足进步，但是在一些照明设计案例中，也存在忽略人体作息习惯，过度追求所谓“美观”体验的不足，如在白天采用昏暗的照明追求朦胧的神秘感，夜间为获得光线的多重层次感使用许多灯具，使得室内灯火通明，这些情形均忽略了人体生理上的节律调节对于光照的需求。

为使人们在家居生活中获得舒适的照明环境，在进行室内装修和照明设计时，应考虑非视觉效应对于人体的影响，而非视觉效应的研究除了应用于医疗和特殊环境，也应该更多地面向普通健康人群的照明质量提升[9]。

2、非视觉效应对住宅室内照明设计的影响

光的非视觉效应一般指光对人体昼夜节律周期的影响，昼夜节律是人体一天之内的各种生理参数的生理循环，体温、激素水平、睡眠、认知表现等都遵循着这种规律性波动[10]。光线到达视网膜后同时为视觉系统和控制昼夜节律系统的非视觉系统提供信号，前者通过椎体细胞和杆体细胞识别将信息传递到视觉皮层形成视觉画面，后者通过司辰细胞识别经非视觉通路作用于松果体，影响褪黑素(MLT)的分泌[11]。

褪黑素是人体生物钟节律的标志物，被称为“睡眠激素”,能够镇静催眠，调节睡眠觉醒周期，具有稳定并且重建体内生物节律的作用[12]。正常生理状态下，褪黑素分泌夜多昼少，呈现出昼夜规律性波动，光会影响褪黑素的分泌，从而调节人体周期节律。人体非视觉效应主要受光谱构成、光照强度、照射时长、光照作用时间、光照经历等因素影响，住宅室内照明初始规划设计时，要综合考虑以上因素对于人体非视觉效应的影响，选择合适的光源灯具、照明方式以及控制方式等。

2.1 选择合适亮度、色温的光源灯具

光照强度、光谱构成是光环境物理特性中影响非视觉效应的重要因素，实验研究表明光照强度越大，对褪黑素的抑制作用越强[13]。不同光色对褪黑素的抑制作用也不同，红光对褪黑素的抑制作用最弱，蓝光对褪黑素的抑制作用最强[9],调整光谱中的蓝光波段强度，或者改变色温可以改变光谱的非视觉效应。光源的亮度、可选择色温范围、灯具的调光性能等对于非视觉效应有着重要影响；光源的光色、光线均匀度等也影响视觉上的舒适性；此外还要综合考虑光源的发光效率、使用寿命等因素。表1列举了室内几种常用灯具的特性、用途以及使用时的注意事项。

在根据应用场景选择光源灯具时，光源的光色和亮度(光照度)要满足一定的组合法则。一般来说，在色温高、近似于自然光的白色光下，人们感觉亮度越高越舒适，例如办公学习空间采用色温为5000K的白色光，照度要达到350lx以上才会让人感觉舒适，低于这一照度，会使人感到阴暗、忧郁；反之，暖色光则是低照度下使人感到更加舒适，例如白炽灯或者暖色光的荧光灯、LED灯，如果照度在80～300lx范围内会让人感到舒适，过于明亮会使人感到燥热[14]。

2.2 照明方式、控制方式要符合人体作息和生活习惯

研究表明，光照发生时刻、持续时间，光照模式，以及光照经历均会通过非视觉效应影响人体周期节律。人类对光线持续敏感，照明不足或者不当均可导致昼夜节律时相发生偏移，尤其体现在夜间光照使用不当的情况。一般情况下，深夜/清晨的光线照射会使人的节奏前移(相位超前),下午/傍晚的光线照射会使节奏延后(相位延迟),昼夜节律的相位超前和延迟会影响睡眠觉醒周期并使昼夜节律失去同步[15]。

多种照明方式的组合可以获得不同氛围和空间层次的光照环境，搭配合适的灯具控制方式，可以创造出丰富多彩的照明，满足功能日益增多的现代家居生活。而且适当的照明和控制方式能够更灵活地控制光照时间、光照强度，使得人体在不同时段获得调节周期节律所需的光照，以适应人体的作息习惯。表2、3为照明方式的分类、特点和适合应用场景，表4列举了室内常用控制开关的功能和用途。

3、基于非视觉效应的住宅室内照明优化措施

3.1 时间分段，区分昼夜照明

自然光在一天之中是动态变化的，一般在清晨颜色偏红，亮度较低，越接近中午越白越明亮，进入傍晚，又开始偏红，并逐渐变暗，图2、3所示为一天内自然光的色温与室外地面照度变化。人类的生活场景也随着日光变化而转变，清晨太阳逐渐升高，外部光照环境变白变亮，人们处于积极活动的劳作状态，而傍晚太阳西下，光色变暖，亮度降低，人们开始进入安静放松的状态。体内褪黑素的分泌也随昼夜周期性变化，控制着人体的睡眠和觉醒，如图4所示。

现代社会，人们的工作场所多数由室外转移至室内，住宅中也融入了更多的功能，加入了工作室、健身室等功能空间。要想获得舒适的、符合人们生活作息习惯的照明环境，住宅照明要符合“模仿自然光变化以获得舒适感”的设计原则。规划室内照明时，首先要观察住宅内采光情况，使用照度曲线图、空间照度分布图等发光效率图表，用人工照明弥补部分空间光照不足，黑夜降临，人工照明则是自然光的延续。白天，住宅内要充分利用自然采光，但是自然光的多变和住宅的朝向、进深等原因，会导致室内采光的不稳定性和不可持续性，在采光不足的空间可以布置日光色荧光灯、LED灯，尽量选择亮度较高的白色光光源。

进入傍晚，室内以人工照明为主，此时的室内整体亮度和光色要延续黄昏时的自然光，多使用暖色光光源、使用间接照明的方式，配合相应的控制方式，区分夜晚正常使用、入睡前、深夜等时段场景，配合使用亮度适中、光照均匀的荧光灯，暖色光、光线较集中的壁灯或台灯，以及亮度低、满足深夜行走需求的脚边灯。除了根据时段选择不同的组合灯具，还可以使用调光灯具。调光灯具可以随时间或根据场景需要调节光源的色温和亮度，不仅适用于白炽灯等传统光源，更广泛地应用于LED灯等新型灯具。通过把日出日落的变光、变色过程的数据和生活场景记忆等资料输入智能控制系统，使用日光感应传感器等装置，可以实现室内光环境随外界自然光变化而进行智能调整，更符合人们的作息习惯，有利于合理调节人体节律。

此外，自然光的季节性变换也会影响人体周期节律。在夏季，太阳高度角较大，日照时间长；进入冬季后，太阳高度角变小，日照时间缩短，进入室内的自然光减少，长期光照不足会引起生理和心理的不适，如季节性情感抑郁(SAD)。因此，在冬季应当适当调高室内照度水平，尤其在白天光照不足时要使用人工照明作为补充，有利于调节人体周期节律，缓解抑郁烦躁的心理情绪。随着季节变换，人们对于灯光的冷暖也有一定要求，冬季人们偏爱暖色调的灯光，夏季则偏爱冷色调的灯光[16],因此，在冬季室内可以多使用暖色光。

3.2 根据空间的使用功能创造差异化照明

人们在住宅内的行为活动可以分为公共行为、私密行为、学习工作行为、炊事行为、餐饮行为、个人卫生行为等，分别主要对应着起居室、卧室、书房、厨房、餐厅、卫生间等空间。行为活动发生时不仅有视觉上的照度需要，其光照环境也要在生理和心理层面力求舒适。已有研究表明，色温和照度较高的光照环境可以提高大脑皮层的兴奋性，抑制褪黑素的分泌，提振精神，但同时会增加视疲劳和脑疲劳；低色温、低照度的光照环境会降低大脑活性，但有利于放松身体、消除疲劳[17,18]。因此一般在工作类的办公空间、会客的娱乐空间、操作空间、学习空间，要选择高照度、高色温的光源，如4000～5000K左右的白色荧光灯、LED灯，可以提振精神和注意力，提高工作学习效率；在休闲、疗养空间、睡眠空间采用低照度、低色温的光源，有利于放松身体、消除疲劳。表5为住宅内各空间照明方案要点和相应的灯具设计要点。

此外，各空间的照明设计也要符合时间分段的设计原则，例如在走廊、卧室、起居室空间，除了要满足日常娱乐、阅读等行为发生时所需的光环境，进入深夜，要尽量避免灯具光线过亮，使人过于清醒而变得难以入眠。此时可以在走廊、卧室、楼梯等安装脚边灯，安装高度在300mm左右，并且带乳白色灯罩，以避免灯光刺眼。也可以在起居室安装半间接照明或漫反射照明的灯具，不仅可以满足夜间低照度照明的需求，暖色光线营造的意境，光线透射出灯具，衬托出灯具的美感，也可以创造温馨浪漫的氛围。

4、结语

现代社会，人们的工作生活大多转移至室内，室内接受的光照水平相较室外减少了40～200倍。缺少日光照射、室内照明缺乏动态变化，均会干扰正常的人体周期节律调节，危害人体健康。住宅室内照明设计要考虑非视觉效应的影响，模仿自然光变化，区分昼夜照明，根据各空间内发生行为活动的需要形成空间的差异化照明，在满足用户视觉需求的同时，使之更符合生理节律调节和心理情绪对于光的需求，带来更加舒适的照明体验，搭配合适的控制方式和照明方式也可以做到安全节能。考虑到现代人的居住生活中，越来越多的功能融入住宅，满足多种功能和行为的需求，提供有益于生理和心理健康的舒适照明环境，同时具备一定的审美感官体验，是“以人为本”的照明设计理念所追求的方向。

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文章来源：单承黎,吴越.基于非视觉效应的住宅室内照明设计[J].四川建筑科学研究,2021,47(03):99-105.