论文总字数：27502字

摘 要

半导体照明是21世纪非常具有发展前景的照明领域之一，而LED因为具有效率高，节能，体积小，使用寿命长等优点，已经成为了可以代替白炽灯，荧光灯以及高压气体放电灯等传统发光光源的第四代光源，具有可观的研究前景。

照明环境与人类的生活密切相关，然而照明环境设置的不合理会影响人们的日常生活，例如降低工作效率等，甚至可以影响到身体健康（诱发眼疾以及降低免疫力等）。本文基于主观问卷，视功能参数，任务表现，生理信号（ECG，SpO2，SKT）以及脑电信号（EEG）等主客观评价指标，研究了在生活中常见的照度（230lux）下，低色温（2800K）和高色温（6500K）对于人眼产生视疲劳的影响并分析了其作用机制。结果表明高色温的照明环境更容易产生视疲劳，其临床症状表现为眼睛不舒适以及眼干。同时色温对人眼视功能参数BCDVA，BUT，CFF影响显著，高色温照明环境下BCDVA，CFF和BUT下降程度严重高于低色温照明环境，进一步说明高色温环境下人眼产生视疲劳的概率更大。另外，被试在高色温照明环境下记忆力游戏任务的反应时间明显低于低色温照明环境，说明被试在高色温的照明环境中注意力更加集中，有着更好的短时记忆能力以及认知水平。

关键词：照明环境，视疲劳，视功能参数，生理信号，EEG

Abstract

Semiconductor lighting is one of the most promising lighting fields in the 21st century. LEDs have become a substitute for incandescent lamps, fluorescent lamps and high-pressure gas discharge lamps because of their high efficiency, energy saving, small size and long service life. The fourth generation of light source has considerable research prospects.

The lighting environment is closely related to human life. However, the unreasonable setting of lighting environment can affect people's daily life, such as reducing work efficiency, and even affecting physical health (induced eye diseases and reducing immunity). Based on subjective questionnaires, subjective and objective evaluation indicators such as functional parameters, task performance, physiological signals (ECG, SpO2, SKT) and EEG (EEG), this study studied the common illuminance (230lux) in life, low color temperature ( 2800K) and high color temperature (6500K) have an effect on the visual fatigue of the human eye and analyze its mechanism of action. The results show that the high color temperature lighting environment is more prone to visual fatigue, and its clinical symptoms are eye discomfort and dry eyes. At the same time, the color temperature has a significant effect on the human visual function parameters BCDVA, BUT, CFF. The BCDVA, CFF and BUT in the high color temperature lighting environment is seriously lower than the low color temperature lighting environment, further indicating that the probability of visual fatigue in the human eye is higher under high color temperature environment. Big. In addition, the response time of the memory game task in the high color temperature lighting environment was significantly lower than that in the low color temperature lighting environment, indicating that the subjects were more focused in the high color temperature lighting environment, with better short-term memory and cognition level.

Key word：Lighting environment, visual fatigue, visual function parameters, physiological signals，EEG

目录

摘 要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 课题的研究背景以及意义 1

1.3照明环境对人类视疲劳研究现状 1

1.4测量视疲劳的主流方法 2

1.4.1主观测量方法 2

1.4.2 客观测量法 3

1.4.3 生理测量法 3

第二章 光照对人眼视疲劳的理论基础 5

2.1 人的眼球构造 5

2.2 评价光源的主要指标 6

2.3 心电基本知识 7

2.4脑电基本知识 8

2.5 视疲劳的产生原因分析 9

第三章 实验的研究方案 11

3.1 主观问卷 11

3.2 视功能参数及其测量方法 11

3.2.1 NPC以及NPA测量 11

3.2.2 CFF测量 12

3.2.3 BCDVA以及BCNVA的测量 12

3.2.4 BUT的测量 12

3.3 生理数据的采集 12

3.4 EEG数据的采集 13

3.5 视觉任务 14

3.6 实验的照明环境 15

3.7被试筛选 15

3.8 实验流程 16

第四章 数据的处理与分析 17

4.1主观问卷分析 17

4.2 视功能参数分析 18

4.3 任务表现分析 19

4.4 生理信号处理以及分析 20

4.5 EEG信号分析 23

4.6 小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

致 谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1引言

半导体照明是21世纪非常具有发展前景的照明领域之一，而LED因为具有效率高，节能，体积小，使用寿命长等优点，已经成为了可以代替白炽灯，荧光灯以及高压气体放电灯等传统发光光源的第四代光源^[1]。LED最大的特点是可以通过组合不同颜色的LED单灯来调整光谱，进而调整照明环境。

照明对人类的影响主要是通过视觉舒适度，生理节律，以及在某项任务中的表现来刻画的。因此选择合适的照明环境可以提高工作效率，减轻视觉上的不适，改善情绪等。目前已经有不少学者机构开展了相关研究，可以预见将来智能照明领域将会有长足的发展。

1.2 课题的研究背景以及意义

人体内的生物钟会随着外界24小时光照的变化而进行调节。众所周知光照会产生视觉效应以及非视觉效应。视锥细胞和视杆细胞是主要负责视觉形成的视细胞（在高照度的光环境中时视锥细胞起主要作用，在低照度时则是视杆细胞）。2002年，Berson（布朗大学）发现哺乳动物视网膜上存在第三类感光细胞-----视网膜神经节细胞（ipRGCs）。此类细胞参与生理节律的调节，并且与昼夜节律最主要的起搏器---下丘脑视交叉上核（SCN）存在密切的投射关系。研究表明，光照不仅会对哺乳动物的昼夜节律产生影响，还会影响人的警觉性以及在完成各种任务的表现等，例如在办公环境中大多是明亮偏冷的灯光，而在餐厅等休闲环境则是柔和而暖色的。

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