随着人们生活水平的提高和半导体照明技术的快速发展，现代生活中人们对于照明的需求已不止停留在表层的照亮、看清，也不再单纯地追求节能省电，而是更加注重照明产品的光品质和健康度。LED的出现，使得我们可以自主设计所需要的光谱能量分布（SPD）、光强，从而创造出满足人类需求的光。以人为本的照明——健康照明，也成为了全球关注的重点，而面向健康光环境的生物机理研究则是实现健康照明的基础。

健康照明的研究，聚焦产品对于人的生理和心理的影响，即安全、舒适和健康的问题，其研究基于人体的生理感知，光致人体生物机理影响是健康照明研究的基础。

相较于传统照明，其研究不再仅仅局限于通过以物理性能实验和物理指标检测研究产品的物理特性，而是在传统照明基础上集合了医学、生物医学工程、人因学、人工智能等多学科跨领域研究，即从人的生理和感知的角度，研究照明产品不同光参数（亮度、照度、色温、显色指数、峰值光谱、频闪等）与人体生理指标之间的对应关系，构建物理参数—人体生理功能参数互为映射的、能够有效指导企业研发生产的匹配模型，并通过智能手段实现满足人本健康光照需求的健康照明。

光健康研究主要分为两个方面——光对视觉系统的影响和光对非视觉系统的影响，视觉影响研究主要集中于光对人眼视觉疲劳、眼底损伤以及脑力与认知负荷的影响研究，而非视觉影响研究主要集中于光对褪黑素和生理节律的影响研究。自20世纪初，CIE就已开始针对光的视觉影响进行研究，但是由于技术手段的限制，相关视觉研究基本都是通过主观评价完成^[1]，而光的非视觉影响则始于2002年美国科学家Berson发现视网膜第三类感光细胞——视网膜特化感光神经节细胞（ipRGC），该细胞的发现改变了从前人们所认为的人眼只存在视觉通道的观念；光的非视觉通道对人的身体体征、激素分泌以及昼夜节律都会产生影响；近年来国际上很多国家都已开展了光源对褪黑素及生理节律影响的研究，已有大量研究成果^[2]。目前已明确的对人体产生影响的灯具指标包括光谱能量分布、色温、显色指数、照度、亮度、频闪、眩光及配光曲线，可以将其总结为三个维度，即能量（光谱能量分布和光强）、空间（光分布）和时间（观视时长）。针对健康照明的研究也可以从这三个维度展开，具体可总结为以下四个方面：

(1）研究光谱能量分布与人的视觉、非视觉、脑功能、皮肤及代谢系统的关联机制，找到满足人体生理健康需求的“健康光谱”，在此基础上通过对人体光生物周期的最佳曝光量的研究，确定健康照明的光强需求。

(2）以视觉影响为主要方向，研究漫射、直射、反射、偏振对于照明光环境的影响，确定可以满足人眼视觉健康需求的环境空间光分布的优化设计方案。

(3）研究观视时长对于眼生理结构的器质性影响及继发脑功能影响，发现可满足人眼的视觉特性且可以有效改善照明对人的“非视觉生物效果”的光强时间变化周期曲线。

(4）基于以上研究，针对不同场景、模式等需求，建立峰值光谱、光分布和时间周期为维度的光生物影响基线模型，实现以人为本的健康照明。

当下国际照明产业已将光健康研究作为未来研发的重点，在2016年CIE（国际照明委员会）大会上，CIE发布了未来十年重点研发方向，其中3个方向都是属于光健康范畴，但目前国内外在光致人体生物机理影响的研究方兴未艾，我国与国际的研究水平基本处于同步。

谈及健康照明的标准，人们很容易将光健康与光安全混为一谈，但两者其实存在着很大的差异，光生物安全的研究聚焦于光对人体生理影响的临界阈值，而健康研究的范畴则是涵盖不超过安全临界点以下的生理指标的变化过程。光生物效应是近年来基于人体健康、安全需求而快速发展的新兴技术领域，ISO、IEC、ITU、CIE、ISA、IEEE等国际多个标准化组织、行业组织都将光生物效应的标准化工作作为其未来十年发展的重要战略部署^[3,4]。

目前国际上已经发布的基于光生物效应的相关标准可分为两大类：一类是基于光生物安全的标准；另一类是基于光品质的标准。对于第一类光生物安全标准，目前广泛使用的包括12项（表1），与光品质相关的标准共计22项（表2)^[5]。

健康照明的研究是生理过程变化量的研究，需要以大样本人群的实验研究为基础，并且其重点是对生理指标过程变化的测试、分析和提炼，研发周期长且实验难度大，因此目前ISO、CIE尚未正式发布针对健康照明的方法和应用标准（广受关注的ISO 21783《非视觉效应影响》也尚处于工作小组草案阶段）。

近年来，伴随LED的广泛普及，我国健康照明研究快速发展。2016年，国际半导体照明联盟ISA发布了由中国标准化研究院研制的“半导体照明的视觉健康舒适度”系列标准。2019年，中国标准化研究院针对防蓝光产品制定的《蓝光防护膜的光健康与光安全应用技术要求》国家标准也正式发布。同期，针对我国儿童青少年近视率居高不下、不断攀升，近视低龄化、重度化日益严重的问题，卫健委主导研制了《儿童青少年学习用品近视防控卫生要求》强制性国家标准。上述标准均基于人体的光生物效应，对产品的物理特性提出了具体应用要求。

以半导体发光技术为代表的LED照明和新型显示改变了我们的生活，通过对光的控制，人们实现了前所未有的特定光环境的构建甚至虚拟环境构成，大大丰富了人类的视觉内容，改变了我们传统的生活；人类处于人造光环境或直接面对人造光媒体的时间大大增加，也显著加重了对视觉信息感知和处理的负担^[6]。实现人本健康的照明需要从具体应用出发，从科学的角度提出构建健康照明光环境的具体指标要求。

满足视觉健康的读写照明要求可参照表3所示，即从照明系统、蓝光防护、桌面水平照度、桌面水平亮度（入眼亮度）、视觉健康舒适度、照明灯具相关色温、显色指数、统一眩光值以及频闪程度九方面进行规范。

在工业时代前的千万年，人类生活在光谱能量分布不断变化、亮度不停调整的自然光照环境中，对这类光环境的适应已刻入我们的基因。同时，充足的自然光有利于我们的身心健康，对抑制近视度数的增长也能起到积极促进作用，因此应通过外窗的设置充分利用自然光资源，为使用者提供一个满足生理、心理、卫生要求的学习和居住环境（表4）。

室内照明场所建议照度参照表5所示，色温建议参照表6所示，还应特别注意不均匀照明导致的视疲劳。在学生的读写作业空间建议安装主照明灯具，读写作业面中心照度应在500～750lx，照度均匀度大于0.8，读写作业面的中心亮度应大于80cd/m²。主照明灯具可考虑非直接照明方式，在主照明灯具不能满足读写作业的光环境要求时再考虑将台灯作为辅助照明，尽量避免青少年读写作业空间仅靠台灯来维系光环境^[6]。

屏幕亮度和环境光之间的差异过大会降低人在使用显示器时的舒适度，即使用显示器时周围环境过暗或过亮都会导致视觉疲劳的产生，因此在使用显示产品时一定要保证适宜的环境光（表7）。考虑到高亮度可能存在的光安全风险，建议观看显示产品时应选择400cd/m²以下的亮度。

半导体照明技术经过十多年发展，已经确立了在全球照明领域的主体地位，我国也已成为全球最大的半导体照明生产、应用和出口国。光健康的研究不仅能够解决目前公众对于LED的疑虑，帮助LED产品进行更大幅度的市场渗透，更是代表LED未来发展的方向——以人为本的照明。

健康照明作为新兴研究领域，目前我国与国际领先水平的差距很小。因此，依托我国相关产业优势、人口基数优势，通过严谨、科学、求真、务实的研究，有望在这一新兴领域实现弯道超车，使得以中国研究成果为核心的光健康标准成为国际共识，让我国LED产业在“光健康、智能化”时代实现产业升级、突破发展瓶颈、占领产业制高点的目标。

表1,2来源于文献[5]；其他均为作者自绘。