基于用户感受的室内照明设计研究

摘要：目的：随着人们对生活和工作环境关注度的不断提高，照明设计逐渐向功能化转变。这个阶段的照明设计开始考虑不同场所的需求，如学习、工作、休息等，并采用不同的色温和照度来满足这些需求。文章探讨基于用户感受的室内照明设计，旨在分析色温和照度对用户生理和心理感受产生的影响。方法：文章主要采用实验法，共设置两组变量，分别是色温（6500 k、3000 k）和照度（300 lx、900 lx），采用主客观相结合的方式，主观评价通过两份问卷进行；生理指标包括心率的收集，以客观检测受试者的生理变化。结果：实验表明，3000 k、300 lx的照明组合是较为舒适的，受试者心率较平缓，且感受更自然，而在6500 k、900 lx的照明环境中感受最为凉爽、头脑最为清醒。结论：色温和照度对人们的心理感受和生理感受具有显著影响。低色温低照度的暖色光给人舒适的感觉；高色温高照度的冷色光则给人清爽、明亮的感觉，使人头脑更清醒。希望研究能为现代室内照明设计提供一定的实践参考，提高室内环境的舒适度和生活质量。

关键词：色温；照度；用户感受；视觉感知；室内照明；照明设计

中图分类号：TU113.6 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2024）05-0-03

随着人类社会的进步和科技的发展，照明已不仅仅是为了满足基本的视觉需求，其还与人們的生活质量、工作效率和身心健康密切相关。健康照明的出现，正是对这一需求的深刻回应。这种照明方式不仅注重光线的亮度、色温和方向等物理属性，还关注人在不同环境和情境下的心理感受和视觉体验。在此背景下，本文从生理与心理相结合的角度出发，深入探讨照明对人的影响。

1 研究综述

室内光环境对人体的健康至关重要，其由人工光源和自然光源共同构成。合适的室内光环境能对人体产生积极的影响。影响光环境的物理因素很多，包括照度、相关色温、眩光、显色性等。其中，关于照度、相关色温对人体舒适度的影响研究最为广泛。随着第三类感光细胞的发现和LED照明光源技术的进步，近几十年的研究表明，照明对人体的影响主要表现在两个方面：视觉效应与非视觉效应。视觉效应主要集中于视觉功效、视觉舒适和视觉体验三个方面［1］。2019年，张原铭等人在实验中创造了12组不同色温和照度的光环境，获取受试者对四种书法作品的主观评价数据。结果显示，观察者的舒适度受色温影响较大［2］。在不同环境下，适当的照明会带来不同的视觉效果。2021年，党睿等人通过研究不同色温与照度的照明条件下，人们对中国传统绘画的视觉感知情况，得到结论——照明的色温与照度分别会对视觉感知的温暖度与清晰度产生影响［3］。

至于非视觉效应，主要表现为人体除视觉外的其他生理、心理反应，例如人的工作效率、警惕性、心率、血压等［4］。2018年，周晓明等人在6种光环境下对测试者进行血压、心率的生理监测。实验发现，随着色温的升高，心率变化率和收缩压变化率升高［5］。同样地，居家奇则给出了心率、体温和血压等生理参数随LED光强度和光谱分布的变化关系，并提出基于心率的光生物作用函数［6］。严永红等人研究教室荧光灯照明对学生学习效率、瞳孔和心率的影响，发现在4000k荧光灯下学生感觉最舒适，学习效率有所提高［7］。因此，讨论照明对人体的影响，不仅要考虑其视觉效应，还要考虑非视觉效应。

本文探讨不同色温、照度水平组合的室内LED照明条件下，参与者对灯光的心理感受及生理感受。

2 实验设计

2.1 实验条件

实验共招募40名19～28岁的学生，受试者筛选标准如下：无眼部疾病，无色盲；被试裸眼视力在1.0及以上或矫正视力达到相等视力。所有被试身体状态良好，具有较好的认知能力。

实验在一个密闭的实验室内开展，借助空调将室温控制在24 ℃左右。4盏LED灯具被均匀地安装在房间的天花板上。墙壁和天花板都被漆成白色，为避免反光，地板上铺有灰色地毯，右侧玻璃为单面玻璃。除了照明光源外没有其他光源。

本实验对灯光照明的选择参考学者谢闵智等人《相关色温与照度对台湾LED照明使用者视觉感受的影响》中设定的照明条件，选取了四组，分别是6500 k、900 lx，6500 k、300 lx，3000 k、900 lx，3000 k、300 lx。

2.2 实验内容

2.2.1 主观评价

主观评价采用心理感受问卷和生理感受两种问卷。问卷采用语义差异量表的形式，共包含10对形容词组。心理问卷分别是刺眼的/柔和的、阴暗的/明亮的、冷的/暖的、不舒适的/舒适的、人工的/自然的。生理问卷分别是令人乏力的/令人充满动力的、意识模糊的/头脑清醒的、呼吸困难的/呼吸顺畅的、感到眼睛胀痛的/感到眼睛舒适的、燥热的/凉爽的。受试者根据个人对灯光的感受进行打分。有-3～3共6个分值，正负值表示两个语义相反的词，绝对值的增加表示程度的加深。值得注意的是，为了防止被试选择“一般”等中间选项，减轻由此产生的“集中效应”，问卷省略了中间选项。

2.2.2 客观测量

研究表明，心电图在评估与照度影响有关的生理舒适度方面，是非常有用的工具［8］。因此，实验使用PhysioLAB无线生理仪连续测量心率，设置采样频率为1000赫兹。该仪器具有5个通道，是一款可穿戴的无线人体生理数据记录系统，可以记录所有与人体生理相关的数据。本文主要对收集的平均心率（bpm）进行分析。

2.3 实验流程

测试前，受试者需要在观察室佩戴好无线生理仪。进入实验室后，受试者被要求闭眼戴上眼罩，静坐2分钟。在此期间，受试者恢复到平静的状态。随后摘下眼罩，在房间内感受5分钟的灯光。5分钟后，受试者需要根据他们对灯光环境的主观感受填写两份问卷。在整个实验过程中，生理仪将持续记录受试者心率的变化。

为了避免受试者在灯光下暴露过长时间产生视觉疲劳，问卷通过实验负责人口头提问的方式填写。每个环节结束后，有5分钟的休息时间，受试者可以闭上眼睛或看向远处。实验过程中，受试者不允许使用电子设备，避免其他光照的影响。

2.4 数据分析

对测量的数据进行两因素方差分析，使用色温和照度作为主体内因素。分析色温和照度的主效应以及它们的交互效应。若交互效应存在，则进一步作简单效应分析。显著性水平被设定为0.05（P＜0.05）。

3 结果与分析

3.1 信度检验

使用Cronbach's alpha系数来检验问卷的信度，该系数取值范围为0～1，值越大表示问卷的信度越高。结果显示该问卷的Cronbach's alpha系数值均在0.7以上，表明问卷的内部一致性较好，具有较高的信度。因此该问卷可为本研究提供可靠的数据。

3.2 主观评价

3.2.1 心理问卷评价

根据两因素数据分析结果可知，对于刺眼的/柔和的，色温具有显著的主效应（F=9.26，p＜0.05），而照度的影响则不显著（F=3.22，p＞0.05）。此外，色温与照度之间的交互作用也不显著（F=1.37，

p＞0.05）。根据得分均值变化可以看出，当色温为3000 k时，与300 lx相比，受试者认为在900 lx的照度下，灯光更刺眼。而在6500 k的色温下，受试者对两种照度的评分均低于3000 k的照明环境，这说明高色温的照明更容易使人产生刺眼的感受。

对于阴暗的/明亮的，两因素方差分析的结果显示，色温没有呈现出显著性（F=0.06，p＞0.05）。照度呈现出显著的主效应（F=40.78，p＜0.05），对照明环境明亮与否的评价，受试者普遍反馈900 lx高于300 lx的情况。色温和照度二者之间的交互作用并不显著（F=0.51，p＞0.05）。

对于冷的/暖的，色温呈现出显著的主效应（F=74.04，p＜0.05）。照度也呈现出显著的主效应（F=4.09，p＜0.05）。此外，色温和照度的交互项呈现出显著性（F=4.09，p＜0.05）。分析其简单效应显示，在两种照度水平下，随着色温的升高，被试评分降低，且3000 k与6500 k的评分差异具有显著性。综上可知，在不改变室内温度的基础上，色温在一定程度上可以影响被试的温度感知。早期的研究也已证实CCT对室内热感知有一定的影响［9］。

对于不适的/舒适的，以及人工的/自然的这两种感受，没有观察到色温和照度存在显著的主效应，两者之间也不存在显著的交互作用。

3.2.2 生理问卷评价

对于令人乏力的/令人充满动力的，两因素方差结果显示，色温和照度均呈现出显著的主效应（F=8.05，p＜0.05；F=15.78，p＜0.05）。但色温和照度之间没有呈现出显著的交互效应（F=0.01，p＞0.05）。在6500 k、900 lx的照明环境下，受试者评分更高，精力更充沛。在3000 k、300 lx的照明环境下，受试者评分最低，感受最乏力。

对于意识模糊的/头脑清醒的，观察到色温没有呈现出显著性（F=3.6，p=＞0.05）。照度呈现出显著的主效应（F=27.42，p＜0.05）。色温和照度之间没有呈现出显著性（F=0.05，p＞0.05）。在色温固定时，被试评分也会越来越高，且在6500 k、900 lx的照明环境下头脑最为清醒。

对于呼吸困难的/呼吸顺畅的，两因素方差分析结果表明，并未观察到色温和照度的主效应，两者之间也没有显著的交互效应。

对于感到眼睛胀痛的/感到眼睛舒适的，两因素方差分析结果显示，色温呈现出显著性（F=5.55，p＜0.05），而照度没有呈现出显著性（F=0.14，p＞0.05）。此外，色温和照度之间没有呈现出显著的交互作用。得分表明，受试者在低色温低照度（3000 k、300 lx）时，感到眼睛较为舒适，而高色温（6500 k）时，评分相对较低，眼睛感到疲劳。

对于燥热的/凉爽的，观察到色温和照度均呈现出显著的主效应（F=17.50，p＜0.05；F=10.11，p＜0.05），但两者之間不存在显著的交互作用。在6500 k、900 lx的照明环境下，人们在生理上感觉最凉爽。且在900 lx的照明环境下，受试者评分普遍高于300lx，感受较为凉爽。

3.3 客观生理参数

本实验的生理测量结果显示，照明对心率的影响并不显著，色温和照度对受试者心率没有显著的主效应及交互效应。但从均值来看，相比于其他照明条件，受试者在3000 k、300 lx的照明环境下，心率较低，而在6500 k、300 lx的照明环境下，心率较高。以往研究从不同的角度出发，证实了照明对心率是有影响的。

4 结语

照明设计与用户感受之间的关系密切。优秀的照明设计不仅能提供足够的照明，满足视功能需求，还能显著影响用户的心理状态、情绪以及对空间氛围的感知。色温和照度会在一定程度上影响受试者的主观心理感受和生理变化。其中，低色温低照度的照明组合较为舒适，心率较平缓，且受试者感受更自然，而在高色温高照度的照明环境中感受最为凉爽、头脑最为清醒。然而，本实验的不足之处在于光照暴露时间较为短暂，考虑到照明时间对结果的影响，未来的研究应该着重考虑延长照明时间，以进一步了解影响照明感知的因素，并将研究结果应用到实际的照明场所中。

参考文献：

［1］ 王雅静，黄海静.适宜老年人阅读行为的健康光环境研究［J］.照明工程学报，2023，34（3）：162-172.

［2］ 张原铭，林嘉源，高闻，等.不同照度和色温LED光源照射下书法作品的视觉影响［J］.照明工程学报，2019，30（3）：55-60.

［3］ 党睿，杨頔.博物馆照明中照度与相关色温对视觉感知的影响［J］.照明工程学报，2021，32（3）：112-115，123.

［4］ 范晓静，陈德福，曾晶，等.光影响生物节律的研究进展［J］.中国激光医学杂志，2021，30（1）：1-7.

［5］ 周晓明，刘丹丹.等效照度描述LED光源下非视觉生物效应的影响［J］.华南理工大学学报（自然科学版），2018，46（8）：134-141.

［6］ 居家奇.照明光生物效应的光谱响应数字化模型研究［D］.上海：复旦大学，2011：56-57.

［7］ 黄海静，严永红.光生物效应与教室照明实验探讨［J］.灯与照明，2008，32（4）：1-3.

［8］ 陈筝，塞巴斯蒂安·舒尔兹，刘雨菡，等.基于生理反馈的建成环境体验评价与设计辅助［J］.时代建筑，2017（5）：24-28.

［9］ 李念平，汪萌，李景明，等.室内空气质量和照明色温对人体环境感知及健康的影响［J］.安全与环境学报，2022，22（1）：518-525.

作者简介：刘艺（1998—），女，山东泰安人，硕士在读，研究方向：人因照明。