[发明专利]一种光环境测试分析仪

说明书

本发明属于光辐射测量技术领域，具体为一种光环境测试分析仪。本发明测试分析仪包括光接收模块、节律效应强度分析模块、空间视亮度评价模块、定向定位测量模块以及人机交互模块。光辐射照射到光接收模块获得测试光辐射，由节律效应强度分析模块计算获得等效视黑素勒克斯值指标，由空间视亮度评价模块计算获得空间视亮度评价指标；通过人机交互模块的控制面板选择测试模式、启动或退出测试状态、调用或删除测试数据，测量结果与储存设备可通过蓝牙传输。本发明基于人眼视黑素蛋白的感光特性，可直接测得具有方向或角度信息的节律效应强度，测量结果精确度高，仪器操作便捷且直观，便于普及推广。

技术领域

本发明属于光辐射测量技术领域，具体涉及一种光剂量测试分析仪。

背景技术

光照不仅具有视觉作用，还产生非视觉生物效应，例如通过非视觉通道影响人体昼夜节律系统。然而，不恰当的人工照明以及现代社会的工作、生活方式使得原本由自然日光主导的人体节律调节机制变得脆弱，甚至引发睡眠紊乱、内分泌失调等一系列健康问题。因此，在室内应用节律健康照明，对于长期处于自然光照匮乏环境(如高纬度地区、地下空间、医养空间等)的人群的节律健康具有积极作用。

研究表明(D.M.Berson,F.A.Dunn,M.Takao,Phototransduction by retinalganglion cells that set the circadian clock,Science 295(2002)1070-1073.)，光的这一非视觉效应与光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)密切相关。不同于参与成像的视觉细胞，ipRGCs中具有感光能力的视黑素蛋白对波长480nm左右的蓝光最为敏感(考虑到32岁标准观察者晶状体光谱透射曲线，视黑素光谱光视效能函数Nm(λ)峰值为490nm)，相对视觉响应曲线V(λ)，节律效应的响应曲线N_m(λ)的峰值位于波长更短蓝光区域，两者存在较大差异。基于非视觉感光细胞ipRGCs的这一光敏特性，一些研究者以及照明行业国际标准提倡采用等效视黑素勒克斯值(EML)作为光的节律效应强度的量化指标。当前在光度学测试中基于视觉响应曲线V(λ)特点，普遍关注单位面积接受到的光通量，采用照度E值作为基本评价指标。然而，对于照明光生物效应的定量评价与检测，目前所有的光学测试仪器都无法直接表达节律效应强度量化值EML。

此外，传统的室内照明采用下照模式，追求高视觉作业效能，重点关注规范中提出的评价指标——水平照度；而基于非视觉功能的照明设计关注人眼角膜所接受到的光照刺激强度，因此，采用眼部照度(E_cor)这一指标对于从节律健康出发的室内光环境设计而言更为合理有效。同时，传统的水平面照度指标基于传统水平视觉作业方式，在一定程度上不适用于当前以视看自发光屏幕为主、视看垂直方向的视觉作业方式，无法准确地反映出空间视亮度。而眼部照度这一指标可更为合理地表征人们在室内空间中进行作业、交流时明亮感知情况，与空间视亮度密切相关。

针对当前室内照明关注水平面照度、忽视空间明亮程度的问题，C.Cuttle等人所著文章Towards the third stage of the lighting profession(Lighting Researchand Technology 2010；42:73-93.)中对室内空间明亮程度量化方式进行探索，提出了基于视觉需求提出室内空间明亮程度评价指标——室内表面平均出射度MRSE(Mean RoomSurface Exitance，单位lm/m²)。虽然Cuttle团队通过主观实验对MRSE与室内明亮程度的相关性进行了验证，但是该理论计算涉及数据量较大、计算繁琐，即使采用模拟计算也需要耗费大量时间，可应用程度不高。在MRSE的测量方式上，Cuttle认为可以根据特定视看位置、视看角度下的眼部照度情况进行判断：“以一个可将室内大部分空间纳入视野范围内的角度，在人眼垂直处放置照度计，并将手水平放置于照度计上部遮挡来自顶部的直接光，所读取的数值可近似表示MRSE值”。