Research progress on the illumination requirements for the elderly's vision health

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摘要: 随着人们生活水平的提高，老年人的视觉健康得到了越来越多的关注。从老年人生理、心理两个方面，探讨了老年人对照明的要求。通过对老年人视觉数据的分析，发现老年人生活环境的照明要求应满足：照明光源相关色温在3 300 K以下; 照明光源的显色指数（Ra）不小于80；亮度选择在2 000 cd/m2以下（尽可能在1 000 cd/m2以下）; 眩光值应小于19；对于波长宜选择橙色波段（595~620 nm）的光。满足这些照明要求可让人感到舒适、轻松，并在一定程度上可以使人更加有精神。

Research progress on the illumination requirements for the elderly's vision health

Abstract: With the improvement of living quality, people put more and more attentions on the visual health of the elderly.We analyze the requirements on the illumination from dual perspectives of physiology and psychology of the aged.By analyzing visual data of the elderly, we find that in the elderly's living room, the requirement of the lighting source's color temperature should be below 3 300 K and color rendering index (Ra) should not be less than 80.The elderly should choose lamps which brightness are below 2 000 cd/m2(as far as possible below 1 000 cd/m2).As for glare, we suggest that the unified glare value of the elderly's living place should be lower than 19.Comparing with the different wavelengths of light, the light of the orange band (595~620 nm) can let a person feel comfortable and relaxed, even more spirit to a certain extent.

引言

随着人口老龄化现象越来越严重, 联合国卫生组织提出了“积极老龄化”[1]的口号, 如何做到积极应对？国内外很多大学、研究所等通过查找文献、做研究, 以解决人口老龄化所产生的问题。本文针对老年人视觉健康问题进行探讨, 并对这些观点进行综合性的论述。

1 老年人的视觉特征1.1 眼角膜的改变

Gipson[2]提到, 随着年龄的增长, 眼角膜的知觉敏感性减退, 眼角膜的直径变小, 并且呈扁平(曲率半径增大)趋势, 致使老年人屈光力发生改变, 从而导致老年人远视。Gipson还提到老年人眼角膜内的皮细胞相比年轻人略有增厚, 这样就更容易引起光线的散射。Owsley[3]对于眼部的研究表明, 随着人的衰老, 对光线的散射、感光细胞的密度、光色素再生、视网膜上信号的处理等都有所变化。

1.2 瞳孔变小, 对光反应灵敏度下降

随着年龄的增长, 睫状肌会慢慢老化, 瞳孔适应光变化的能力随之减弱。当瞳孔收缩时, 只允许少量的光进入眼睛, 表 1显示了年龄与瞳孔大小的对应关系, 可以发现, 人年龄越大, 瞳孔对光反应的灵敏度随之减弱[4]。

表 1 随着年龄的变化瞳孔收缩状况Table 1 The pupil contraction condition with the change of the age

1.3 老年人常见的眼睛病变

Petrash[5]提出, 随着年龄的增长, 人眼会产生一些病变, 例如:蛋白质的聚合和凝结会引起白内障, 阻碍光会聚在视网膜上; 晶状体硬化, 睫状肌收缩, 晶状体改变形状的能力随之变弱, 会形成老花眼; 透明质酸酶和胶原发生改变, 蛋白质发生分解, 纤维发生断裂而致玻璃体液化, 进而导致玻璃体发生后脱离, 间接地影响了眼的调节作用。

Tullis等[6]通过对小白鼠的测量实验, 证明在完全的暗适应后, 再经强光照射, 易导致各种眼底视网膜病变。Fenwick等[7]通过对实验数据进行对比分析, 得出糖尿病也会导致视网膜病变, 从而导致眼睛对周围环境识别能力的下降。

1.4 明及暗适应的改变

Rubin等[8]和Haegerstrom-Portnoy等[9]研究了对比敏感度、眩光敏感度、色觉、暗适应对眼睛视力功能的影响, 发现许多老年人对明与暗的适应能力均呈不同程度的下降, 这种暗适应及明适应的速度也是随着年龄的增长而逐渐变慢。

1.5 对比敏感度减弱

Beirne等[10]通过调研发现, 随着年龄的增长, 对比敏感度[11-13]下降, 而且其衰减速度也加快。如果把20岁作为基准, 为保持同样的可见水平, 到60岁时目标和背景区域的对比度达到2, 并且对比敏感度衰退速度加快, 80岁时达到6, 如图 1所示。

图 1 不同年龄获得同样可见度水平的对比度Figure 1 Contrast coefficient of the same visibility level of different age

2 老年人对照明的要求

针对老年人的视觉特征, 为了给他们创造一个温馨舒适的照明环境, 我们需要多方面地改变照明光源的指标, 下面介绍一下符合老年人视觉健康的照明标准。

2.1 老年人对显色指数的要求

显色性是指光源对物体本身颜色呈现的程度。显色指数是光源显色性的度量, 以被测光源下物体颜色和参考标准光源下物体颜色的相符合程度来表示。国际照明委员会(CIE)把太阳的显色指数定为100, 其余光源的显色指数均低于100, 显色指数用Ra表示, Ra值越大, 光源的显色性越好。

《建筑照明设计标准》[14]规定, 长期工作或停留的房间或场所, 照明光源的显色指数(Ra)不宜小于80。常用房间或场所的显色指数最小允许值应符合表 2的规定。

表 2 居住建筑照明标准Table 2 Standard in illuminant of residential buildings

对于光源的显色指数, 理论上也与年龄有关, 但实际生活中其影响不是很明显, 所以, 相对于老年人而言, 对光源的基本要求是其显色指数Ra应该大于80。

2.2 老年人对眩光的要求

眩光是指由于光亮度的分布或范围不适当, 或对比度太强, 引起不舒适感以及分辨细节或物体的能力减弱的视觉情况。老年人由于水晶体和视网膜功能的衰退, 眼睛受到眩光影响后的恢复能力减弱, 从失能性眩光的情况下再恢复过来也较年轻人慢得多。眩光长期作用会造成心理不适感和视觉疲劳[15], 而我们在生活中又普遍采用直管型(电感式)日光灯照明, 这更容易引起视觉疲劳、眼花, 引起偏头痛。所以, 老年人照明场所的统一眩光值(UGR)[16]就不能超过相关指标, 不同眩光值给人的感觉如表 3所示。

表 3 不同眩光值(UGR)给人感觉Table 3 The feeling to the person from different glare value(UGR)

老年人眼球晶体因逐渐混浊, 易引起光线散射, 很容易产生眩光, 再根据表 1数据, 我们建议老年人的生活场所眩光值均不应高于19[17]。

2.3 老年人对色温的要求

色温是照明中用于定义光源颜色的一个物理量。即把某个黑体加热到一个温度, 其发射的光的颜色与某个光源所发射的光的颜色相同时, 这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度, 简称色温, 其单位用“K”(开尔文为温度单位)表示。

根据《建筑照明设计标准》[14], 室内照明光源色表可按其相关色温分为三组, 如表 4所示。

表 4 光源色表组Table 4 The color of light sources

考虑到老年人生理、心理各方面的特征, 再根据表 4的数据, 我们可以看出, 老年人所生活的房间应满足相关色温在3 300 K以下。

2.4 老年人对波长的要求

不同的波段呈现出不同颜色的可见光, 光本身并无冷暖的温度差别, 而是视觉引起人们对冷暖感觉的心理联想。对可见光的联想一般容易受到观察者年龄、性别、性格、文化、教养、职业、民族、宗教、生活环境、时代背景、生活经历等各方面因素的影响, 不同颜色的可见光带给人不同的心理体验, 进而作用于生理。Knez[18]发现, 室内照明灯具的色温影响着人们的情绪, 不同的色温给人不同的感受。我们通过测量可知, 暖黄色的色温在2 500~3 000 K之间, 暖白色的色温在3 000 K左右, 冷白色的色温在4 000 K左右[19]。这三种不同光波长中, 暖黄色能够让人产生最舒适的感觉, 它波长适中, 颜色最明亮, 能给人明亮、辉煌、灿烂、愉快、亲切、柔和的感觉, 同时暖黄色也是一种怀旧的颜色, 容易引起人们对往事的回忆。在人的感觉上, 白色比任何波段的光都清静纯洁, 但用之不当, 也会给人以虚无、凄凉之感。暖白色给人的感觉明亮、畅快、朴素、雅洁。冷白色清爽、干净、安宁、卫生, 但是容易让老年人产生孤独感和不安全感。

研究发现[20]:橙色波段(595~620 nm)光谱能量增加, 可让人感到舒适、轻松, 并在一定程度上可以使人更加有精神; 当照明色温为6 500 K时, 增加蓝色波段(435~490 nm)光谱能量, 能够影响人体呼吸系统、泌尿系统与胆道系统的相关器官功能的正常发挥。Stringham[21]等提出, 老年人对黄色的敏感性降低, 对蓝色的敏感性增加, 但蓝光对视网膜有损害作用, 不但损害视网膜色素上皮层, 而且还影响到视网膜的神经上皮层。尤其老年人, 身体各种器官都会或多或少出现各种各样的问题, 所以在照明时要考虑波长的要求, 要适当减少蓝色波段光谱能量。

2.5 老年人对亮度、照度的要求

目前, 老年人室内照明水平普遍偏低, 这不仅对老年人的视觉产生不利影响, 而且对老年人的心理健康产生不利影响, 因此, 适当提高老年人生活环境的照度值有利于老年人的身心健康。文献[22]中提到, 对于亮度, 老年人应选择在2 000 cd/m2以下(尽可能在1 000 cd/m2以下)。在一定环境下, 不同的照度会给老年人带来不同的心理感受, 比如在客厅, 高照度能够给老年人一种愉悦、舒心的感觉, 而低照度却会使老年人感到冷清、孤独, 甚至一种凄凉感。美国康奈尔医学院人类生物钟学实验室的研究表明, 对于经常失眠的老年人, 晚上临睡前置身于强光的照明环境中, 会减缓失眠症, 提高睡眠效率, 并且白天这些老年人在逻辑推理、视觉辨认等方面有很大进步。因此, 失眠的老年人晚上适合在照明强度高的室内环境中。对于老年人来说, 照度的高低主要取决于老年人自身的生理和心理状况, 以及有无其他病史。

日本学者横田健治[23]通过调查研究后得出, 在不同的生活区域, 老年人的照度要求有不同的推荐值, 如表 5所示。

表 5 老年人住宅照度推荐值Table 5 Recommendation in illuminant to the house for the elderly

不同的照度在不同环境下能给人以不同的心理感受, 不同的波长对人的心理影响也很大, 但是室内照明环境中这两个因素是相互影响, 共同对人的心理起着作用。表 6列出了光源色温与照度带给老年人的综合感受。

表 6 光源色温与照度带给老年人的综合感受Table 6 Comprehensive feelings of the elderly resulted from color temperature and illumination of the light source

3 结论

本文根据各种健康照明的条件, 结合老年人生理和心理特征, 分析了国内外对于老年人视觉健康所需照明条件的研究成果, 就老年人对色温、显色指数、亮度、照度、眩光、波长等方面的照明要求进行综述, 给出了适合老年人视觉健康的光照要求。我们通过研究, 努力为老年人营造一个舒适、健康的照明空间, 为进一步研究老年人视觉健康对照明的要求打下基础, 也为其他研究学者提供参考。

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