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节律照明三要素:黑视素通量、M/P比率及等效日光效率的协同作用

2026年08月18日 19:50:37      来源:杭州创惠仪器有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:9

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  节律照明是通过调控光照参数(光谱、强度、时序)来维持人体昼夜节律同步的照明技术。研究表明,异常的照明环境会导致褪黑素分泌紊乱,进而引发睡眠障碍、代谢疾病等问题。国际照明委员会(CIE)已建立以黑视素(ipRGCs)为核心的非视觉生物效应评价体系。


  节律照明中有三种重要参数黑视素通量(Melanopic Flux)、M/P比率(M/P Ratio)、黑视素等效日光效率(MDER)。


  黑视素通量(Melanopic Flux,Φmel)


  表征光源刺激黑视素细胞的有效光通量,单位为黑视素勒克斯(mel-lux)。


  是指光源发出的光对人体黑视素受体产生刺激的光通量,反映了光对人体生物钟调节的潜在能力。黑视素通量通过光谱功率分布加权黑视素敏感曲线(Smel(λ)积分得出,黑视素通量越高,灯具越能实现更高的黑视素照度,直接作用于视网膜中的ipRGC细胞,进而影响褪黑素的合成‌。‌


  ‌计算步骤‌:


  1、‌获取光源光谱数据


  ·‌用积分球系统测量380-780nm光谱功率分布Φe(λ)(单位:W/nm)


  ·波长间隔≤1nm,需NIST校准


  2、‌加载黑视素灵敏度函数‌


  ·采用CIE S026:2018标准中的Smel(λ)函数


  ·函数峰值在480nm蓝光波段


  3、‌数值积分计算‌


  图片.png


  {Φe(λ)为光谱辐射通量,V(λ)为明视觉光谱光视效率函数,S(λ)为黑视素灵敏度函数}


  二、M/P比率(Melanopic/Photopic Ratio)


  反映光源黑视素效应与明视觉效应的比值。是指光谱中含有黑视素敏感成分的比例,是黑视素通量与光通量的比例,用于评估光对人体生理节律和视觉功能的综合影响。M/P比率越高,同样的光通量越能有效抑制褪黑素的合成,通常在需要警醒的场合(如学习、工作场合)需要较高的M/P比率‌。


  计算步骤‌


  1、‌获取光源光谱数据‌


  使用光谱辐射计在380-780nm波长范围内以1nm间隔测量光源的光谱功率分布(SPD),记为Φₑ(λ)(单位:W/nm)。


  2、‌加载标准视敏度函数‌


  ·‌明视觉光通量Φᵥ计算‌:


  Φᵥ=∫Φₑ(λ)·V(λ)dλ


  (V(λ)为CIE 1924明视觉光谱光视效率函数)


  ·‌黑视素通量Φₘₑₗ计算‌:


  Φₘₑₗ=∫Φₑ(λ)·Sₘₑₗ(λ)dλ


  (Sₘₑₗ(λ)为CIE S026:2018定义的黑视素光谱灵敏度函数)


  3、‌执行数值积分‌


  对每个1nm波长间隔的光谱数据,分别用V(λ)和Sₘₑₗ(λ)加权后求和:


  (Δλ=1nm为波长间隔)


  4、计算M/P比率‌


  图片.png


  三、黑视素等效日光效率(MEDI,Melanopic Efficacy of Daylight Illuminance)


  表示光源相对于标准日光(D65)的黑视素刺激效率。


  衡量照明在模拟自然日光对人体节律调节效果方面的能力,反映了光源的黑视素通量与具有相同照度的标准日光的比值。MDER越高,表示照明越接近自然日光的效果‌。


  计算步骤‌


  ‌1.基础参数测量‌


  ·‌被测光源光谱‌:用积分球系统测量380-780nm光谱功率分布Φe(λ)(单位:W/nm),波长间隔≤1nm,需NIST校准


  ·‌D65标准光源光谱‌:调用CIE标准光源库中的D65相对光谱功率分布(SPD)


  ‌2.计算关键中间量‌


  注:


  ·Smel(λ):CIE S026:2018黑视素光谱灵敏度函数(峰值480nm)


  ·V(λ):CIE 1924明视觉光谱光视效率函数


  常见问题


  Q1:黑视素通量的单位是什么?


  A1:黑视素通量的单位为黑视素勒克斯(mel-lux)。


  Q2:M/P比率反映的是什么?


  A2:M/P比率反映光源黑视素效应与明视觉效应的比值。


  Q3:黑视素光谱灵敏度函数的峰值在哪个波段?


  A3:黑视素光谱灵敏度函数的峰值在480nm蓝光波段。


  Q4:黑视素等效日光效率(MEDI)衡量的是什么能力?


  A4:黑视素等效日光效率衡量照明在模拟自然日光对人体节律调节效果方面的能力。


  Q5:D65光源的固定M/P比率常数是多少?


  A5:D65光源的固定M/P比率常数是0.9058。

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