教室用LED燈具的人因健康設計研究
--視覺健康舒適度指數（VICO）應用實例之一
2015年初，英國《自然》雜志刊文指出，近視正迅速成為“全球流行病”，研究顯示，花在戶外時間越少的孩子，患上近視的幾率更高。文章說，60年前中國人口中近視率只有10%到20%，但如今青少年近視率高達近90%。在美國和歐洲約有一半年輕人受近視影響，與半個世紀前相比翻了一番。有研究預計，到2020年左右，全世界有近視問題的人可能會達25億，約為總人口三分之一。
一、研究背景
在中國，近視患者占全球的33%，高出世界平均水平10%。截至2013年，中國戴眼鏡的人數接近4億，患有屈光不正的人口超過5億。41%的5~15歲未成年人存在屈光不正問題，高于世界上的許多其他國家（廣州日報，2013年11月13日）。北京市2014年發布的《中小學生體質健康狀況調研報告》顯示，超六成學生視力不良。2009-2010學年到2012-2013學年，北京市中小學生視力不良檢出率從59.96%增加到62.96%，小學階段的視力不良檢出率已經達到49.77%，中學階段達到了81.19%。小學一年級學生視力不良檢出率為33.75%，初中一年級學生視力不良檢出率為72.23%，高中三年級學生視力不良檢出率為88.79%。
青少年近視的問題是不只是科學問題，更是一個復雜的社會問題，現在的中國城市孩子，自上幼兒園起，“升學”、“考試”、“不能輸在起跑線上”等一系列家長們的關心重點就讓孩子的學業壓力空前；而隨著各類電子產品的普及，手機、電腦、平板電腦對于城市青少年來說已是生活“標配”，學業壓力空前，視覺刺激時長空前，視覺刺激強度空前，這些因素復合作用，就造成了上文中觸目驚心的數據結果。
在目前全球半導體照明尤其是LED照明已是大勢所趨的大背景下，研發出更健康，更環保的LED照明產品無疑對緩解中小學生近視高發的嚴峻現狀有著重要的社會意義。
二、研究思路
1. 技術基礎
本研究的核心技術是來自于蔡建奇視覺人因研究團隊研發的“視覺健康舒適度指數（簡稱VICO指數）”技術體系----視覺健康舒適度指數（VICO）是基于眼視光學和認知心理學所形成的評價“視覺響應產品”對于人眼視覺生理功能變化及視覺疲勞影響的指標，該指標獨立于一般照明及顯示產品的物理指標（色溫、顯指、照度、亮度、頻閃等），是完全從人眼視功能角度客觀量化評價“視覺響應產品”對于人眼視覺生理功能影響的指標，主要用于評價照明及顯示等視覺相關產品對于人眼在視光學角度下的視覺疲勞影響。
2.技術團隊
本文內所提及的教室用LED照明燈具是由蔡建奇視覺人因工作團隊和廈門立達信綠色照明集團合作研發，在本研究中，立達信主要負責各類人因實驗環境綜合保障、燈具的設計、參數的調試及燈具樣品的定型生產。
3.目標分析
由于學生教室通常是一個復合光環境（自然采光及人工照明兼有），出于節能及實用成本考慮（小學及初中學生日常學習教室開燈時長占總在校時長的比例通常低于50%），教室用LED燈具的研發暫未考慮智能調節部分的應用，因此研發的重點在于光參數的選擇及設置。本團隊通過大量的人因實驗，從視覺健康和作業效率兩方面對教室用LED燈具進行了指標分析及產品設計。
圖1 教室用LED燈具研發指標分析
三、產品定型及參數優化
1.產品定型工作的流程
首先，以前期大量的研究工作和視覺人因數據庫的數據為依托，初步確定教室用LED燈具的部分參數，如頻閃、顯色指數及色溫范圍等；其次，依據樣品在中小學教室實裝的應用效果針對性的對部分參數（主要為色溫和照度兩類參數）專門進行定向、單變量、大樣本的人因健康實驗，完成產品的定型改進；最終，根據產品特點等因素對相關參數（如波動深度）進行優化，完成產品的最終定型。
圖2教室用LED燈具產品定型流程
2.定型產品測試及效果驗證
在完成產品定型之后，將研發出的產品投入實際使用，跟蹤測試使用樣品教室用LED燈具的學生的視功能發展狀況，驗證本團隊與立達信合作研發的教室用LED燈具的使用效果。
圖3教室用LED燈具定型產品實裝效果圖
圖4 五年級小學生使用教室用LED燈具一學年近視人數統計
由表2可見，本團隊與立達信合作研發的教室用LED照明燈具在使用效果上明顯優于傳統熒光燈，額定時長相同工作內容的測試中，使用教室用LED燈具的被試視覺健康舒適度明顯優于使用熒光燈的被試。而由圖4可見，經過一學年的跟蹤測試，使用教室用LED燈具的班級近視人數增加率比使用傳統熒光燈及普通LED燈具的班級均要低，說明教室用LED燈具具有保護學生視覺健康的作用。
