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基于节律因子的视觉显示终端作业空间光环境动态调控方法

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激光与光电子学进展 2022年第13期59卷 327-335页

作者：朱绵虎段中兴西安建筑科技大学信息与控制工程学院陕西西安710055 西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

为了营造一个健康舒适节能的视觉显示终端(VDT)作业光环境,提出基于节律因子和群智能算法的动态照明调控方法。首先根据VDT作业空间的作业情况和补偿关系建立照明模型;再结合光照需求、人工光源和自然光源之间的补偿关系和节律因子,建... 详细信息

为了营造一个健康舒适节能的视觉显示终端(VDT)作业光环境,提出基于节律因子和群智能算法的动态照明调控方法。首先根据VDT作业空间的作业情况和补偿关系建立照明模型;再结合光照需求、人工光源和自然光源之间的补偿关系和节律因子,建立动态光照调控模型;之后提出结合粒子群算法和萤火虫算法优势的混合算法,并引入精英粒子思想对混合算法进行改进;将某时段的照明需求、自然光源补偿量和作业区分布情况作为照明优化模型的输入,并利用改进算法求解人工光源的光通量。将改进算法与其他算法进行对比实验,改进算法的寻优能力和稳定性明显优于其他相关算法;实验证明基于动态调控方法优化的VDT作业空间光环境,视觉效果更好,并具备较大的节能潜力。

关键词：光学设计与制造视觉显示终端作业节律因子照明动态调控方法混合粒子群萤火虫算法

基于节律因子的VDT作业空间光环境动态调控方法

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激光与光电子学进展 2021年

作者：朱绵虎段中兴西安建筑科技大学信息与控制工程学院西部绿色建筑国家重点实验室

为了营造一个健康舒适节能的VDT作业光环境，提出基于节律因子和群智能算法的动态照明调控方法。首先根据VDT作业空间的作业情况和补偿关系建立照明模型；再结合光照需求、人工光源和自然光源之间的补偿关系和节律因子，建立动态光照调... 详细信息

为了营造一个健康舒适节能的VDT作业光环境，提出基于节律因子和群智能算法的动态照明调控方法。首先根据VDT作业空间的作业情况和补偿关系建立照明模型；再结合光照需求、人工光源和自然光源之间的补偿关系和节律因子，建立动态光照调控模型；之后提出结合粒子群算法和萤火虫算法优势的混合算法，并引入精英粒子思想对混合算法进行改进；将某时段的照明需求、自然光源补偿量和作业区分布情况作为照明优化模型的输入，并利用改进算法求解人工光源的光通量。将改进算法与其它算法进行对比实验，改进算法的寻优能力和稳定性明显优于其他相关算法；实验证明基于动态调控方法优化的VDT作业空间光环境，视觉效果更好，并具备较大的节能潜力。

关键词： VDT作业节律因子照明动态调控方法混合粒子群萤火虫算法

昼夜节律因子在神经退行性疾病中作用的研究进展

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神经解剖学杂志 2020年第1期36卷 99-102页

作者：齐淑雅黄青芸束会娟郭忠信井学超谭国鹤广西医科大学基础医学院解剖教研室南宁530021 广西医科大学广西生物医药协同创新中心南宁530021 广西医科大学长寿与老年相关疾病教育部重点实验室南宁530021

随着人类寿命的增加以及人口老龄化程度的加深,神经退行性疾病发病率逐年升高,严重威胁着人类的健康。目前神经退行性疾病常常存在发病机制不清、有效治疗手段较少、发病进程不可逆等特征。而生理昼夜节律作为维持生物体日常生命活动以... 详细信息

随着人类寿命的增加以及人口老龄化程度的加深,神经退行性疾病发病率逐年升高,严重威胁着人类的健康。目前神经退行性疾病常常存在发病机制不清、有效治疗手段较少、发病进程不可逆等特征。而生理昼夜节律作为维持生物体日常生命活动以及体内稳态的重要调节因素,受昼夜节律因子的调节,其失调可导致神经退行性疾病相关致病蛋白的积累、诱导相关致病激素的异常分泌,进而加重疾病的发病进程。本文围绕阿尔茨海默症(AD)、帕金森症(PD)和亨廷顿舞蹈症(HD)等常见的神经退行性疾病,论述昼夜节律因子调控神经退行性疾病的研究进展,以期为相关疾病发病机制以及干预治疗提供新的视角。

关键词：昼夜节律节律因子阿尔茨海默症帕金森症亨廷顿舞蹈症

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VDT长时作业空间光环境智能调控方法研究

VDT长时作业空间光环境智能调控方法研究

作者：朱绵虎西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着线上办公的快速发展,以及日趋规模化的电子显示设备作业方式,对营造低耗、舒适的光照环境提出了新的需求,同时降低VDT作业空间照明能耗、提升光环境品质也具有重要的现实意义。本课题基于舒适照明理论、用户行为仿真和最优控制等理... 详细信息

随着线上办公的快速发展,以及日趋规模化的电子显示设备作业方式,对营造低耗、舒适的光照环境提出了新的需求,同时降低VDT作业空间照明能耗、提升光环境品质也具有重要的现实意义。本课题基于舒适照明理论、用户行为仿真和最优控制等理论,开展融合照明节能和提升光环境舒适度的VDT作业空间光照动态调控方法研究。研究围绕VDT作业空间光照调控方案、用户分布仿真、光照调控模型和光照动态调控方法等内容展开,主要涉及以下工作:(1)融合照明节能和提升光环境舒适度的光照调控方案研究。探究影响照明能耗和光环境舒适度的光环境基本要素及定性关系,为光照动态调控提供基本原理。对VDT办公空间进行分区光照调控,结合各子区域照度与照明光源之间的耦合关系,引入“照度增益系数”,为光照调控数学模型的建立和光照动态调控方法的提出奠定基础。(2)基于用户行为的VDT作业空间用户数量和行为模式研究。基于西安某标准办公室的调研数据,分析相关环境特征和用户信息,通过调研的手段获取不同时段下用户的数据特征和行为习惯。通过对空间内用户分布仿真结果进行分析,确定光照调控变换时间、用户服务水平分级和子区域作业情况,为子区域光照调控的精细化计算提供依据。(3)融合LED光源混光原理的光照调控模型研究。利用调研选定空间的建筑物形式、建筑材料类型等基本数据,利用DIALux软件建立VDT作业光照环境三维仿真模型,并根据相关国家标准规定,实现人工照明光源设备的选择、布置与分组,进而在DIALux软件中模拟VDT作业空间照明仿真模型;分析并推导了混色LED光源的光通量、色温与调光比、PWM占空比的耦合关系,并根据空间照明基础数据模型与最优控制理论,构建基于节律因子的VDT作业空间人工光源控制模式,从而形成空间照明动态调控数学模型。(4)基于混合萤火虫粒子群算法的VDT作业空间光照动态调控算法研究。结合粒子群算法和萤火虫算法的优势提出混合算法,引入精英粒子思想对混合算法进行改进,并将其应用于光照调控模型的求解。算法对比实验验证了改进算法的优越性,光照调控实验验证了光照调控模型的准确性;利用光照动态调控方法对工作日的VDT办公空间光照进行控制,求得各调光时段最小能耗对应的最优调光数据,通过能耗计算对比验证了光照调控方法的节能效果。

关键词： VDT作业光环境舒适照明节律因子动态调控方法

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照明光生物效应的评价方式研究

照明光生物效应的评价方式研究

作者：刘丹丹华南理工大学

学位级别：硕士

第三类感光细胞的发现使得照明从视觉功能扩展到了非视觉生物效应层面,照明质量的评价也由原来单一的视觉效果评价过渡到现在的视觉效果和非视觉生物效应双重评价,CIE光度学系统可以较好地评价照明系统的视觉功能,但是却不能评价照明的... 详细信息

第三类感光细胞的发现使得照明从视觉功能扩展到了非视觉生物效应层面,照明质量的评价也由原来单一的视觉效果评价过渡到现在的视觉效果和非视觉生物效应双重评价,CIE光度学系统可以较好地评价照明系统的视觉功能,但是却不能评价照明的非视觉生物效应,光生物效应的定量评价体系迄今还没有得到统一。近年来随着研究的深入,一些与非视觉相关的光量被提出,出现了术语不一致的问题,因此有必要采用一种标准的方式描述光源。LED(Light Emitting Diode)作为一种新型的固体照明光源,与传统光源相比具有诸多优势,被广泛应用于室内照明、道路照明和车前灯等领域,所以研究LED光对人体非视觉生物效应的影响显得十分重要。本文研究内容分为两部分。一是研究光生物效应的评价方式,提出了一种考虑人眼透光谱、瞳孔直径以及受光面积的光生物效应的评价方式,按照人眼结构从光照转换的角度建立节律因子M模型,以此来定量评价光照对不同年龄人群产生的光生物效应。在三种不同色温的白光LED光环境下对年轻人和老年人两个不同年龄段的人群进行瞳孔受光反射实验,实验结果显示同一光照条件下,年轻人的收缩压变化率和心率变化率大于老年人,这两种参数的变化率与节律因子随年龄变化的理论分析相一致。此研究能够为评价光环境对不同年龄人体产生的实际的影响提供一定的依据,为不同人群设计更加适合的健康照明环境提供了一定的基础。二是研究应用等效照度统一描述光源的方法,利用这一概念对6种LED光源进行分析,对人体生理参数进行监测,并与理论计算出的生物节律因子相结合,共同评价光照对人体产生的非视觉生物效应。结果表明等效照度与节律因子两者变化趋势一致,并且第三类感光细胞对应的等效照度值高的光源能够产生更强的刺激;心率变化率与节律因子的相关系数均大于0.77,收缩压变化率与节律因子的相关系数均大于0.86,两者具有较好的相关性,因此心率与收缩压的变化率与生物节律因子结合,可以较好地体现出光源非视觉生物效应强弱。

关键词：光生物效应 LED 节律因子等效照度

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不同手机屏幕光生物效应的比较研究

不同手机屏幕光生物效应的比较研究

作者：周犇华南理工大学

学位级别：硕士

随着照明技术的发展,作为第四代新型光源的LED(Lighting Emitting Diode)相比前几代传统光源照明产品有着诸多优势,比如:节能、寿命长、绿色环保、效能高、价格低等。这些优势也使得LED被广泛应用到城市道路照明、交通信号灯、交通工具... 详细信息

随着照明技术的发展,作为第四代新型光源的LED(Lighting Emitting Diode)相比前几代传统光源照明产品有着诸多优势,比如:节能、寿命长、绿色环保、效能高、价格低等。这些优势也使得LED被广泛应用到城市道路照明、交通信号灯、交通工具灯、室内照明、自发光电子产品等领,与此同时,非视觉光生物效应研究日益受到人们的关注,研究重点已从最初的理论研究逐渐转向与自发光产品有关的人体生理与心理健康问题。本文研究内容分为两大部分。第一部分研究市场上常见的三种不同材质的手机屏幕(LED背光LCD、OLED、SUPER AMOLED)对青少年生理节律和蓝光危害的影响,比较了在黑暗中、屏幕距离瞳孔15cm处和四种不同色温条件下结果的差异性。在考虑年龄、人眼受光面积、透射率等相关因素的情况下,改进并计算节律因子和蓝光危害因子。结果表明:手机的节律因子和蓝光危害因子都随色温升高而增大,并且均呈现出良好的线性关系。在7425201K色温下,节律因子由大到小排列依次为:OLED>SUPER AMOLED>LED背光LCD;而蓝光危害因子由大到小排列依次为:LED背光LCD>SUPER AMOLED>OLED,由此可以根据不同需求,选择健康适宜的手机类型。第二部分研究四种不同外界光环境下(3000K、4000K、6000K、黑暗)使用手机产生的非视觉生物效应。采用理论与实验相互论证的方法,通过计算节律因子M值,从理论上比较四种不同光环境下产生的非视觉生物效应;实验测试志愿者在四种不同外界光环境下的收缩压、舒张压和心率,通过生理参数表征非视觉生物效应的强弱。理论结果表明:黑暗中的手机亮屏有更高的M值,并且M值随着外界光环境色温的降低而减小。实验结果表明:收缩压、舒张压和心率变化率均随外界光环境色温升高而降低。由此可知,在黑暗中使用手机对人体产生更强的非视觉光生物效应,对人们的夜间睡眠、生理节律产生不利影响,适当降低外界白光色温能够在一定的程度上减少其产生的伤害。

关键词：手机光生物效应 LED 节律因子生理参数

不同手机屏幕对青少年生理节律和蓝光危害的影响

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发光学报 2019年第2期40卷 257-263页

作者：周犇周晓明华南理工大学物理与光电学院亚热带建筑国家重点实验室广东广州510641

针对市场上三款常见的不同材质的手机屏幕(LED背光LCD、OLED、SUPER AMOLED),在黑暗中、屏幕距离瞳孔15 cm处4种不同色温的条件下,研究不同手机对青少年生理节律和蓝光危害的影响。在充分考虑年龄、人眼受光面积、透射率的情况下,改进... 详细信息

针对市场上三款常见的不同材质的手机屏幕(LED背光LCD、OLED、SUPER AMOLED),在黑暗中、屏幕距离瞳孔15 cm处4种不同色温的条件下,研究不同手机对青少年生理节律和蓝光危害的影响。在充分考虑年龄、人眼受光面积、透射率的情况下,改进传统计算蓝光危害因子的公式,并计算节律因子和蓝光危害因子。结果表明,不管何种手机,节律因子和蓝光危害因子都随色温升高而增大,并且均呈现出良好的线性关系。在7 425～9 201 K色温下,节律因子由大到小依次为:OLED> SUPER AMOLED> LED背光LCD;而蓝光危害因子由大到小依次为:LED背光LCD> SUPER AMOLED> OLED,由此可以根据不同需求,选择相对更健康合适的手机。

关键词：节律因子蓝光危害因子手机屏幕色温

以发光二极管为背光源的平板显示对人体非视觉的影响

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光子学报 2013年第7期42卷 768-771页

作者：宋丽妍李俊凯牟同升浙江大学光电信息工程学系杭州310027 杭州浙大三色仪器有限公司杭州310027

针对以发光二极管为背光源的平板显示对人体生理节律等非视觉的影响,采用节律因子评价模型设计了实验系统.通过全空间平均辐射法,采用国际电工委员会标准中平均图像电平的节目画面,测量显示不同图像时以发光二极管为背光源的平板显示器... 详细信息

针对以发光二极管为背光源的平板显示对人体生理节律等非视觉的影响,采用节律因子评价模型设计了实验系统.通过全空间平均辐射法,采用国际电工委员会标准中平均图像电平的节目画面,测量显示不同图像时以发光二极管为背光源的平板显示器光辐射的节律因子.结果发现:以发光二极管为背光源的平板显示器在显示白场和大部分彩色图像时的节律因子为5.0以上,其非视觉效应比普通照明要强得多,且与显示的图像内容密切相关;该平板显示器的光学辐射对人体生理节律等非视觉具有不可忽视的影响.

关键词：以发光二极管为背光源的平板显示非视觉效应量化节律因子

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不同年龄群体的光生物效应评价方式

发光学报 2017年第6期38卷 721-728页

作者：周晓明刘丹丹华南理工大学物理与光电学院亚热带建筑国家重点实验室广东广州510641

研究了照明光环境对不同年龄人群的光生物效应定量评价方式。从光照转换角度提出了一种考虑不同年龄人眼透射谱、瞳孔直径以及受光面积的节律因子模型,选取3种不同色温(3 000,4 000,6 000 K)的白光LED光源,在同种照度500 lx下实验测试... 详细信息

研究了照明光环境对不同年龄人群的光生物效应定量评价方式。从光照转换角度提出了一种考虑不同年龄人眼透射谱、瞳孔直径以及受光面积的节律因子模型,选取3种不同色温(3 000,4 000,6 000 K)的白光LED光源,在同种照度500 lx下实验测试其光谱分布,并对提出的节律因子进行计算,与之前标准中考虑年龄的修正因子方式进行了线性拟合对比分析。结果表明:在相同色温下,随着年龄的增大,节律因子值逐渐减少;而对于相同年龄,随着色温的增大,节律因子是变大的,此种规律与其他研究人员得出的实验结论一致。从线性拟合相关度上来看,三种色温下两种考虑年龄的节律因子的直线相关度分别为0.958 08,0.958 33,0.957 22,具有较高的相关性。较之于标准中的考虑透光谱方式,本文提出了另外一种考虑不同年龄人眼差异的光生物效应评价方式,尝试对人眼模型的透射谱进行绝对而不是相对效应的考虑方式。

关键词：非视觉生物效应节律因子 LED光源年龄