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基于光源光谱和光生物安全的光源质量评析开题报告

 2022-01-18 10:01  

全文总字数:2158字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着人造照明光源的出现,人类结束了传统的日出而作,日落而息的生活模式,拓展了人类的夜生活。

最先进入人类生活的人造照明光源当属烛光油灯,可以说烛光油灯在很大程度上传承了人类文明;而真正称得上进入人类现代文明社会里程碑的人造照明光源当属1879年爱迪生所发明的白炽灯,但因为白炽灯的热光源属性,决定了其照明效率偏低,因此,在白炽灯之后,卤钨灯、荧光灯以及各种气体放电光源相继出现,这些照明光源相较于白炽灯来说,无论是使用寿命还是发光效率都有了很大程度的提高,但总体来说发光效率仍然偏低,这一缺点随着最近几年白光LED开始进入人们的日常照明得到了很大的改善,发光效率得到了很大的提高。

然而与照明光源的快速发展形成鲜明对照的是,人们在广泛关注照明光源的发光效率的时候却很少关注照明光源的光生物效应问题,很多人甚至不了解光生物效应。所谓光生物效应指的是光辐射对人的眼睛和皮肤产生的辐射效应,是一种非映像视觉效应,世界卫生组织已经将其列为继水源、空气和噪音外的人类面临的四大环境安全问题。光辐射效应的直接危害是指光辐射对人体组织造成的伤害,其中眼睛是人体对光辐射最敏感的器官,皮肤则是人体暴露在光辐射中最大的器官。很多光生物学和医学研究表明,高能短波蓝光可以导致视网膜色素上皮细胞衰亡,引起黄斑病变,造成不可逆的伤害,而儿童近视、失眠、肥胖、皮肤病,甚至抑郁症等都与光生物安全有密切关系。

本项目拟从光谱学的角度出发,评析各种照明光源的光生物安全性,以期对人们合理选用照明光源提供参考。

国内外研究现状

光生物安全研究是一门光辐射与人体器官相互交叉的学科,主要表现在对人体皮肤、眼睛和视网膜的伤害。而且不同波长的光对人体不同部位的辐射也是不同的。目前国内光生物安全的测量评价标准主要是GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》。现国内外研究者主要是针对照明光源的蓝光危害进行评价和实验,且日常生活中人们使用的电脑、手机、ipad等电子产品都会有不同程度的蓝光危害,但因各类研究者的研究目的和方向不同,本项目主要利用实验室拥有的WGD-8/8A组合式多功能光栅光谱仪、WGDZ-3型CCD光谱仪及SGS-1型衍射光强自动记录系统等,完成对常用的几种照明光源的光谱测量工作。

2. 研究的基本内容

本项目将开展对传统照明光源和新型照明光源的光谱测量,完成对油灯烛光、白炽灯、卤钨灯、荧光灯、节能灯、钠灯和LED等7个大类光源的光谱测量,除烛光油灯,在另外六个大类中,将选择不同厂家、不同型号的光源进行光谱测量,一是比对同一种类的光源的光谱分布与型号的关系,二是比对不同类型的光源光谱分布,再结合光生物安全性对所测量的各种光源进行评析,结合光源的光谱分布,从光生物安全角度给人们选择光源提供参考。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案:

本项目拟首先对传统照明光源和新型照明光源开展光谱测量,然后对所测量的光谱数据进行分析,比较各种照明光源的光谱分布,然后通过光源的光谱分布并结合光生物效应来评析照明光源的优缺点。

初步计划对油灯烛光、白炽灯、卤钨灯、荧光灯、节能灯、钠灯和LED灯等7个大类光源的光谱进行测量,除烛光油灯,在另外六个大类中,将选择不同厂家、不同型号的光源进行光谱测量,一是比对同一种类的光源的光谱分布与型号的关系,二是比对不同类型的光源光谱分布,再结合光生物安全性对所测量的各种光源进行评析,结合光源的光谱分布,从光生物安全角度给人们选择光源提供参考。

进度安排:

2018年10-12月,购置各类照明光源。

2019年03-04月,开展对各类光源的光谱测量。

2019年04-05月,对所测得的光谱进行分析、比对。

2019年05-06月,撰写毕业论文、完成答辩。

预期成果:

通过分析不同类型光源的光谱分布特点,比对同一类型光源的光谱分布与型号的关系;结合光生物安全性对所测量的各种光源进行评析,结合光源的光谱分布,从光生物安全角度给人们选择光源提供参考,撰写毕业论文并完成答辩。同时争取完成一种随时间变化颜色的照明灯具的设计,以期实现对所研究内容的具体落实。

4. 参考文献

1.裴世鑫,崔芬萍,光电信息科学与技术实验[M],北京:清华大学出版社,2015(08)

2.裴世鑫,崔芬萍,孙婷婷,光电子技术原理与应用[M],北京:国防工业出版社,2016李丽芳.大气气溶胶粒子散射对激光大气传输影响的研究[D].太原:中北大学信号与处理

3.曹婧,何志宏,几种LED室内灯具的光生物安全性测试及评价[J],中国照明电器,2016(07)

4.牟丽霞,杨春霞,叶祥平,黄蕊慰, LED灯光生物安全性比对结果分析[J],照明工程学报,2016(05)

5.Knoop.Benefits of photobiological light exposureduring rapidly rotatingnight-shift work.Proceeding of CIE2007

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