南极长城站的光照——色光改技术改进应用于南极地区

　　不久前，上海(楼盘)市照明学会副理事长、同济大学视觉与照明艺术研究中心的郝洛西教授完成了她在第29次南极科考中的研究课题，从长城站回到上海。此次，郝洛西教授前往南极的任务是国家863高技术研究发展计划《LED非视觉照明技术研究LED的极地照明技术及系统》。在去南极之前，郝洛西就收集了大量关于南极环境以及南极站区建筑的资料。但是没亲身到过南极的人，根本不能想象那里气候的严酷、环境的恶劣、生态的脆弱。在南极长城站，这位2010年上海世博会的灯光总设计师经历了令她一生难忘的3个月。

　　听闻头疼施援手

　　郝洛西去南极的机缘，源于她和一位去过南极科考朋友的对话。通过她朋友，郝洛西了解到南极科考队往往选择11月左右出发，因为那时南极处于夏季，便于进行科考行动。在南极大陆生活，映入眼帘的只有冰雪，耳边只有风声，没有其他视觉元素，生活单调枯燥。时间久了，科考队员就容易失眠、急躁，个别队员甚至出现了神经衰弱的症状，回国后需要住院治疗。

　　她朋友亲身体会了长城站内的光环境，对光源的色温和照度都不甚满意。而且位于乔治王岛上的长城站是我国建立的第一个南极考察站，由于物资运输的不便，灯具缺乏维护，有许多都出现了老化和损坏。

　　照明与健康，正是郝洛西研究的课题。自担任世博会照明规划总设计师以来，这两年她正致力于通过半导体照明对光源光谱能量分布的调整，来调节人体情绪、心态，改善人体健康状况。听闻了这位南极科考队员的“遭遇”后，郝洛西申请了有关极地光环境的863课题，并前往南极继续自己的研究课题，也把自己的研究成果带给科考队员。

　　设计光环境治“抓狂”

　　“人类经过这么多年的进化，最健康的光源当然是自然光，但是在南极大陆特殊的环境下，我们可以用LED灯模拟自然光。”郝洛西说。

　　传统灯具难以实现自动控制，光谱也难以改变。LED灯具的出现让对自然光的模拟变成可能。对身处南极的科考队员来说，“光环境的适宜变化”是保持身心健康的重要条件。郝洛西说，这里没有高楼、没有汽车，人烟稀少，甚至屋内也是相同的布置，生活的时间长了，科考队员很容易陷入一个单调的“抓狂”状态。而通过光源色温和照度的变化，能调节人体的情绪，改善队员心理状态。

　　色温，是表示光源光谱能量分布的尺度，即我们通常说的冷暖光源。色温偏低表示光色偏暖，色温偏高表示光色偏冷。一直以来长城站使用的是较高色温的冷色光源，冷色光能给人宁静、典雅的感觉，但同时也给人以寒冷和空虚之感。有的科考队员总说，在站外冷，在站内还是冷。

　　郝洛西这次南极之行的重要工作之一，就是给长城站更换灯具，当科考队员感受到新的灯具发出的暖色光时，纷纷表示“感觉好极了”。

　　改变色温利睡眠

　　人的睡眠与光照关系密切。据郝洛西介绍，人体大脑中的松果体功能非凡，在夜间需要进入睡眠状态时，会分泌出大量的褪黑素，这种激素可抑制人体交感神经的兴奋性，使血压下降，心跳速率减慢，心脏得以休息。但是，褪黑素对光照很“敏感”，只要眼睛接受到光的刺激，褪黑素就会被松果体命令减少分泌，故在白天或光照下睡觉不如晚上睡得踏实。

　　了解到光照和影响睡眠的褪黑素有关之后，郝洛西要做的另一个课题就是找到对褪黑素影响较小的光环境，由此使得室内光环境对褪黑素分泌的抑制作用最小化，让科考队员拥有良好的睡眠质量。

　　究竟LED光源的光谱能量分布与褪黑素分泌关系如何，郝洛西对此已经有了初步的理论支撑。她告诉记者，从国内做的实验来看，高色温光源抑制褪黑素分泌的作用较强，并且持续的光照会影响每日褪黑素分泌的周期。对此，她需要等待南极的实验样本回国，在极地科考队员身上进一步验证理论的正确性。