近視防控教室LED照明專家共識

近視防控教室LED照明專家共識專家組

兒童青少年是祖國的未來和民族的希望。近年來，我國兒童青少年近視率持續(xù)攀升，并呈現(xiàn)低齡化趨勢。國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年全國兒童青少年總體近視率超過一半，高中生近視率高達(dá)81%。習(xí)近平總書記針對學(xué)生視力健康問題做出重要批示指出，我國學(xué)生近視呈現(xiàn)高發(fā)、低齡化趨勢，嚴(yán)重影響孩子們的身心健康，已成為一個關(guān)系國家和民族未來的大問題，必須高度重視，不能任其發(fā)展。全社會都要行動起來，共同呵護(hù)好孩子的眼睛，讓他們擁有一個光明的未來。為貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于學(xué)生近視問題的重要指示批示精神，切實加強新時代兒童青少年近視防控工作，2018年8月30日教育部、國家衛(wèi)生健康委員會等八部門聯(lián)合印發(fā)《綜合防控兒童青少年近視實施方案》，并首次明確：青少年近視率將納入政府績效考核。在此背景下，近視綜合防控已然上升為一項重要“國策”。

用眼環(huán)境是影響兒童青少年近視發(fā)生發(fā)展的主要因素。我國中小學(xué)生每天約8～10 h學(xué)習(xí)時間在教室，不良的照明環(huán)境會影響視覺系統(tǒng)的工作狀態(tài)；尤其是尚在生長發(fā)育階段的孩子，不科學(xué)的教室照明，甚至可能對其視覺系統(tǒng)的發(fā)育造成一定的影響?！毒C合防控兒童青少年近視實施方案》中明確將“改善學(xué)校的視覺環(huán)境”列為近視綜合防控中的重要一環(huán)，要求“改善教學(xué)設(shè)施和條件，落實教室、宿舍、圖書館(閱覽室)等采光和照明要求，使用利于視力健康的照明設(shè)備”。

作為近視綜合防控中的重要一環(huán)，“改善學(xué)校的視覺環(huán)境” 不單單是一個工程問題，更是一個醫(yī)學(xué)命題，關(guān)系到未來五年各項近視綜合防控方案和考核標(biāo)準(zhǔn)的制定和整體實施，更將影響2023年和2030年兩個防控目標(biāo)的順利實現(xiàn)。目前，我國大部分地區(qū)的中小學(xué)校教室照明采用的是國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7793—2010《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50099—2011《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》和GB/T 36876—2018《中小學(xué)普通教室照明設(shè)計安裝衛(wèi)生要求》等[1-27]。其中對使用三基色熒光燈燈具的教室課桌面、黑板面的平均照度及照度均勻性、教室燈光色溫、眩光指數(shù)等，都提出了強制性要求。近十年來，我國在照明技術(shù)領(lǐng)域、智能控制、視覺科學(xué)和近視防控等領(lǐng)域都取得了長足的進(jìn)步，特別是隨著近年來半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，以LED為代表的半導(dǎo)體照明以光效高、光譜豐富、可調(diào)等優(yōu)勢迅速在全世界各地普及應(yīng)用。設(shè)計合理的LED燈具可具有較好的視覺舒適度和安全性。在此背景下，順應(yīng)科技發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等的發(fā)展趨勢，消除公眾對LED技術(shù)認(rèn)識的誤區(qū)和顧慮，開展光物理參數(shù)對青少年兒童視覺健康影響的特征和機制的研究、發(fā)展能夠滿足近視綜合防控需求的“LED教室照明”技術(shù)迫在眉睫。

對此，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與教育部近視防控與診治工程研究中心、溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院聯(lián)合舉辦了“近視防控教室LED照明研討會”，并得到中國照明學(xué)會的支持。經(jīng)國內(nèi)外知名近視防控專家、視覺功能研究專家、照明工程領(lǐng)域?qū)＜摇?biāo)準(zhǔn)化專家等共同討論并制定本共識，以期對公眾進(jìn)行LED照明技術(shù)的普及教育、為政府制定相關(guān)政策提供依據(jù)；同時更好地指導(dǎo)我國各地近視防控布局中涉及教室照明改造的工作以及各地教室照明標(biāo)準(zhǔn)的制定，切實保障和推動近視綜合防控工作的順利開展。當(dāng)然，本共識內(nèi)的各項內(nèi)容是基于目前行業(yè)研究動態(tài)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求提出的，隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展和光健康研究工作的推進(jìn)，相關(guān)參數(shù)可能會有進(jìn)一步的變化。

1)當(dāng)前LED照明技術(shù)能夠滿足現(xiàn)有教室照明相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的各項要求。

LED是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用半導(dǎo)體中載流子復(fù)合引起光子發(fā)射的原理，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠等顏色的光用于顯示和照明；或在藍(lán)光芯片的基礎(chǔ)上，通過添加熒光粉，利用基色合成原理，發(fā)出色域范圍內(nèi)任意顏色的寬光譜的光線。利用LED作為光源制造出來的照明器具就是LED燈具。LED燈具具有節(jié)能環(huán)保，強度和光譜均可調(diào)整等優(yōu)點。LED技術(shù)發(fā)展至今，芯片制造、封裝工藝和燈具產(chǎn)品生產(chǎn)工藝等已趨于成熟并在眾多場合穩(wěn)定應(yīng)用。因此，本專家共識認(rèn)為：目前的LED照明技術(shù)已經(jīng)能夠滿足教室照明現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的各項要求。

2)應(yīng)用于教室照明的LED燈具應(yīng)通過3C認(rèn)證，通過產(chǎn)品光生物安全和性能檢測，并符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。

目前我國照明產(chǎn)品光生物安全國家標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 20145—2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》、GB/T 30117.2—2013《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全第2部分：非激光光輻射安全相關(guān)的制造要求指南》、GB/T 34075—2017《普通照明用LED產(chǎn)品光輻射安全測量方法》、GB/T 34034—2017《普通照明用LED產(chǎn)品光輻射安全要求》和GB/T 36005—2018《半導(dǎo)體照明設(shè)備和系統(tǒng)的光輻射安全測試方法》等。國際上，國際電工技術(shù)委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)專門制定有IEC 62471—2016《燈和等系統(tǒng)的光生物安全》和IEC TR 62778—2014《應(yīng)用IEC 62471評估光源和燈具的藍(lán)光危害》等標(biāo)準(zhǔn)。

3)教室照明系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)綜合考慮教室用途(如有無視覺終端、美術(shù)教室等)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，設(shè)計和安裝應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB 7793—2010《中小學(xué)校教室采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50099—2011《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》、GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 36876—2018《中小學(xué)普通教室照明設(shè)計安裝衛(wèi)生要求》等的要求。產(chǎn)品設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計的重點在于提高教室和黑板照明水平和均勻性，并控制燈具眩光，提高顯色指數(shù)(如美術(shù)教室等)，同時滿足和各種視覺終端(如教室中投影儀等)的搭配使用。

4)環(huán)境光參數(shù)對兒童青少年視覺健康有顯著影響，存在著復(fù)雜的生理學(xué)機制。因此，教室照明改善工作應(yīng)當(dāng)遵循以人為本、醫(yī)工結(jié)合的原則，采取循證醫(yī)學(xué)的研究方法和技術(shù)手段。目前已有初步的生理學(xué)依據(jù)表明，符合光生物安全標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計、安裝設(shè)計規(guī)范的LED照明產(chǎn)品和系統(tǒng)，與其他類型的照明燈具和系統(tǒng)相比具有諸多優(yōu)點，可能更符合青少年兒童近視防控教室照明需求。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步開展環(huán)境光參數(shù)對兒童青少年視覺健康影響的系統(tǒng)性研究，通過深入理解光對從“眼”到“腦”的視覺通路以及非視覺通路影響的特征和機制來尋找更加優(yōu)良的光品質(zhì)參數(shù)。

a)當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7793—2010規(guī)定教室課桌面上的維持平均照度值不應(yīng)低于300 lx，其照度均勻度不應(yīng)低于0.7；教室黑板局部照明燈平均照度不應(yīng)低于500 lx，照度均勻度不應(yīng)低于0.8。

從近視防控的角度出發(fā)，有研究結(jié)果表明，低照度水平會引起青少年坐姿前傾，眼距書本距離更近。更高的照度可以改善青少年的坐姿。也有研究結(jié)果顯示，適度明亮照度水平可以抑制眼軸增長，但上限數(shù)值還有待進(jìn)一步研究明確。相關(guān)的生理學(xué)研究也表明，白天水平照度300 lx的光環(huán)境對學(xué)生的生理激勵偏低，適當(dāng)提高白天的光照水平有利于兒童和青少年的身心健康。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)進(jìn)一步加強環(huán)境照度與近視相關(guān)參數(shù)、視疲勞指標(biāo)等關(guān)系的研究，明確不同使用場景下合適的照度范圍。

此外，我國地幅遼闊，全國共分為5類光氣候區(qū)，各地天然光輻射水平差值較大，教室室內(nèi)采光和學(xué)生在戶外的天然光輻射曝光量有明顯差別，對學(xué)生生理和心理健康有重要影響。例如我國規(guī)定以Ⅲ類光氣候為標(biāo)準(zhǔn)，對比Ⅳ、Ⅴ類光氣候區(qū)(總?cè)丝诖蠹s九億，幾乎全分布于東部、中部、南部、西南部地區(qū))全年各季日照時數(shù)看：Ⅴ類光氣候區(qū)冬季僅為Ⅲ類的17.65%，Ⅳ類光氣候區(qū)僅為Ⅲ類的41.14%。春季分別為：41.45%、50.24%，秋季分別為：32.05%、65.88%。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)根據(jù)各地光氣候區(qū)的特點，研究適應(yīng)于不同光氣候區(qū)的教室照明參數(shù)，在保護(hù)視力健康的前提下，注重學(xué)生的生理和心理健康，對教室照明進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。

b)更高顯色指數(shù)的光源可以讓教室光環(huán)境更加自然，色彩還原和視覺質(zhì)量更高。而有許多研究表明豐富鮮艷的視覺環(huán)境能夠促進(jìn)視覺系統(tǒng)發(fā)育關(guān)鍵期的大腦可塑性。當(dāng)前GB 7793—2010中規(guī)定教室宜采用3 300～5 500 K色溫的光源，光源的顯色指數(shù)不宜小于80。本專家共識建議：教室燈具一般顯色指數(shù)Ra應(yīng)不低于 90，特殊顯色指數(shù)R9應(yīng)不低于30。有研究表明，較高色溫(6 500 K以內(nèi))有利于視覺清晰度，可提高學(xué)習(xí)效率和集中注意力。因此，本專家共識建議：教室色溫問題有待深入研究，尤其是其與兒童青少年視覺疲勞和眼軸發(fā)育等的關(guān)系的研究。

c)目前有研究結(jié)果表明，不同波長的光照對眼睛的生理產(chǎn)生不同的影響。已有針對小雞、小鼠、豚鼠及靈長類動物模型(不同波長成分的光照對近視控制作用)的研究的初步結(jié)果，但尚未達(dá)成統(tǒng)一的結(jié)論。本專家共識認(rèn)為：光譜豐富的光照環(huán)境有利于青少年眼睛的健康發(fā)展。對于不同波長的光輻射對兒童青少年近視的影響作用，還需一步開展系統(tǒng)的機理和循證實驗研究。

d)大量的研究表明：照明環(huán)境具有視覺、生理調(diào)節(jié)及其它生物效應(yīng)，尤其是對人體生理的非視覺作用越來越受到重視。國際照明委員會CIE建議：一天的不同時段應(yīng)采用相應(yīng)的照明參數(shù)，即晝夜不同時間的光環(huán)境應(yīng)該采用與人體生理節(jié)律相匹配的光譜成份、光照強度。目前也有研究結(jié)果表明，睡前一定強度的明亮光照可能引起人眼近視化影響。光照強度和光譜可調(diào)的動態(tài)LED照明系統(tǒng)可以更好地滿足不同時間段青少年學(xué)習(xí)和活動的照明需求。根據(jù)GB 36876—2018、DB 31/539—2011《中小學(xué)校及幼兒園教室照明設(shè)計規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)要求，中小學(xué)教室照明宜結(jié)合天然采光選用智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)光。教室照明在有條件時，宜根據(jù)天然光變化趨勢進(jìn)行室內(nèi)照明智能調(diào)節(jié)照度和色溫，在良好的視覺功效和輻射安全的前提下模擬戶外天然光變化，但目前模擬變化參數(shù)值以及變化方式等均缺乏科學(xué)的技術(shù)支撐，需要加強研究。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)進(jìn)一步開展臨床研究，探究光強和光譜的動態(tài)調(diào)節(jié)對兒童青少年近視、生理和心理狀態(tài)的影響特征和相關(guān)機制。

e)眩光會影響視覺作業(yè)功能，甚至引起視覺不舒適和視覺損傷。室內(nèi)視覺環(huán)境中的照明裝置發(fā)出的光對人眼引起不舒適感主觀反映的心理參量可用統(tǒng)一眩光值 (Unified Glare Rating, UGR)度量，其值可按CIE統(tǒng)一眩光值公式計算。當(dāng)前GB 7793—2010規(guī)定教室統(tǒng)一眩光值UGR應(yīng)不高于19。本專家共識認(rèn)為：條件具備的地方，教室統(tǒng)一眩光值UGR應(yīng)不高于16。為減少眩光對學(xué)生的影響，教室燈具不宜使用裸光源，宜采用帶遮光裝置、柵格或勻光板的燈具。

眩光包含了直接眩光、反射眩光(含光幕反射)等，會引起不舒適或減低觀察重要物體的能力，或同時產(chǎn)生兩種現(xiàn)象。根據(jù)GB 50034—2013的要求，應(yīng)通過將燈具安裝在不易形成眩光的區(qū)域內(nèi)、采用低光澤度的表面裝飾材料、限制燈具出光口表面亮度水平、提高室內(nèi)空間亮度等措施，防止或減少光幕反射和反射眩光；有視覺顯示終端的工作場所，應(yīng)限制與燈具中垂線成65°～90°范圍內(nèi)的燈具平均亮度。

5)教室照明和近視防控工作需要持續(xù)地對燈具性能進(jìn)行檢測和教室照明指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。

燈具的性能會隨著使用時間的增加而變化。當(dāng)前上海地方標(biāo)準(zhǔn)DB 31/539—2011對燈具壽命的規(guī)定為：2 000 h光通維持率不低于85%，光通維持率下降至70%的有效使用壽命應(yīng)大于8 000小時。本專家共識建議：將LED燈具壽命(L70)的規(guī)定提高至30 000小時，且3 000小時光通維持率不低于96%，6 000小時光通維持率不低于93%。

此外，本專家共識建議：教室課桌面照度及書寫板照度應(yīng)每半年進(jìn)行抽查，保證符合國家和各地照明技術(shù)規(guī)范的要求。為了切實保障近視綜合防控工作的順利開展，同時兼顧認(rèn)證和認(rèn)證者的可信度，在教室照明燈具采購、施工工期內(nèi)和施工完畢后，應(yīng)委托有資質(zhì)的、各地近視防控中心認(rèn)可的第三方檢測機構(gòu)進(jìn)行檢測。有條件的教室，可將教室燈具照度數(shù)據(jù)及燈具運行狀態(tài)實時同步到電子班牌或其他顯示設(shè)備，或上傳至各地近視防控中心的物聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)燈具參數(shù)的實時監(jiān)控。

6)藍(lán)光危害誤區(qū)和澄清。

藍(lán)光一般意義上指波長為400～500 nm的短波長可見光。對于藍(lán)光危害，目前社會上存在不少誤解，個別廠商過份夸大照明產(chǎn)品的藍(lán)光危害，甚至曲解LED照明燈具的藍(lán)光成份。

事實上，自然光和所有人工光源產(chǎn)品(如白熾燈、熒光燈、其他氣體放電燈以及LED燈等)都存在藍(lán)光成分。一定比例的藍(lán)光，對照明環(huán)境的色彩還原、彩色視覺、人體生理節(jié)律的激勵都有非常重要的益處。當(dāng)前，光生物安全標(biāo)準(zhǔn)中的藍(lán)光危害是指當(dāng)人眼視網(wǎng)膜上的藍(lán)光輻照非常強、超過規(guī)定的閾值時，才可能導(dǎo)致光化學(xué)損傷；根據(jù)世界衛(wèi)生組織WHO認(rèn)可由國際非電離輻射防護(hù)委員會制定的限值，人眼視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的閾值為1000 000 J·m-2·Sr-1。根據(jù)GB/T 20145—2006，藍(lán)光危害的限值是加權(quán)輻亮度小于100 W·m-2·Sr-1。為了方便社會和產(chǎn)業(yè)界區(qū)別各種光源的光輻射風(fēng)險，國際標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)對各種光輻射強度的光源分成 “免除類”、“低風(fēng)險類”、“中等風(fēng)險類”和“高風(fēng)險類”。根據(jù)相關(guān)分析研究表明：對于一般白光照明產(chǎn)品，當(dāng)光源或燈具的表面最高亮度小于100 000 cd/m2時，都是“免除類”。目前，教室用LED燈具的發(fā)光表面都有擴(kuò)散層(板)，其表面亮度與普通熒光燈類似，基本上都是“免除類”上，完全安全的。

針對光輻射危害，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471—2006和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20145—2006, 涉及從紫外(200 nm)至紅外(3000 nm)的五種(紫外線、近紫線、藍(lán)光、可見近紅外以及紅外輻射)可能引起的損傷類型，并規(guī)定了各種危害的光輻射限值、風(fēng)險的分類和評估方法。目前，普通照明產(chǎn)品主要考核其紫外線危害(如氣體放電燈)和藍(lán)光危害風(fēng)險；如國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60598和國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7000系列的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)險控制和等級要求；國際標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 34034—2017對光源產(chǎn)品制造商規(guī)定了相應(yīng)的指導(dǎo)原則；國際標(biāo)準(zhǔn)IEC/TR 62778—2014規(guī)定了如何按照IEC 62471—2006標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定實施照明產(chǎn)品的藍(lán)光危害風(fēng)險評估；國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36005—2018對學(xué)校等各種場所應(yīng)用的半導(dǎo)體照明系統(tǒng)，規(guī)定了相應(yīng)的光輻射安全評價方法。本專家共識認(rèn)為：根據(jù)現(xiàn)行國際或國家標(biāo)準(zhǔn)，只要光源或燈具的光輻射安全風(fēng)險(包括紫外線和藍(lán)光)等級為“免除類”(即RG0)，均適合在學(xué)校教室照明中應(yīng)用；而對于非學(xué)生可直視的照明光源，如黑板燈具、墻面裝飾投光燈具等，光輻射風(fēng)險等級也應(yīng)不超過“低風(fēng)險類”(RG1)。

7)當(dāng)前各地教室照明參數(shù)對照表，如表1所示。

表1 教室照明參數(shù)對照表Table 1 Comparison of classroom lighting parameters

8)其他方面。除了教室照明對學(xué)生的視覺和非視覺有重要影響外，教室其他教學(xué)設(shè)備對學(xué)生的視力健康也有重要影響。有資料表明，目前我國教室超過80%是多媒體教室，采用投影幕布或電子黑板進(jìn)行教學(xué)。就投影幕布教學(xué)模式而言，學(xué)生直視投影幕布，進(jìn)入到眼睛的光是投影幕布的反射光。應(yīng)特別注意投影儀的光生物安全(IEC 62471-5—2015)、激光投影儀的散斑對學(xué)生視力健康和視覺舒適度的影響。此外，投影幕布反射光亮度與背景亮度之間的比值對學(xué)生視力健康、視覺舒適度也可能有重要的影響。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)重視投影幕布和背景亮度比值的相關(guān)研究，對多媒體教室的光環(huán)境進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。就電子黑板教學(xué)模式而言，學(xué)生觀看電子黑板時，電子黑板的光直接進(jìn)入到學(xué)生眼睛，可能更直接影響到學(xué)生的視力健康和視覺舒適度。本專家共識認(rèn)為：應(yīng)加強電子黑板的藍(lán)光輻射、發(fā)光強度和頻閃等參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)研究。

執(zhí)筆人：瞿佳、侯方、周佳瑋、郝洛西、牟同升、林燕丹、趙建平、楊樾、楊春宇、朱曉東

專家組成員(按姓名拼音排序)：

安 波、畢宏生、陳 浩、陳海英、曹健林、鄧 偉、

竇林平、高 偉、高 藝、何開鈞、胡新天、黃昌兵、

蘭長駿、李麗華、劉隴黔、阮 軍、盛迅倫、宋宗明、

王 華、王華健、王 雁、王勤美、吳西西、夏義雄、

徐 亮、許建興、謝志國、楊 斌、楊 華、楊蘭芳、

楊征棟、楊智寬、原慧萍、張豐菊、張維凱、張文亦、

張佩華、張宇寧、趙明威

聯(lián)合發(fā)布單位：溫州醫(yī)科大學(xué)附屬眼視光醫(yī)院、近視防控與診治教育部工程技術(shù)中心、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國照明學(xué)會、中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會視光學(xué)組