光對(duì)兒童心理的影響及其在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭　寧

(中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京　100013)

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光對(duì)兒童心理的影響及其在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭寧

(中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京100013)

摘要：光對(duì)兒童心理的影響范疇包括視覺、情緒、認(rèn)知與行為等方面。本文通過國(guó)內(nèi)外相關(guān)方面文獻(xiàn)研究，深入探討了物理環(huán)境中的光(自然光與人工光)對(duì)兒童心理的影響。同時(shí)，結(jié)合照明設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的照明設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見，以期推動(dòng)兒童空間照明設(shè)計(jì)水平的提高。

關(guān)鍵詞：兒童心理；視覺；情緒；認(rèn)知；行為；自然光；人工光

引言

光環(huán)境對(duì)兒童心理的影響被越來(lái)越被廣泛關(guān)注，目前心理學(xué)界研究成果表明，兒童對(duì)物理環(huán)境極其敏感，尤其對(duì)光環(huán)境。光環(huán)境作用于兒童心理的影響范疇包括視覺、情緒、認(rèn)知與行為，同時(shí)不得不提到的是對(duì)于兒童心理影響最為深刻的一類光——自然光。

本文綜述了光環(huán)境(包括自然光和人工光)對(duì)于兒童心理的影響范疇，并針對(duì)其如何發(fā)生影響進(jìn)行較為深入的探討，同時(shí)將本領(lǐng)域最先進(jìn)的研究成果，轉(zhuǎn)化為照明設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)，從根本上推動(dòng)兒童空間照明設(shè)計(jì)水平的提高。

1光與視覺

1.1簡(jiǎn)介

視覺是由光刺激作用于人眼而產(chǎn)生。人類獲得外界的信息中，有80%來(lái)自于視覺，[1]僅20%來(lái)自于聽覺、觸覺、味覺等其他感知通道。對(duì)于兒童而言，沒有光就基本上無(wú)法認(rèn)識(shí)世界。

視覺的諸多基本特征和現(xiàn)象包括亮度、色彩以及視覺的空間、時(shí)間因素。亮度是人對(duì)光的強(qiáng)度的主觀感受，不僅取決于照度水平，而且取決定物體表面的反射系數(shù)。極端的亮度對(duì)比會(huì)危害視覺，并進(jìn)一步干擾兒童大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)，影響他們的正常發(fā)育。而調(diào)節(jié)亮度對(duì)比的方式不僅有賴于光的照度的分布，而且也關(guān)乎于周邊環(huán)境是否存在表面反射系數(shù)對(duì)比極端的情形。

我們常說(shuō)的色彩其實(shí)是兩種類型，一種是由于白光作用于物體表面，通過折射反射透射，而呈現(xiàn)的物體固有的色彩，另一種是彩色光，即光本身的色彩。不同的光源類型會(huì)有不同的還原物體固有色彩的能力，這方面的能力被稱為顯色性。自然光具有最完美的顯色性，而人工光源由于所含光譜的分布情況不同，顯色性會(huì)有比較大的差異，顯色性是人工光品質(zhì)的重要衡量指標(biāo)之一。顯色性好的光源會(huì)讓兒童更容易識(shí)別色彩的細(xì)微差別，提高他們的認(rèn)知世界的能力和審美能力。彩色光用于局部區(qū)域、短時(shí)間內(nèi)會(huì)吸引兒童的注意力，長(zhǎng)期暴露，則會(huì)影響兒童視力的正常發(fā)育，還會(huì)引發(fā)他們坐立不安，煩躁易怒等負(fù)面情緒。[2]色彩與智商還有相關(guān)關(guān)系。關(guān)于色彩與認(rèn)知、情緒會(huì)在下文中作更詳細(xì)的闡述。

視覺的空間、時(shí)間因素包括視覺對(duì)比、明適應(yīng)、暗適應(yīng)、視敏度等。引發(fā)視覺對(duì)比的是明暗對(duì)比和顏色對(duì)比，明暗對(duì)比過于強(qiáng)烈則產(chǎn)生眩光，眩光與光環(huán)境舒適度成反比。暗適應(yīng)需要較長(zhǎng)的時(shí)間(完全適應(yīng)需要20分鐘左右)，而明適應(yīng)會(huì)造成視網(wǎng)膜的損傷。視敏度是人眼辨認(rèn)周圍事物的敏銳程度，由照度水平?jīng)Q定，照度水平越高，視敏度越高，照度水平不變，被照物與背景的亮度對(duì)比度增加，視敏度也隨之提升，即常說(shuō)的人眼所具有的趨光性。

1.2光與視覺在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

兒童長(zhǎng)時(shí)間停留的空間較大情況應(yīng)設(shè)計(jì)成均勻的亮度分布，盡可能降低眩光(比如頂部水平面與光源之間的亮度對(duì)比)，同時(shí)照明設(shè)計(jì)師與室內(nèi)設(shè)計(jì)師的密切配合也十分重要，因?yàn)榭臻g載體是由室內(nèi)設(shè)計(jì)師來(lái)制定方案的，比如家具、地板、墻面、天花的材質(zhì)完成面確定后，意味著其反射系數(shù)也就相應(yīng)決定了。照明設(shè)計(jì)師不能僅僅考慮照度均勻度的問題，要將材料的反射系數(shù)一并考量，兒童對(duì)主觀的亮度分布更為敏感(圖1)。

圖1　發(fā)光天花令空間感覺明亮Fig.1　Glowing Ceiling Increase the luminance of the Space

由于色彩光會(huì)影響兒童視力發(fā)展，因此兒童空間除了作為點(diǎn)綴的局部區(qū)域，不建議大規(guī)模使用色彩光(圖2)。對(duì)于白色光的使用，必須考慮顯色性較高的光源產(chǎn)品，才能將空間載體的色彩較為充分的展現(xiàn)在兒童面前。而空間載體的色彩選擇是由室內(nèi)設(shè)計(jì)師決定的，因而，照明設(shè)計(jì)師還擔(dān)負(fù)著將色彩對(duì)于兒童視覺、情緒與認(rèn)知等種種心理因素影響傳遞給室內(nèi)設(shè)計(jì)師的專業(yè)任務(wù)(圖3、圖4)。

圖2　局部使用色彩光Fig.2　Use limited RGB Lighting

圖3　主光源為良好顯色性的白色光Fig.3　Major Functional Lighting Should be White Light with Good CRI

圖4　空間載體可選多色彩Fig.1　Finishing can be rich in Colors

在兒童空間中，視覺舒適度是重要的設(shè)計(jì)原則之一，除選擇眩光防護(hù)好的燈具產(chǎn)品以外，照明方式的選擇更是首當(dāng)其沖，間接照明可以做到完全沒有直接眩光以外，半直接、半間接照明，由于對(duì)空間進(jìn)行了更合理的亮度分布，也令空間更為舒適。半直接照明還被試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)兒童的認(rèn)知發(fā)展有利(圖5、圖6)，[3]下文會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外對(duì)于空間過渡出現(xiàn)明適應(yīng)暗適應(yīng)的問題也應(yīng)該預(yù)先考量。由于大量數(shù)據(jù)表明，兒童更適宜在自然采光的環(huán)境中活動(dòng)和停留，但光強(qiáng)和照度比較充足的日間自然采光，不太可能會(huì)在全部空間中存在，自然采光空間與全封閉空間之間，照明設(shè)計(jì)師就要針對(duì)明適應(yīng)和暗適應(yīng)的問題進(jìn)行照明設(shè)計(jì)。

圖5　直接照明Fig.5　Direct Lighting

圖6　改造后的半直接照明Fig.6　Indirect Lighting After Renovation

盡管兒童活動(dòng)空間推薦采用一般照明，但對(duì)于引導(dǎo)啟發(fā)兒童智力的場(chǎng)所，如面向兒童的博物館、科技館、美術(shù)館，仍然要利用好人眼的趨光性，對(duì)被照物和背景照明的亮度分布進(jìn)行合理對(duì)比，以提升兒童在展品上的視敏度，用光為兒童講故事。[4]

2光與情緒

2.1簡(jiǎn)介

2013年的一項(xiàng)關(guān)于環(huán)境變量與兒童情緒與行為的研究，對(duì)光的撫慰情緒作用進(jìn)行了細(xì)分。研究揭示了以下結(jié)論：1)自然光最有助于兒童的專注力，但過于刺眼的日光則導(dǎo)致注意力分散；2)人工光環(huán)境令兒童通過被動(dòng)探求來(lái)?yè)嵛壳榫w；3)通過調(diào)節(jié)亮度，可以幫助兒童舒緩壓力，緩解大腦疲勞；4)兒童特別喜歡人工光或自然光產(chǎn)生的反射光、光斑或影子的形狀，這些會(huì)激發(fā)兒童積極情緒，促進(jìn)主動(dòng)探求；5)眩光會(huì)嚴(yán)重影響兒童情緒。[5]

同一個(gè)空間頂部的亮度如遠(yuǎn)低于地面的亮度，則會(huì)讓兒童體驗(yàn)到壓抑等負(fù)面情緒。因此亮度的分布不僅影響視覺，而且會(huì)直接影響情緒(圖5)。

白色光中，暖白光(3000K)令兒童安靜、放松，中性白(4000K)和冷白光(6000K)讓兒童注意力集中，頭腦清醒。色彩與情緒也有著非常直接的關(guān)聯(lián)，如下：

紅色帶來(lái)緊張度，不利學(xué)習(xí)，但適宜運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所提升生理指標(biāo)。

粉色是女性化的色彩，可以在短時(shí)間內(nèi)帶來(lái)平靜感，長(zhǎng)時(shí)間的粉色暴露會(huì)讓人焦慮不安。

黃色與幸福感和喜悅感相關(guān)聯(lián)，短時(shí)間激發(fā)動(dòng)機(jī)促進(jìn)工作記憶，而長(zhǎng)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生憤怒和沮喪的感受。

橙色是友好和歡迎感的色彩，促進(jìn)人際交流。

冷色光平靜心情、集中精力，但顯色性差的冷色光讓人沮喪。感覺冰冷，和過于嚴(yán)肅。

藍(lán)色與紅色相反，讓人平靜。而研究證實(shí)，藍(lán)色光會(huì)催生人體松果體褪黑素的分泌，而令人萌生睡意。藍(lán)色也是短時(shí)記憶準(zhǔn)確度最高的色彩環(huán)境。

紫色與智慧與精神化相關(guān)聯(lián)，長(zhǎng)期暴露會(huì)帶來(lái)沮喪情緒，有來(lái)富足和皇家風(fēng)范的感受。

綠色是生命和自然的象征，帶來(lái)平靜的感受，與健康相關(guān)聯(lián)，可提升孩子的閱讀速度和提升理解力，是視覺空間注意力最迅速和最準(zhǔn)確的色彩環(huán)境。

另外一項(xiàng)研究中表明光源的高度與緊張感成正比，即光源越高，緊張感越強(qiáng)烈；光源越低，越令人感覺松弛。[6]

2.2光與情緒在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

兒童空間的設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)層面就應(yīng)考慮盡可能多的引入自然采光。在兒童通過性公共空間，制造一些有趣的光影，比如利用投影燈制造有趣的光影(圖7)，或者讓光透過格柵撒在地面等等(圖8)。在兒童學(xué)習(xí)活動(dòng)的任務(wù)性空間，通過控制系統(tǒng)，按照兒童注意力規(guī)律進(jìn)行明暗或者色溫的調(diào)節(jié)，來(lái)幫助兒童從松弛狀態(tài)(低色溫、低照度)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)(高色溫、高照度)，或從精力集中(高色溫、高照度)過渡到放松(低色溫、低照度)(圖9)。

圖7　有趣的光影Fig.7　Intriguing Light and Shadow

圖8　格柵光影Fig.8　Light through Window Blades

圖9　同一空間在高色溫(6000K)中間色溫(4000K)和低色溫(3000K)下產(chǎn)生不同情緒Fig.9　Different Emotions Aroused by Lighting withDifferent Color Temperature

針對(duì)頂面亮度低于地面而造成的壓抑感，照明設(shè)計(jì)師需要充分考量照明方式的選擇，[3]采用間接照明、半直接或半間接照明來(lái)消除亮度分布不均給兒童帶來(lái)的壓抑感，比如在一些挑高空間，洗亮頂部結(jié)構(gòu)的照明方式(圖10a)，或者采用上下出光的半直接、半間接照明燈具(圖10b)。

圖10　高空間宜采用上照光渲染(a) 或混合照明(上下出光)(b)Fig.10　Uplighting (a) or Mixed Lighting (Uplighting and Downlighting) in Void

光的色彩本身對(duì)兒童視覺發(fā)育不利，但空間的色彩需要白光進(jìn)行很好的還原(即高顯色性光源或自然光引入)，載體本身的色彩才會(huì)帶給兒童相應(yīng)的情緒激發(fā)。局部或氣氛渲染的空間，如用彩色光表達(dá)，也應(yīng)充分考慮色彩對(duì)兒童的情緒影響和想象力激發(fā)(圖11)。

圖11　局部互動(dòng)色彩光激發(fā)情緒和想象力Fig.11　Interactive RGB Lighting Promotes PositiveEmotion and Imagination

在一些小范圍的兒童活動(dòng)場(chǎng)所，在安全用電的基礎(chǔ)上采用低位置的照明器具，或照明方式，可以令兒童放松心情，緩解緊張情緒(圖12)。

圖12　低位置照明讓兒童心情放松Fig.12　Lower Position of Lighting Makes Children Relaxed

3光與認(rèn)知

3.1簡(jiǎn)介

認(rèn)知在心理學(xué)領(lǐng)域里可以簡(jiǎn)單理解為學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)過程。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)關(guān)于光環(huán)境對(duì)閱讀任務(wù)(認(rèn)知層面)的研究，將150lx，300lx, 400lx, 和500lx四個(gè)不同的照度水平，以及3000K，4000K, 6000K 三種不同的色溫，搭配形成12種光環(huán)境模式，參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生對(duì)光環(huán)境的主觀評(píng)價(jià)如下，照度值越高越滿意，同時(shí)相對(duì)于3000K色溫環(huán)境，被試學(xué)生對(duì)4000K與6000K有明顯偏好。而閱讀任務(wù)的結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)光環(huán)境滿意度越高，閱讀所用時(shí)長(zhǎng)越短，即學(xué)習(xí)效率越高。[7]

Barnitt 2003年關(guān)于學(xué)校內(nèi)照明方式選擇與學(xué)習(xí)成績(jī)之間相關(guān)性研究表明，好的人工照明必須是半直接型照明(45%的上照光+55%的下照光)，這樣的混合型照明方式長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，會(huì)顯著提高學(xué)生的學(xué)業(yè)水平。[8]

另一項(xiàng)對(duì)幾百名兒童智商的研究表明，兒童在藍(lán)、黃、黃綠、橙色這些他們認(rèn)為好看的房間接受測(cè)試時(shí)智商水平要比在黑、白、棕色房間接受測(cè)試的智商水平高26個(gè)百分點(diǎn)。[2]

3.2光與認(rèn)知在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

照明設(shè)計(jì)師應(yīng)該知道300lx—500lx，4000K、6000K中白色溫或高色溫的光環(huán)境，是兒童最適合發(fā)展認(rèn)知的、進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的光環(huán)境。半直接型照明(45%的上照光+55%的下照光，或通過照明設(shè)計(jì)將天花亮度與作業(yè)面亮度形成此比例關(guān)系)可以為照明設(shè)計(jì)師在新的案例中所用，以便促進(jìn)兒童達(dá)成理想的學(xué)習(xí)成績(jī)(圖13)。與室內(nèi)設(shè)計(jì)師一起工作，將適合兒童認(rèn)知發(fā)展的色彩帶入教室或?qū)W習(xí)空間(圖14)。

圖13　混合照明空間Fig.13　Mixed Lighting

圖14　明亮色彩的裝飾面Fig.14　Bright-Colored Finishing

4光與行為

4.1簡(jiǎn)介

在建筑光環(huán)境行為學(xué)的一項(xiàng)研究中，筆者將光對(duì)行為的影響細(xì)分為交往模式、安全與識(shí)別、社會(huì)性活動(dòng)的特征、 擁擠感(一種壓力和不適的情緒)等[9]。比如促進(jìn)交往的環(huán)境因素包括：促進(jìn)交往的色彩包括橙色，而利于平靜和頭腦專注清醒的環(huán)境色彩由藍(lán)色、綠色提供，而由照明提供的良好的照度、照度均勻度以及顯色性，最終保障了這樣色彩的空間環(huán)境激發(fā)出兒童最積極的行為表現(xiàn)(圖15)。安全與識(shí)別由適宜的照度、柱面照度、照度均勻度來(lái)提供，畢竟兒童空間的最基本訴求是安全。另外人們有愛湊熱鬧卻因過度擁擠而焦慮的心理行為特征。采用局部照明同時(shí)降低空間整體勻質(zhì)照明，可以增加私密感而降低心理?yè)頂D的感受。國(guó)外的研究表明，光影響著兒童的行為、注意力，比如光的閃爍或反射光會(huì)吸引兒童注意力。[10]

圖15　不同色彩的完成面激發(fā)不同的兒童行為Fig.15　Different Finishing Arouses DifferentChildren’s Behaviors

4.2光與行為在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

為激發(fā)兒童積極的行為特征：比如安全、放松、積極交往等行為，照明設(shè)計(jì)師應(yīng)從量化設(shè)計(jì)的角度把控空間的良好照度、均勻度、半柱面照度，并運(yùn)用不同的環(huán)境比來(lái)控制光環(huán)境，從而適應(yīng)兒童空間不同的訴求點(diǎn)：此空間是需要兒童的集體活動(dòng)行為還是小范圍、更為私密的溝通行為？彼空間是需要兒童精神集中地完成認(rèn)知任務(wù)？還是可以令兒童短暫分心、小憩和松弛的所在？[10](圖16)

圖16　色彩光影令兒童短暫分心、小憩、放松Fig.16　Colorful Shadows Offer a TemporarilyDistracting and Relaxing Corner

5自然光

5.1簡(jiǎn)介

大量研究表明，自然光有助于增強(qiáng)兒童的活動(dòng)力。[11]Jago和Tanner在1999年以及之前一系列的研究表明，適宜的光環(huán)境對(duì)于成績(jī)的提高起著重要的作用。Benya在2001年就指出通過窗戶和天窗引入自然光，將對(duì)兒童產(chǎn)生積極的心理及身體的影響。在有無(wú)自然采光的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中表明，自然采光充分的教室中，學(xué)生的閱讀和數(shù)學(xué)能力都比無(wú)自然采光的教室中的學(xué)生高出20%以上。自然光的利用需要避免其危害的部分，比如過于刺眼的眩光，還有在空間中的視覺過渡問題等等。

如果仔細(xì)探討自然光本身，其特質(zhì)有以下幾個(gè)層面：太陽(yáng)在一天中的變化有位置的變化(這是光源位置高低和緊張程度的關(guān)聯(lián)性的基因密碼)早晚的低位置，都令人精神松弛，而正午的高位置，則令人精神緊張，精力集中。另外就是自然光物理特性在一天中的變化其實(shí)就是照度和色溫在一天中的規(guī)律變化。早晚的照度和色溫都很低，而正午的色溫照度值都達(dá)到最高。

5.2自然光在照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

國(guó)外的照明設(shè)計(jì)師的工作在建筑設(shè)計(jì)概念的初始階段就開始了，這樣的早期合作關(guān)系決定了照明設(shè)計(jì)師在國(guó)外建筑的自然采光控制方面很有話語(yǔ)權(quán)。但在國(guó)內(nèi)，這樣的早期合作并不多見，交付到室內(nèi)照明設(shè)計(jì)師手中的案子往往自然采光的部分已經(jīng)為既定狀態(tài)。但我們希望通過照明設(shè)計(jì)師對(duì)光的理解，能夠更廣泛和充分地傳達(dá)給建筑師，尤其是設(shè)計(jì)兒童空間的建筑師，傳遞自然采光對(duì)于兒童生理、心理、認(rèn)知、行為發(fā)展的巨大意義，從而期待新建的更多的兒童空間本身就能沐浴在陽(yáng)光之間(圖17)。但是對(duì)于已經(jīng)建成的兒童空間，自然采光并不能覆蓋每個(gè)空間，照明設(shè)計(jì)師可以利用對(duì)自然光特質(zhì)的把握，進(jìn)行自然采光的模擬，比如利用發(fā)光天棚的照明方式，并利用控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)發(fā)光天棚的照度和色溫，使全封閉空間中也可以感受到天光一天變化的節(jié)奏(圖18)。另外，也可以模擬日光通過格柵灑下的光影，來(lái)制造空間自然采光的感受(圖19)。

圖17　自然光空間Fig.17　Space withNatural Light

圖18　無(wú)自然采光中模擬自然光節(jié)奏Fig.18　Simulate NaturalLight Rhythm

圖19　模擬自然造影Fig.19　Simulate Natural Shadow

注：本文全部圖片引用自www.pinterest.com

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The Influence of Lighting upon Psychology of Children and How

to Apply It to Lighting Design

Guo Ning

(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)

Abstract：The psychological aspects of children include vision, emotion, cognition, and behavior. This essay addresses the influence of lighting (both artificial and natural light) upon psychology of children. Moreover, given the practice in lighting design, suggestions are provided on children’s spaces’ lighting followed by each piece of research finding, in order to boost the development of lighting design for children.

Key words:psychology of children; vision; emotion; cognition; behavior; natural light; artificial light

中圖分類號(hào)：X24

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.006