德国医院照明新概念——视觉定时照明

来源：中国之光网

发布：2025-05-06

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20世纪荧光灯照明流行的时代，德国照明行业丛书的第7分册就以“良好的医疗场所照明为题，阐述了德国医院，包括病房，实施间接光舒适照明的标准和技术要求^[1]。

进入21世纪以后，随着人们对于医疗保健和养生不断增长的需求，以及LED技术的发展，德国赫伯特·沃达迈股份有限公司（Herbert Waldmann GmbH & Co.KG，Waldmann）和其子公司瑞士德隆（Derungs，Swiss）公司于2019年共同推出一种适用于医院和养老院的人工光室内照明——“视觉定时照明（Visaul Timing Light，VTL）”。本文以病房照明为重点，介绍VTL的理念、方法和专家评价，为我国医疗照明的研发和推广提供借鉴和参考。

1 视觉定时照明

进入21世纪，人类面临的挑战是：如何优雅地老去？在生命的尽头，我们每个人都想尽可能长时间地保持独立和尊严。但是，认知或精神障碍（痴呆，即阿尔茨海默症或精神错乱）正在威胁老年人。全球每年约有770万例新的病例发生。到2025年，全球约有1.315亿的人可能受到影响。认知或精神障碍患者晚上的状态与白天完全不同。解决的办法之一是，采用专业的人工照明，用自然的昼夜节律为患者提供安全感。让他们的大脑在深度睡眠中恢复，做到正确地感知环境。

另一个挑战是，今后60岁以上的人到医院就诊会越来越多，60岁以下的人到医院就诊会越来越少。当老年人的感知和视力下降时，会严重影响到他们的独立性和活动能力。跌倒是老年人寻医问药最常见的原因，除了瘀伤和血肿外，15%的人还会严重受伤（头部受伤、骨折等）。导致老年人摔倒的外部原因往往与光线不足、眩光、阴影或不合适的衣服、鞋子有关，内部原因则往往是视力障碍，如图1所示。

黄斑病变

糖尿病视网膜病

青光眼

白内障

图1 与年龄有关的视力障碍

对付上述挑战的办法之一是采用专业的人工光室内照明，帮助患者正确地感知环境，缓解焦虑，提高对日常生活的参与。

1.1 照明理念

对人类来说，天然光和人工光均具有视觉、感情和生物三大功能^[2-3]，如图2所示。

图2 天然光和人工光对人类具有视觉的、感情的，以及生物的功能

因此，有效照明的3个原则是：

（1）在正确的地方，采用正确的照明。

（2）采用正确的色温和显色指数。

（3）在正确的时间，采用正确的照明，也就是采用“视觉定时照明”。

1.2 技术要求

1.2.1在正确的地方，采用正确的照明

室内照明有好有坏，如图3所示。

对视力下降的人来说，在光线不足房间里会感觉受到威胁，而其他的光线则会造成眩目，或产生令人困惑的阴影。重要的是要单独考察每个房间，综合考虑每个房间的主要用途、有效地利用天然光和人工光。

光线不足会产生不好的阴影，良好的照明可以消除阴影。图3的8个图形中，3个图形右下方有绿色的圆点，表示照明良好；5个图形右下方有红色的圆点，表示照明不良。

图3 不良的照明产生不好的阴影

不良的室内照明，如图4所示。

（左）（右）

图4 不良的室内照明

图4（左）显示室内100%的直接照明。由于光源集中、光线紧凑，地面上会出现令人不安的像水面一样的反射眩光，还会出现阴影。此时，黑暗的部分引发焦虑，让人不安。平躺的人将会直接看到光源，产生眩目。

图4（右）显示室内100%的间接照明。由于光线大量发散，对比度会变差。还有，房间的某些部分会太亮，某些部分会太暗。

良好的室内照明，如图5所示。

（左）（右）

图5 良好的室内照明

图5（左）显示直接光和间接光的室内照明。由于光线的发散和分布处于最佳状态，房间明亮、阴影很少。在床上平躺的人看不见光源，感觉不到眩光。均匀的照明让房间变得温馨，增加了安全感。

图5（右）的双光（直接光和间接光）室内照明系统中，增加了检查灯、阅读灯和单独的控制开关。该系统提供VDI/VDE 指南 6008-3推荐的照度值，满足老年人需要的照度，该照度值是年轻人所需照度的4倍。

1.2.2 采用正确的色温和显色指数

照明是一种设计工具。它给我们的生活带来维度、材质和颜色，也会影响我们对房间的感知，例如是否良好和安全。

色温用来表示光源的颜色，以铂金制成的黑体作为比较对象。当它被加热到一定温度以后，会呈现特定的颜色。从最初的深红色，然后是红色，后来是橙色，然后是黄色，再然后是白色的，在非常高的温度下是浅蓝色的，如图6所示。

图6 黑体被加热以后的温度（K）和颜色变化关系图

光源的另一个特征是显色指数R_a。R_a值为100意味着对颜色的感知与在天然光中完全一样，意味着一个物体的所有颜色都可以被识别出来——观察者认为它们是“天然的”。显色指数取决于人工光的光谱组成，即光源的类型和质量。也就是说，被照亮的物体的颜色，取决于照明所采用的光线的光谱成分：冷白光会突出物体的蓝色、紫色和绿色，暖白光会突出物体的红色、黄色和橙色。

色温相同的光源可以具有不同的显色指数R_a。例如，采用不同光谱的人工光照明，同样的皮肤会呈现不同的颜色。

如果要求室内的花朵显现天然的色彩，人工光就需要有较高的、尽量接近于100的显色指数Ra

1.2.3 在正确的时间，采用正确的照明

对于生物激活，建议人们的身体最好是早上短暂暴露在远高于标准要求的光照条件下；晚上则是慢慢地转用小于3300 K的暖白光和明显较低的照度。从生物学的角度来看，暖白光对人体有机体有放松的作用，而冷白光则使我们更加活跃^[4]，如图9所示。

图9 人体活跃（蓝色）和放松（红色）曲线与日光色温关系图

生物激活的原理是，皮质醇和褪黑激素的产生，与直接照在人眼视网膜上的日光的多少有直接的关系。皮质醇和褪黑激素的运行周期是相反的：天亮的时候，短波光谱的日光引发皮质醇（蓝色）在体内产生，大量的日光又使它在血液中的浓度在上午9点左右达到峰值，然后又稳步下降，如图10所示。褪黑激素（红色）的产生从晚上开始，其水平在凌晨3点左右达到峰值。

图10 日光对人体的影响

图10显示，光不仅能让我们看见周围的一切，还能影响到我们的生活方式。它引导生物过程，并设定我们的睡眠—觉醒节奏，其中褪黑激素（“睡眠激素”）和皮质醇（“压力激素”）起着重要的作用。短波长的可见光会引起皮质醇水平上升，抑制睡眠褪黑激素的产生。因此，我们的睡眠—觉醒状态会受到日光的显著影响。问题很明显：大多数人每天大约90%的时间都在人工光照明的封闭房间里度过。所谓“正常”的人工光全天都在向我们的身体发送同一种类型的光，在错误的时间里有太多的光来扰乱我们的自然睡眠模式，就会导致不适、疲劳和生产力的下降。

向大自然学习，用“以人为本照明”（Human Centric Lighting，HCL）方式重现天然光的特性，视觉定时照明VTL就是这样一种照明管理系统。

VTL会自动改变间接光照明的强度和颜色来模拟天然光从早到晚变化的全过程。明确地按时间进行控制的曲线来自科学的发现和评价。光的颜色在6500 K（冷白光，充满能量的）和3000 K（暖白光，放松的）之间变化。这个过程最接近天然光。它刺激身体自身的代谢过程，以一种自然的方式支持健康和恢复，如图11所示。

VTL将会惠及所有的人。国际研究和来自实际经验的报告证实了“以人为本照明（Human Centric Lighting，HCL）^[5]”的效果。难怪越来越多的养老院和卫生设施中的设计概念都包含了“生物有效照明（Biologically effective light）”。使用以人为本照明有很多好处：

对于医院的患者和居住者来说，VTL可以弥补天然光的不足，防止情绪波动甚至抑郁的发展。通过改变一天中不同时间的光强和光色来稳定昼夜的节律，对痴呆患者特别有帮助。VTL帮助平衡一整天的活动和休息阶段，保持昼夜节律的连续性。当昼夜节律的进展在一天中得到控制时，它会引起全面的积极反应。一般来说，不管是白天还是晚上，积极乐观的患者和居住者的感觉都非常好。由于夜晚能够获得充分的休息，身心健康都能得到改善。

还有，VTL帮助老年人获得安全感和方向感。令人特别满意的是，它带来了极低的跌倒率[^6]。

对于医院的护理人员来说，提供符合和支持身体内部时钟的生物动力照明（biodynamic lighting）可以改善他们的健康状况。在正确的时间段支持活动和休息，可以基本平衡睡眠/觉醒周期，减轻工作压力。由于照明不良带来的眼睛疲劳和头痛很少发生，护理人员感觉到极其放松。还有，与感觉舒适的人一起工作，所有的人都会感到更满意、压力更小。

对于医院的管理人员来说，由于室内设计、特别是项目的升级改造带来了巨大的预期价值。表现在员工缺勤和损失的天数变少了，员工的忠诚度和积极性增加了。通过为老年人、特别是为认知障碍患者使用了符合基本需求的照明系统，不仅让医院的全体人员都得到了护理，还提高了医院的声誉。

图11 病房采用VTL效果图

1.3 VTL的应用

1.3.1 VTL床头壁灯

供病房使用的VTL床头壁灯，在床面高度的水平面上，形成从床头到床脚、照度为1000 lx、照度均匀且照明范围清晰的检查照明，如图12所示。VTL床头壁灯的独特设计，能够避免检查照明的灯光对邻床的患者造成干扰。

图12 VTL床头壁灯检查照明功能示意图

VTL床头壁灯具备常用照明、检查照明、阅读照明和夜晚照明的四合一照明功能，有关的技术说明和照明效果如图13所示。

图13 VTL床头壁灯“四合一”照明功能、技术说明和照明效果图

VTL床头壁灯的造型简洁明快，厚度仅为20 mm。不仅可以无缝融入房间背景，还可以增加室内的装饰效果。它的“四合一”照明功能可以通过开关单独切换，也可以接入DALI智能照明系统进行自动控制。

1.3.2 各型VTL照明灯具的布置和效果

目前，可供医院选用的VTL照明灯具有床头壁灯、普通壁灯、天花吸顶灯、悬吊灯、落地灯、台灯等多种型号和款式。德国医院局部及其照明灯具的布置和效果如图14所示。图14中，护士站采用天花吸顶灯，病房采用床头壁灯和落地灯，洗澡间采用天花吸顶灯和普通壁灯，右侧的餐厅采用圆环形悬吊灯，走廊采用条形壁灯等等。

图14 德国医院局部及其VTL照明灯具布置图

2 专家评价

2.1 光对我们所有的人都至关重要

德国卫生部议会国务秘书乌尔里克·弗拉赫（Ulrike Flach）指出：

光对我们所有的人都至关重要。它影响我们的激素平衡，调节我们的睡眠/觉醒节律，并参与重要维生素的产生。它可以帮助创造幸福感，并对我们的情绪产生影响。光促进健康，影响身体功能，塑造我们的精神状态。

光是健康生活方式的一个因素——户外活动是利用天然光最好的地方。但当然也需要防止过多的辐射，因为过量的辐射会产生负面影响。特别建议谨慎对待气候变化对环境的影响。对于待在室内的人来说，推荐使用日光和人工光智能组合的照明。

当一个人生病或依赖护理时，光就变得特别重要，因为它可以促进愈合过程。例如，对新生儿黄疸和某些皮肤疾病进行光治疗。对于长期卧床或长期住院护理的患者，正确使用光可提供有价值的健康支持。对于老年人，特别是退休的或养老院的居民，良好的照明可以提供更好的昼夜节奏，提高幸福感。

工作中正确的照明有助于避免事故，从长远来看，有助于健康地生活。因此，光在职业健康和安全中起着重要的作用。这尤其适用于卫生保健部门中需要满足特殊要求的工作场所。从手术室和恢复室到检查和治疗室，不同的房间功能需要不同的解决方案。也就是说，专家应确保为这个场合设计和提供合适的光线。对照明技术研究结果的认识在这里起着重要的作用，符合规范要求的知识是必要的。跨学科的合作，例如医生、生物学家、建筑师、照明设计师、工程师和研究人员之间的合作，也是一项资产。

最佳地使用天然光和人工光对我们所有人都至关重要，因为它不仅直接影响着我们的健康，还特别地影响到医疗保健领域的病人和工作人员的健康。

2.2 视觉定时照明概念是照明治疗的基石

德国科隆圣玛丽恩医院医学博士拉尔夫-约阿希姆·舒尔茨（Ralf-Joachim Schulz）教授，在名为《在精神错乱/痴呆单位的临床环境中的生物有效照明》的经验报告中指出：“视觉定时照明概念是照明治疗的基石，成为改善痴呆病房环境的整体方法。通过稳定昼夜节律，白天为患者提供充足光线的同时，也为夜晚清爽的睡眠做好准备。以这种方式再加上一些其他的方法，我们希望使用照明来减少精神错乱的风险，并为痴呆症患者提供自然的支持。”

2.3 生物照明管理方式对人有积极影响

德国阿尔特普托和纽布伦登堡治疗护理中心的格德·贝克尔（Gerd Bekel）在名为《生物照明管理方式已经成为‘丰富的环境’的概念之一》的文章中说：

“我们可以看到生物照明管理方式对帕金森病和其他神经退行性疾病患者的个人症状有直接影响。此外，我们还发现生物照明管理方式对所有来我们这里需要得到照顾的人都有积极的影响。这尤其表现在全天的健康和下午的警觉性上。在我们的痴呆症患者中，我们注意到他们几乎没有漫无目的地四处走动。由于生物动力照明的广泛使用，我们这里不存在黑暗的角落或走廊。在那些只是偶尔来，或者已经很长时间不来我们医院的客户中，我们经常会注意到大量的疲劳、躁动和宿醉综合症。”

3 结束语

视觉定时照明VTL以一种特殊的人工光室内照明方式，在照度、色温和昼夜节律变化方面全面模拟天然光，不仅可以为病房内的认知障碍和精神障碍患者提供个性化的照明，还可以为医院内的全体人员提供服务，全面提高医疗行业的幸福感。

德国标准DIN SPEC 67600^[7]将VTL表述为生物有效照明（Biological Effective Illumination）或以人为本的照明(HCL)；德国从事VTL的人员称呼自己为生物动力照明(Biodynamic Lighting)专家，进行生物动力照明管理；中国专家则描述为“改善节律与情绪的健康照明^[8]”等等，不同的表达可能指向同一个标的，也可能有更深的含义。有待进一步探讨。

致谢

感谢德国Waldmann公司生物动力照明专家迈克尔·多瑟(Michael Doser)和沃达迈灯具制造（上海）有限公司（Waldmann Lighting (Shanghai)Co.,Ltd.）销售经理Molly Jiang提供参考文献。

参考文献

[1]Sainer Werbeagentur GmbH.Good Lighting for Health Care Premises,No.7,Information on lighting applications[M].Fördergemeinschaft Gutes Licht(FGL).

[2]Herbert Waldmann GmbH & Co.KG.Light for Care and Health,Room Light[R].2019.

[3]徐俊丽,郝洛西.医院建筑健康光照环境研究——以病房为例[J].华中建筑,2019(12):63-67.

[4]Light Agentur,Bonn.Light as a Factor in Health,07,licht.wissen(2012)[M].licht.de,Frdergemeinschaft Gutes.Licht[2024-09-05].http://www.all-about-light.org/en/publications.

[5]Herbert Plischke,Matthus Linek,Johannes Zauner.The opportunities of biodynamic lighting in homes for the elderly[J].Current Directions in Biomedical Engineering,2018,4(1):123-126.

[6]Waldmann.VTL-Visual Timing Light,Biodynamic Light for Health & Care[R/OL].[2024-09-05].https://www.waldmann.com/utforska/the-light-of-health/human-centric-lighting/vtl-health-care.1eb.sv.html.

[7]DIN.Biologically Effective Illumination-Design Guidelines:DIN SPEC 67600[S].

[8]郝洛西,曹亦潇,汪统岳.旨在节律和情绪改善的健康照明研究与应用[J].灯与照明,2019,43(1):6-10.

作者：陈海生，蒋乃群(深圳市创先照明科技有限公司)

原文刊登于《中国照明电器》2025年第2期

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