M-EDI, EML, CAF, 与 CS

照明行业现已认识到光对健康和昼夜节律产生的非视觉影响，并推动在不同应用场景中开发用于优化黑视素照明的标准化指标。其中使用最广泛的两项是 M-EDI 和 EML，二者均用于衡量光的生物学影响，尤其是约 480 nm 的蓝光波段。



什么是 M-EDI（黑视素日光照度）？



国际照明委员会（CIE）推荐了一项名为 M-EDI 的昼夜节律指标。该指标用于量化某一光源所提供、能够刺激视网膜中基于黑视素的感光机制的光照暴露量，其基本计算方法与 EML 相同。 该指标用于确定在产生相同生物学效应的情况下，所需的日光照度水平。关键区别在于，M-EDI 的数值以 CIE 标准光源 D65 对应的照度来表示，即对内在感光视网膜神经节细胞（ipRGCs）产生相同刺激的日光照度。因此，M-EDI 可通过将 EML 数值乘以 0.9063 的系数进行换算。

推荐水平日间：>250 M-EDI；夜间：<50 M-EDI



什么是等效黑视素照度（EML）？



另一项关键指标是 EML，该指标由 WELL 建筑标准 引入并推广。与 M-EDI 类似，EML 用于衡量光光对昼夜节律的有效性，但其以 lux（照度） 表示，并经过修正以考虑含黑视素的内在感光视网膜神经节细胞（ipRGCs）的敏感性，而非传统基于锥体细胞的明视觉反应。

传统的 lux（照度）衡量的是人眼感知到的亮度，而 EML 则对该测量进行了调整，以反映光对昼夜节律系统产生的生物性（非视觉）影响。EML 使照明专业人员能够评估光源刺激黑视素受体的有效性，而这些受体对于调节人体生物钟至关重要。

WELL v2 标准 建议在早晨至少提供 4 小时的 EML 照明，以有效同步昼夜节律。这种光照暴露有助于支持健康的睡眠—清醒周期、提升认知功能，并增强情绪调节能力。

建议范围: 日间：>150 EML；夜间：<50 EML

在 M-EDI 与 EML 之间的选择通常取决于应用场景。M-EDI 源于科学标准化，广泛用于科研和技术标准；而 EML 更侧重于实际应用，直接关联健康成效以及 WELL 建筑认证。

什么是昼夜节律作用因子（CAF）？

人眼中包含多种类型的视神经细胞，其中有一类并不负责视觉信息的处理，而是对光刺激产生反应。当光进入眼睛时，这类被称为内在感光视网膜神经节细胞（ipRGC）的视神经细胞会触发非视觉性的生物效应，并显著影响褪黑激素和皮质醇等激素的分泌。

当 ipRGCs 暴露于高频率、高能量的光线时，会抑制人体褪黑激素的分泌，使人感到清醒和充满活力；相反，当暴露于低能量光线时，褪黑激素水平会逐渐升高，使人感到放松并产生睡意。因此，光是影响人体昼夜节律的重要外部因素。

Gall 和 Bieske 提出了昼夜节律作用因子（CAF），作为衡量光对人类健康与福祉所产生非视觉效应的指标。CAF 用于描述光源如何影响昼夜节律系统，而该系统调控睡眠、警觉性以及认知表现等关键生理过程。该指标有助于照明设计师理解特定光照暴露如何影响昼夜节律系统，并促进昼夜节律的调节。

CAF 被定义为影响昼夜节律系统的光量与对视觉有用的光量之间的比值，其计算基于光源所发出的光谱分布。推荐的 CAF 数值会因一天中的时间而有所不同：白天通常更适合较高的 CAF，以增强警觉性和认知功能；而在傍晚和夜间，较低的 CAF 更有利于放松并为入睡做好准备。CAF 数值越高，对褪黑激素的抑制作用越强。

与相关色温（CCT）相比，CAF 在预测光对褪黑激素抑制效应方面是一项更为准确的指标。初步研究表明，CAF 可能是研究光对人体生理影响时更可靠的指数。

Gall 提出了不同活动、昼夜节律作用因子（CAF）与光源色温之间的理想组合关系，如下图所示。

什么是昼夜节律刺激（CS）？

昼夜节律刺激（CS） 指标由照明研究中心（Lighting Research Center, LRC）的研究人员开发，用于量化光对急性褪黑激素抑制的影响，这是昼夜节律系统激活的重要标志。CS 基于光的光谱、强度和暴露时间，评估光对人体昼夜节律系统的作用。

与 CIE（M-EDI） 和 IWBI（EML） 提出的指标不同，CS 指标不仅考虑 ipRGCs 的作用，还纳入视杆细胞和视锥细胞在光引发的非视觉生理反应中的贡献。值得注意的是，CS 指标解决了人类昼夜节律系统中的次加性（subadditivity）这一根本问题。该指标基于其抑制褪黑激素的能力，用于说明在一小时内，特定光照水平和波长对昼夜节律系统的刺激效果。

CS 值的范围介于 0（无生物效应）到 1（最大激活）之间，其计算基于视网膜中含黑视素的感光受体细胞的响应特性。这些细胞调节褪黑激素的分泌，并影响如睡眠—清醒周期和警觉性等生理功能。

通过实时测量 CS 值，使用者可以准确评估其光环境是否符合人体自然的昼夜节律需求。例如，白天较高的 CS 值（推荐范围：0.3–0.7）有助于提升警觉性和认知表现；而在夜间，CS 值应控制在 0.1 以下，以避免抑制褪黑激素并引发睡眠干扰。这使 CS 指标在优化动态照明系统方面尤为重要，例如应用于工作场所、医疗机构和住宅环境中的昼夜节律自适应照明解决方案。