无窗空间的仿天然光环境，到底怎么做才有效？

你有没有过这种体验——坐在朝北或无窗的工位上，一整天分不清外面是晴是雨，到了下午三四点就开始犯困，明明没干啥重活，却总觉得闷得慌。

这不是你矫情。越来越多的研究证实，长期缺天然光，会让人的昼夜节律乱套、情绪走低、工作效率掉档——褪黑素和皮质醇分泌失调，睡不好，白天也醒不透。

问题是，城市越建越密，核心筒、地下层、内区办公室这种“无窗空间”只会越来越多。既然开不了窗，能不能用人工光“骗”过眼睛和身体，造出一个接近天然光的环境？

哈工大（深圳）光因实验室（iLLab）最近在这一课题上取得了重要进展。他们不仅提出了一套系统的解决方案，还在全国大学生竞赛中拿到了奖项。今天我们就来详细讲讲这两件事。

（引文格式：刘柏宇, 苏航, 张建秋, 等. 仿天然光环境要素及其在无窗办公空间循证照明设计应用[J]. 照明工程学报, 2026, 37(2): 136-146.）

很多人以为“仿天然光”就是买个全光谱灯泡、色温跟着时间变一变。其实远不止。研究团队把人工光要模仿的对象拆成了三层信息通道：

第一层是物理要素：照度、色温、光谱——这是光“本身”长什么样。

第二层是景观要素：有没有窗景、蓝天、云——这是光“从哪来”的视觉信息。

第三层是时间变化要素：一天里照度和色温怎么走——这是光“什么时候”该强该弱。

这三块分别对应“光源—传播—照射到物体”的全过程。只做其中一块，只能算“像一点”；三块一起动，才谈得上“沉浸”。

02.三级方案：从“能看”到“以假乱真”

论文挑选了深圳联合工社一个19平方米的典型无窗办公室做改造对象。原空间只有4盏嵌入式射灯加暗藏灯带，桌面平均照度才250勒克斯，而且分布不均匀。团队按要素堆叠，做了三级递进方案：

基础级的目标是先解决“压抑感”。他们换上LED面板灯矩阵加边缘柔光带，把桌面照度拉到650勒克斯，色温固定在4000开尔文。同时在墙上挂一块2100毫米乘1200毫米的电子屏当“人造窗景”，显示静态画面。这一步只动了景观要素，算是“有个窗户的样子”。

中级的做法是给光装上“生物钟”。在基础级的基础上加入动态变化：早上照度500勒克斯，中午700勒克斯，傍晚回到500勒克斯；色温从3000开尔文逐渐升到6000开尔文，再回落。人造窗的画面也从晨光切到夕阳。这一步引入了物理和时间变化双要素，开始对接人体节律。

高级的方案是让太阳“动”起来。他们在中级基础上再加入“太阳晴空灯”——不光色温照度会变，还能模拟太阳位置在西、北、东墙面上游走，局部照度可以冲到2000勒克斯以上。窗景、灯带、晴空灯三者联动。三要素全部到位，算是“把一天的天光搬进屋”。

03.数字不会说谎：相似度做到了90%以上

光说“感觉更自然”不够硬。团队用DIALux evo软件建模，拿均方误差（MSE）当尺子——把原空间、三级方案和真实的天然光环境的伪色照度图做像素级比对，MSE越小说明越像。

结果相当震撼！原空间的MSE全部大于等于220，与天然光的相似度只有38.7%到54.4%，基本属于“两个物种”。

基础级方案的MSE（均方误差）降到117到179之间，相似度提升到62.9%到75.6%。

中级方案的MSE（均方误差）进一步压缩到59到127，相似度达到73.7%到87.6%。

而高级方案的表现最为出色：所有时间点的MSE都不超过85.56，相似度达到了82.3%到93.9%。在中午12点晴天那一档，MSE（均方误差）甚至压到了29.46，相似度突破90%。

换句话说，这一套三要素联动的方案，已经能把无窗办公室的光分布“捏”到和真开窗差不多的程度。

04.这项研究的价值在哪里？

论文自己总结了三个核心结论，但往外推一推，价值其实更大。

当然，论文目前还是数字模拟验证阶段。真人坐进去是不是真的睡得更香、活儿干得更顺，还得等后续的人因实测跟上来。但至少方向上，这条路已经踩实了一步。

05.大一新生把方法学扛去了竞赛现场

几乎在同一时间段，光因实验室的另一支队伍在全国大学生电子商务“三创赛”哈工大（深圳）校赛中获得了二等奖。这个项目的名字很有画面感，叫做《蓝天白云带回家——新概念像素级仿天然光照明系统》。

几个细节很有意思。团队成员全是2025级的大一新生。队长赵语凡，队员钱思睿、余姝睿，都来自基础学部。指导老师有两位：一位是哈工大深圳的杨彪，另一位是深圳市犇拓电子的张建秋。值得注意的是，张建秋同时也是前面那篇论文的作者之一，他代表了企业端的产学研对接。

苏航那一代的研究者把“仿天然光”做成了三要素加三级方案加MSE验证的方法学闭环，用晴空灯加动态色温加窗景联动的路数，实现了90%以上的相似度。

赵语凡这一代的学生接过来做“新概念像素级仿天然光照明系统”。“像素级”这三个字值得品味——它暗示的方向是从上一代的“区域级或灯具级模拟”向“单点精细控制”迈进，精度更高，也更适合往产品化和电商化方向推广。

06.无窗空间的下一站

回到开头那个痛点：地铁站、地下商场、核心筒办公室、老旧楼内区，甚至潜艇舰船——天然光照不到的地方，清单很长。

光因实验室目前交出的进度是这样的：方法学层面已经完成，三要素加三级方案加MSE评估，论文已经发表；精度升级层面正在推进，像素级系统已经在三创赛中获得认可；产学研层面已经接上，张建秋代表的犇拓电子这条产业线已经开始运转。

剩下的环节是人因实测。论文自己也承认，目前还是数字模拟验证，真人坐进去睡得香不香、效率高不高，还需要后续研究来确认。但方向已经踩实了，无窗不等于不见天日，关键是你想不想把天光“像素级”地搬进来。