为了弥补非视觉照度传感器的空白，实现便捷精确的量化光源非视觉生物效应强弱。通过对视觉照度传感器设计分析，给出了免真空镀膜的非视觉照度传感器设计可行的详细步骤。利用青蓝色QB21与QB5、黄色LB9与LB16四种滤光片叠加组合成修正滤光片组，与LXD44MQ硅光电池组合为非视觉照度传感器。实验结果表明: 自主设计的免真空镀膜非视觉照度传感器理论相对响应光谱与节律作用函数相比，380 ~780 nm面积、半峰宽、峰值波长相对偏差分别为: 16.27%、11.36%、3.90%; 匹配误差为11.34%; 通过对色温范围2032 ~6632K的6种光源实测分析，平均相对误差为2.63%。研究结果证明该自主设计的免真空镀膜非视觉照度传感器方法可行，研究可为光生物安全照度传感器的研发提供参考。

为分析白光LED的光-电-热特性及其变化, 在热沉温度和驱动电流可控的条件下, 测试了温度、电流对白光LED光谱分布的影响, 建立了白光LED光功率和光谱蓝白比(蓝光光谱光功率与白光光谱光功率的比值)预测模型。相关性分析显示光谱蓝白比、色温及司辰节律因子之间高度相关, 光谱蓝白比与色温、光谱蓝白比与司辰节律因子均存在线性关系, 表明由光谱分布变化预测光谱色温漂移及其非视觉生物效应的可能性。实验结果表明, 白光LED光功率、蓝白比、色温及司辰节律因子的预测值与实测值吻合较好, 最大预测误差分别不超过4.22%、1.54%、1.31%和2.15%; 同时, 白光LED光谱蓝白比可作为一种有效手段, 用于预测光谱色温及司辰节律因子, 进而评估其光学特性和非视觉生物效应。

研究了照明光环境对不同年龄人群的光生物效应定量评价方式。从光照转换角度提出了一种考虑不同年龄人眼透射谱、瞳孔直径以及受光面积的节律因子模型, 选取3种不同色温（3 000, 4 000, 6 000 K）的白光LED光源, 在同种照度500 lx下实验测试其光谱分布, 并对提出的节律因子进行计算, 与之前标准中考虑年龄的修正因子方式进行了线性拟合对比分析。结果表明：在相同色温下, 随着年龄的增大, 节律因子值逐渐减少; 而对于相同年龄, 随着色温的增大, 节律因子是变大的, 此种规律与其他研究人员得出的实验结论一致。从线性拟合相关度上来看, 三种色温下两种考虑年龄的节律因子的直线相关度分别为0.958 08, 0.958 33, 0.957 22, 具有较高的相关性。较之于标准中的考虑透光谱方式, 本文提出了另外一种考虑不同年龄人眼差异的光生物效应评价方式, 尝试对人眼模型的透射谱进行绝对而不是相对效应的考虑方式。

基于瞳孔收缩分析研究低照度LED光对人的非视觉效应。选择10名受测者、6种彩光LED和5种低照度, 进行瞳孔受光反射实验; 实验全程用红外视频记录仪拍摄, 由基于OpenCV开发的程序完成瞳孔大小的计算。结果显示: 在同一照度水平下, 蓝光波段光源非视觉效应最为显著, 瞳孔稳定收缩率和恢复收缩率随着光源波长向短波方向偏移而增大; 在同一光源下, 瞳孔稳定收缩率与恢复收缩率随照度加强而增大, 并且在10~70 lx间两瞳孔收缩率存在线性相关, 相关系数均大于0.95; 两瞳孔收缩率分别与生物节律因子存在线性相关, 表明用瞳孔收缩率能较好表征非视觉生物效应的大小。