别再空喊蓝光防护，年轻人要懂点科学？办公室一般装多少个灯

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别再空喊蓝光防护，年轻人要懂点科学

2022-11-04    

   作者：蔡建奇  

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　　随同半导体照明手艺的快速生长，以 led 光源为焦点的照明和显示产物已在市场上获得快速普及，若是说在蜡烛、油灯、白炽灯甚至节能灯时代，人类对于光的需求和控制尚只能以照亮、看清为基础，LED 的泛起，让我们不需再被动顺应地削足适履，而可以自主设计种种我们所需要的光谱能量漫衍(SPD)、调整种种我们所需要的光强，从而自主缔造出知足我们人类需求的光——正是基于这些手艺的实现，以人为本的照明——康健照明成为全球关注的重点。

　　针对康健照明基础研究的简要探讨

　　与传统照明更多地聚焦于产物物理性能差异，康健照明的研究是以光对人的影响研究――光致人体生物机理影响为基础，在传统照明基础上聚集了医学、生物医学工程、人因学、人工智能等多学科跨领域研究，以定量化的光生物影响机理为准绳，行使心理指标与物理指标的匹配模子通过智能控制的手段设计并实现以人为本的照明。

　　眼睛、大脑和皮肤是光对人体影响的主要器官，现在已明确的对人体发生影响的灯具指标包罗光谱能量漫衍、色温、显色指数、照度、亮度、频闪、眩光以及配光曲线，凭证其对应关系我以为可以总结为五大研究重点：

　　其一是光谱能量漫衍对于人的视觉、非视觉、脑功效、皮肤及代谢系统的关联机制研究，通过这一研究我们可以精准地研发设计出“康健”光谱，确定有益的色温转变局限，匹配顺应的颜色质量系统。

　　其二是在此研究基础上以一样平凡人体受光照的器官的有用接触面积为工具，研究人体光生物周期最佳曝光量，通过这一研究我们可以凭证人体特点设计出知足康健需求的、聚集了光谱能量漫衍+ 色温+ 光强等多指标的时间周期转变曲线。

　　其三是从光的偏向性特征出发，以视觉影响为主要偏向，研究漫射、直射、反射、偏振对于光环境的影响，从而在水平平均度和垂直平均度上提升环境空间的光漫衍，在有用降低眩光的同时知足人的视觉和脑力负荷需求。

　　其四是针对频闪——占空比问题，研究频闪对于视觉系统和脑功效的影响，确定知足人体康健需求且兼顾性价比要求的频闪指标。

　　其五就是在以上四个方面研究的基础上，针对差异场景、模式等需求，以光生物机理研究为基础实现对人体危害最小的光诱导和光胁迫的功效。

　　想实现这个目的需要以科学、务实的态度，通过大样本量的人因实验、动物实验甚至细胞分子学实验才气真正有用解读出光对人体生物机理的短、中、耐久影响。

　　蓝光的光生物影响简述

　　通常我们将波长局限在(400-500)nm 的光线称为蓝光辐射，其对人体的心理影响主要包罗人眼和皮肤两个方面：

　　对人眼的影响

　　① 对人眼视觉的影响

　　眼睛是人最主要的感受器官之一，它的组织十分庞大，且自身修复能力较弱，容易受到光学辐射危险，导致光损伤。通常将光损伤分为三类：热损伤、机械损伤和光化学损伤。

　　其中热损伤是指由光辐射所发生的热量导致温度上升使得眼组织内的种种卵白质因素发生变性而发生的损伤，多数由红外辐射导致;

　　机械损伤则是指人眼在极短的时间内接受强光照射使得眼组织在袭击下发生瞬间的转变而发生的机械性的损伤;

　　光化学损伤则是一定光强下、特定光谱的光辐射在与人眼中的细胞和卵白质发生光化学反映造成的损伤，如黄斑变性和白内障等。在视网膜光损伤中，化学反映起着相当主要的作用，现在普遍热议的蓝光对人眼可能造成的损伤就属于光化学损伤。

　　我们的研究发现人眼对(400~440)nm 波段局限内的蓝光辐射耐受较低，其中尤以 430nm-440nm 周围的损伤耐受阈值最低，其耐受的等效照度约即是280 lx，而在445nm 以上波段，人眼视网膜的耐受阈值呈大幅度上升，等效照度超1500 lx以上。

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　　我们一样平常生涯中所用到的 LED 光源多是以(450-500)nm 为峰值光谱的白光 LED，在通例照明条件下，其照度一样平常不跨越1000 lx，对其光谱能量漫衍举行剖析可以发现其中波长在440 nm 以下的辐射能量一样平常占总辐射能量的25% 以下(低于人眼视网膜的耐受阈值)，因此我们通例使用的以(450-500)nm 为峰值光谱的LED 照明光源对人眼的短期损伤基本是不存在的。

　　国际照明委员会(CIE)于今年3月份揭晓了关于蓝光危害的态度声明，在声明中明确指出：LED 等白光灯具，通常会包罗与蓝光危害相关的光。看起来“偏冷光”的灯或高色温的灯，相对于“偏暖光”或低色温的灯而言，可能包罗更多蓝光因素。

　　通例照明中白炽灯和 LED 灯中，相同色温的灯具其蓝光危害曝光极限是相同的。适用评估解释，在合理可预见的使用状态下，灯具是不会超出蓝光危害曝光极限的。此外，这种灯具的蓝光曝光水平经常是低于观视蓝天时的曝光水平的。

　　②蓝光对人眼非视觉的影响

　　蓝光的非视觉效应是指蓝光对人体生物钟、睡眠质量、警醒性和情绪等发生的影响。日有四序交替，月有阴晴圆缺，就是在这样的日月转变中形成了我们的心理节律。

　　研究发现(450-480)nm 波段局限内蓝光辐射对褪黑素的排泄有抑制作用。褪黑素(melatonin，MT) 是一种主要由松果体排泄的吲哚胺类激素，可以控制人体的睡眠。

　　因此 LED 照明光源中的蓝光因素可以通过抑制褪黑素的排泄，对人体的心理节律发生影响，但这种非视觉效应影响与光强呈正相关，可能存在触发光强阈值。

　　对皮肤的影响

　　皮肤作为人体最大的器官，时时刻刻处于光照环境下，日光辐射所导致的皮肤损伤所涉及的局限普遍, 包罗急性的晒伤反映，局部及系统性免疫抑制，耐久慢性频频接受日光辐射所致的皮肤光老化及皮肤的恶性肿瘤等。

　　有研究称蓝光照射会使皮肤发生氧化应激反映，和烟草、空气污染、紫外辐射一样会对皮肤发生负面影响。为了定量评价蓝光辐射给皮肤带来的危害，本课题组通过 HFF-1 人皮肤成纤维细胞 / HaCaT 细胞(人永生化表皮细胞)的细胞活性检测实验对皮肤的蓝光光损伤睁开了研究，实验中接纳峰值为420nm、辐照度为 15W/m2 的蓝光光源对细胞举行连续3 小时的照射后，对其细胞活力举行检测。

　　与此同时，行使玄色素细胞(A375)培育基对光致色素沉积的问题睁开了研究。实验效果发现(400-440)nm 波段局限内的蓝光辐射会导致皮肤光老化和色素沉积。

　　相宜人眼的光照需求探讨

　　1、照度

　　照度是指单元面积上所接受可见光的光通量，用来示意光照的强弱和物体外面积被照明水平的量，单元为勒克斯(lx)，是用来举行光学性能评估的主要指标。

　　在现有的国标中，对于桌面水平照度的要求基本为> 300lx，该指标是基于ISO 8995-1：2002《事情场所照明要求第一部门：室内照明》的照度要求。然则不能忽视的是 ISO8995-1 对于照度的要求是基于白种人即高加索人种的心理特征制订的，而属于东亚蒙昔人种的中国人群在心理特征上与高加索人种存在着显著的差异，高加索人种的瞳孔巨细约为6mm~8mm，而中国人的瞳孔巨细约为3mm~5mm，此外作为黄种人的中国人色素耐光性远高于白种人的色素耐光性，因此我们眼瞳孔的入光量相较于白种人的需求更高。

　　我们的研究发现，500 lx~750 lx 的桌面照度是最适于中国人眼的心理特征的。视觉的形成历程是人眼在吸收到视觉信号后，在视网膜成像，刺激视网膜上的感光细胞，发生神经感动，沿着视神经传到大脑皮层的视觉中枢，经视皮层识别和处置。

　　视疲劳源自视觉信息处置时代视觉系统各器官的协同性功效响应，当视觉成像不清晰时，大脑会发出指令通过视神经控制睫状肌举行调治。举行视觉作业时，照度/ 光强的不平均会导致人眼需要举行分外的调治，使人眼视疲劳加剧，因此桌面照度的水平平均度应不低于0.8。

　　2、亮度

　　亮度是指单元面积上的发光强度，单元是坎德拉/ 平方米(cd/m2)，是包罗光强度和光偏向的光度学指标，指人眼从一个偏向考察光源，在这个偏向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比， 因此，相较于照度而言，亮度更能准确地反映光照入眼的情形。

　　在实验中我们发现当桌面亮度大于80cd/m2 以上时，人眼的视觉康健恬静度更优。视觉作业时的旁观角度是多种多样的，为了有用地缓解视疲劳，保障视觉康健，应保证亮度的平均度不低于0.8。

　　3、色温局限

　　当某一光源的色品与某一温度下的完全辐射体(黑体)的色品完全相同时，该完全辐射体(黑体)的绝对温度为此光源的色温度，单元为开尔文(K)。色温对于人体的影响主要跟作业效率相关，看起来“偏冷光”的灯或高色温的灯相对于“偏暖光”或低色温的灯而言可能会含有更多的蓝光因素，可以更好地保证事情、学习时的效率和警醒性。

　　但过高色温如 6000K 以上，在高照度的情形下，可能存在440nm 以下的蓝光辐射过高，对人眼发生光损伤，因此建议选择色温为 4000K~6000K 的照明灯具。

　　康健照明作为一个新兴的研究领域，现在我国与国际先进水平的差距微乎其微，通过严谨、科学、求真、务实的研究的不停起劲，我国有望在这一新兴领域实现弯道超车，逐步实现我们所希望的——降低视觉疲劳、抑制近视发育、防止眼底损伤、调整心理节律、减缓皮肤老化、提升钙质吸收、改善代谢循环等种种以人为本的需求。

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