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科学规避LED蓝光危害,谈“蓝”色变不可取
UPRtek · 2017-10-09
在国家大力提倡 LED 照明的今天,LED 照明光源已经进入到普及阶段,LED照明光源产生的蓝光危害越来越受到人们的重视。
人的视力损伤是最不可逆的损伤,由蓝光危害引起的黄斑病变已经成为 LED 照明最需要关注的问题。根据世界卫生组织报告,黄斑部病变导致的失明排名第一,超过白内障,是造成视力不良的最主要因素,在大量使用LED 照明的今天,的蓝光危害更值得去探究。
LED蓝光对视觉的危害
蓝光是如何危害人眼的健康呢?易被短波长蓝光伤害的眼部组职主要是:“黄斑部”及“水晶体”两种。主要产生的病症有:“黄斑部病变”及“早发性白内障”。
人眼之所以能看到的物体,实际上是看到物体的反射光,光线进入人眼的路径是:光线沿着视轴,通过角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体到达视网膜,视网膜的视轴终点有一个浅漏斗状小凹陷区,叫做黄斑中心凹,中心凹是视力最敏锐的地方,分布着丰富的视觉细胞,眼睛所看到的物体投影在黄斑中心凹的,黄斑是由于该区域含有丰富的叶黄素而得名。
主要的病理伤害来自于短波长的蓝光;具直接穿透眼内水晶体对于黄斑部及视网膜产生伤害。光谱波长与能量关系:在量子力学里,普朗克-爱因斯坦关系式阐明,光子的能量与频率成正比:E = hν;其中,E是光子能量,h是普朗克常数,ν是光子频率;而频率与波长成反比,可由此推论:光谱波长越短,其能量也越高。
科学规避LED蓝光危害,谈“蓝”色变不可取
黄褐斑的眼部组织位置(左图)和蓝光对眼睛伤害的深度(右图)
人眼的视觉细胞是人体最珍贵的不可再生的资源。当柱状细胞受损,就会得夜盲症,当锥状细胞受损,就会得色盲症。
人眼可视光的波长范围在380—780纳米,在该波段范围内的光谱波长与人眼内对应的感光组织与细胞都会产生一定的光吸收的作用,以刺激视觉神经产生反应,人眼视黄素会针对特定光谱波长产生特定的吸收反应。
而蓝光对于视网膜的伤害主要是由波长为 400-500 纳米的过量辐射造成的。各种光源和日光光谱计算得到的数据及国内外权威实验室的测量结果表明:白光 LED 光源的蓝光含量不高于相同色温下荧光灯和金属卤化物灯等传统光源及日光;白光 LED 光源在人眼视网膜上的蓝光辐照量与荧光灯和金属卤化物灯等传统光源类似,属于 0 类 和 1 类的安全照明产品。
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蓝光伤害光谱函数B(λ)
光谱辐射定性与定量判定
光谱辐射测定是对在电磁波谱中某段波长的光能测量。 它能测量整个光谱段或是特定带宽的波长。这部份主要以物理单位作为判定与分析的基础。
1、定性判定:该判定目的主要是针对光源的光谱辐射的波长(nm)范围的分布内,那些波长会与对应的生物组职细胞产生作用。
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各种光源于可见光光谱范围内的变化范围
2、定量分析:主要是以绝对光谱辐射的光功率密度量(Irradiance, Watt/m2)为定量光功率辐射的量化参数。
目前,国际通用行业规范作为蓝光伤害测试依据,LED蓝光危害的测量评价标准主要有IEC/TR 62778以及IEC62471、IEC 62471-2等,IEC 60598-1采用的是IEC/TR 62778 "Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires"。IEC/TR 62778是在IEC 62471的基础上,对光源及灯具的蓝光危害的测量评估作了简化。
光生物性安全规范:IEC 62471 此规范主要定义光谱辐射的单位、发光条件及特定细胞组织的光辐射加权伤害,如B(λ)、EB等函数。IEC 62471标准中将光生物安全分为4个等级,从RG0到RG3危险等级逐级提高,其中,RG0和RG1被认为一般应用是安全的。
蓝光视觉安全规范:IEC TR 62778 以IEC 62471的定义为基础架构下,以人眼蓝光伤害为目标,配合实际灯具与人眼的环境条件,建立相关安全规范。IEC/TR 62778经过分析认为一般的白光光源为RG3的可能性很小,同时为实现危害等级从光源到灯具的传递。
手持式光谱仪,协力LED行业健康发展
根据灯具的特性,其定性的伤害的最大因子会来自光源本身的光谱与蓝光伤害的关系,同样的在其不同的灯源产生的光谱与蓝光伤害光谱函数B(λ)会有光谱波长对应的的关系,参考下图:
科学规避LED蓝光危害,谈“蓝”色变不可取
各式光源光谱及色温与蓝光伤害光谱函数B(λ)对应关系图
LED蓝光的危害是日积月累且会导致严重后果的,而照明在我们的生活中又不可或缺。基本上所有的光源都对人眼有不同程度大小的蓝光伤害,主要是因为人眼在对光色的反应有一组蓝光光度的视觉反应函数(CIE Z),而刚好这蓝光光度的视觉反应函数(CIE Z)又与蓝光伤害光谱函数B(λ)又有绝大部份的重叠。
经过这几年的行业洗牌,国内照明厂家越来越优质化,产品质量意识也在逐步提升。按照相关规定,只有制造商提供了表明灯具的辐亮度属于无危险或低危险(1类)的,认证机构才可以接受这样的LED 灯具,并认为其在正常情况下不会产生光生物危险。如果灯具的辐亮度属于2 类或3 类,在没有警告标记的情况下则不能直接使用。
透过眼睛,我们可以从产品的外观上判断灯具的美与丑,在蓝光强度以及由此带来危害的测量方法,又如何去科学辨别?答案当然是依仗光测量设备。在光谱的测试方面,实验上规划主要是以分光光谱系统(MK350S、MK350S Premium),做为侦测光辐射的定量与定性的装置。
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MK350S 手持式分光光譜計
http://www.uprtek.com/s/1/product-419212/%E6%89%8B%E6%8C%81%E5%BC%8F%E5%88%86%E5%85%89%E5%85%89%E8%AD%9C%E8%A8%88-MK350S.html
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MK350S Premium手持式分光光譜計
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国内厂商随着市场需求或者自身实力的提升,对光谱仪使用也越来越熟悉,需求越来越大。群燿科技在光谱测量仪方面积累了一定程度的经验,协助使用者简化复杂的使用情境。产品采用先进的CCD高速光谱分光技术,达到了截取光谱数据只需三秒钟的超高量测速度,同时在照度、色度的量测精确度上也再次提升。高速、稳定、精准的量测品质,是照明专业人士的量测工具所需必备条件。
而另一方面,我们也不要把蓝光“妖魔化”。蓝光是白光的重要组成光谱,没有蓝光就没有白光,只要正确规范,完全安全使用。对于蓝光问题,国家电光源质量监督检验中心(上海)副主任俞安琪谈到,“要正确区分蓝光危害和‘富蓝化’的照明影响人的司晨节律这两种不同的情况。蓝光危害是指当蓝光辐亮度超过所规定的范围,会在较短的时间或瞬间对人眼造成的伤害。而‘富蓝化’的照明对人的生理影响则是润物无声且要轻过数月甚至几年的时间才会明显影响人的司晨节律,这方面是目前世界科研的前言课题,有较多的研究报告,但是还没有对应的考核标准。”
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