蓝光危害的机理详解.doc

蓝 光 危 害 的 机 理 详 解 LED 照 明 光 源 已 经 进 入 到 普 及 阶 段, 然 而,LED 照 明 光 源 产 生 的 蓝 光 危 害 却 没 有 得 到 重 视, 很 多 人 甚 至 都 不 了 解 蓝 光 危 害 的 重 要 性, 蓝 光 危 害 会 成 为 今 后 的 一 个 社 会 问 题, 需 要 引 起 警 惕 与 重 视 人 的 视 力 损 伤 是 最 不 可 以 接 受 的 损 伤, 尤 其 到 老 年 后, 视 力 问 题 是 非 常 困 扰 生 活 的 问 题, 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 LE D 照 明 的 今 天,LED 照 明 的 蓝 光 危 害 更 使 值 得 重 视 的 问 题 在 提 倡 节 能 环 保 的 今 天,LED 照 明 光 源 得 到 了 空 前 的 发 展, 但 LED 照 明 引 起 的 人 眼 健 康 没 有 在 这 个 行 业 得 到 警 示, 大 量 的 高 色 温 产 品 与 低 价 劣 质 产 品 充 满 市 场, 其 最 主 要 的 原 因 是 LED 光 源 的 制 造 者 与 使 用 者 并 不 了 解 LED 照 明 产 生 的 蓝 光 危 害, 当 自 己 把 自 己 的 眼 睛 危 害 到 了 的 时 候, 那 才 是 最 悲 哀 的 本 文 全 面 和 系 统 介 绍 蓝 光 危 害 的 专 业 文 章, 希 望 能 起 到 普 及 蓝 光 危 害 的 知 识, 使 读 者 的 能 重 视 蓝 光 危 害 问 题, 毕 竟 黄 斑 病 变 检 查 与 治 疗 的 费 用 是 非 常 非 常 之 昂 贵 的 下 面 就 蓝 光 危 害 的 机 理 进 行 详 细 描 述 共 9 页 第 1 页

1 白 光 包 含 的 主 要 成 分 太 阳 光 是 我 们 常 见 到 的 白 光, 通 过 棱 镜 对 太 阳 光 进 行 的 分 解, 我 们 可 以 看 到 太 阳 光 是 由 多 种 单 色 光 混 合 形 成 的, 如 下 图 所 示, 太 阳 光 主 要 成 分 是 由 红 光 绿 光 蓝 光 组 成 把 红 光 绿 光 蓝 光 投 射 在 一 起, 也 可 以 混 合 成 白 光, 如 下 图 所 示, 人 造 照 明 光 源 就 是 根 据 这 个 原 理 合 成 白 光 的, 实 际 上, 白 光 除 了 红 光 绿 光 蓝 光 之 外, 还 需 要 包 含 其 他 成 分 的 单 色 光, 这 样, 混 合 的 白 光 才 会 对 被 照 明 的 物 体 提 供 真 实 的 色 彩 还 原, 我 们 称 之 为 白 光 的 显 色 性 能 共 9 页 第 2 页

2 白 光 色 温 与 蓝 光 关 系 衡 量 白 光 光 色 的 指 标 是 色 温, 单 位 是 K( 开 尔 文 ), 通 常,LED 照 明 白 光 的 色 温 范 围 是 : 2700K-7000K, 把 白 光 中 的 蓝 光 成 分 提 高, 白 光 的 色 温 就 提 高, 把 白 光 中 的 蓝 光 成 分 降 低 并 且 把 红 光 成 分 提 高, 白 光 的 色 温 就 降 低, 人 造 光 源 的 色 温 与 其 他 光 源 近 似 的 关 系 如 下 图 : 3 LED 白 光 的 光 谱 图 对 白 光 的 成 分 分 析 采 用 的 是 光 谱 分 析 法, 白 光 的 光 谱 分 析 是 把 白 光 的 各 种 单 色 光 的 成 分 用 波 长 与 波 长 对 应 的 辐 射 功 率 组 成 的 二 维 图 表 示, 下 图 是 不 同 色 温 的 LED 白 光 光 谱 图, 从 图 中 可 以 直 观 的 看 出, 色 温 越 高, 蓝 光 量 比 越 大 共 9 页 第 3 页

4 可 见 光 的 光 子 能 量 分 布 我 们 把 人 眼 能 够 看 到 的 光 称 为 可 见 光, 可 见 光 的 波 长 范 围 是 400-750nm, 在 可 见 光 范 围 里, 不 同 波 长 的 光 的 颜 色 也 不 同, 我 们 看 到 的 光, 实 际 上 是 人 眼 的 视 觉 细 胞 感 应 到 的 光 子, 不 同 波 长 的 光 子 在 视 觉 细 胞 感 应 的 颜 色 不 同, 更 为 确 切 的 说 是 感 应 的 光 子 能 量 不 同, 波 长 与 光 子 能 量 的 分 布 图 如 下 图 所 示, 从 图 中 可 以 看 出, 在 可 见 光 范 围 里, 蓝 光 ( 波 长 400-500nm) 光 子 携 带 的 能 量 最 多, 称 之 为 高 能 量 光, 紫 外 线 光 子 的 能 量 高 于 蓝 光, 人 眼 的 视 觉 细 胞 感 应 不 到 紫 外 线, 紫 外 线 也 称 为 不 可 见 光, 与 荧 光 灯 不 同,LED 照 明 光 源 不 会 产 生 紫 外 线 5 人 眼 结 构 与 视 网 膜 黄 斑 中 心 凹 蓝 光 是 如 何 危 害 人 眼 的 健 康 呢? 首 先, 我 们 需 要 了 解 人 眼 的 结 构 与 人 眼 的 视 觉 功 能 人 眼 结 构 如 下 图 所 示 共 9 页 第 4 页

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 6 视 觉 细 胞 人 眼 是 如 何 看 到 物 体 的 呢? 人 眼 看 到 的 物 体 的 倒 立 图 像 投 影 在 视 网 膜 黄 斑 区 上, 视 网 膜 是 一 层 透 明 的 膜, 在 视 网 膜 后 存 在 视 觉 细 胞, 视 觉 细 胞 的 作 用 是 感 应 进 入 人 眼 光 线 的 光 子, 在 视 轴 的 终 点 的 黄 斑 中 心 凹 里 含 有 丰 富 的 视 觉 细 胞, 是 视 觉 感 应 的 区 域, 下 图 是 视 觉 细 胞 组 织 图 图 中 黄 绿 色 的 条 形 细 胞 称 为 柱 状 细 胞, 图 中 蓝 色 圆 锥 状 的 细 胞 称 为 锥 状 细 胞, 这 两 种 细 胞 构 成 人 眼 的 视 觉 细 胞, 锥 状 细 胞 主 要 分 布 在 黄 斑 中 央 凹 处, 人 眼 看 到 的 物 体 就 是 通 过 这 两 种 细 胞 对 光 的 感 应 实 现 的, 柱 状 细 胞 与 锥 状 细 胞 把 感 应 到 的 光 信 号 传 递 至 神 经 细 胞 进 行 混 合, 再 由 神 经 纤 维 传 递 到 大 脑, 形 成 视 觉 图 像 人 眼 约 有 1 亿 2 千 万 个 柱 状 细 胞 和 8 百 万 个 锥 状 细 胞 视 觉 细 胞 死 亡 后 不 可 再 生, 所 以, 人 眼 的 视 觉 细 胞 是 人 体 最 珍 贵 的 不 可 再 生 的 资 源 视 觉 细 胞 随 着 人 的 年 龄 增 大 而 逐 渐 减 少, 这 就 是 老 年 人 视 力 逐 渐 衰 退 的 原 因 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 柱 状 细 胞 只 感 应 低 照 明 环 境 下 的 暗 视 觉 ( 亮 度 值 小 于 每 平 方 米 0.001CD), 柱 状 细 胞 只 能 感 应 光 的 明 暗, 不 能 感 应 光 的 色 彩, 这 就 是 为 什 么 我 们 在 夜 晚 灯 光 很 暗 的 时 候, 人 眼 只 能 够 看 到 的 物 体 黑 和 灰 色, 而 看 不 到 色 彩, 如 下 图 所 示 : 共 9 页 第 5 页

锥 状 细 胞 是 在 正 常 照 明 下 产 生 的 明 视 觉 ( 亮 度 值 大 于 每 平 方 米 3CD), 锥 状 细 胞 感 应 的 是 光 的 彩 色, 在 明 亮 的 环 境 里, 主 要 是 锥 状 细 胞 提 供 视 觉 功 能, 这 就 是 我 们 在 明 亮 的 环 境 能 够 看 到 彩 色 世 界, 锥 状 细 胞 是 人 类 最 常 工 作 的 视 觉 细 胞 锥 状 细 胞 又 分 为 3 种, 分 别 是 感 应 红 光 的 锥 状 细 胞 感 应 绿 光 的 锥 状 细 胞 和 感 应 蓝 光 的 锥 状 细 胞, 如 下 图 所 示 : 感 应 红 光 的 锥 状 细 胞 对 波 长 为 650-680nm 最 为 敏 感 ; 感 应 绿 光 的 锥 状 细 胞 对 波 长 为 560-570nm 最 为 敏 感 ; 感 应 蓝 光 的 锥 状 细 胞 对 波 长 为 440-450nm 最 为 敏 感 ; 与 白 光 LED 芯 片 的 发 光 波 长 接 近, 这 也 是 LED 照 明 光 源 存 在 蓝 光 危 害 的 原 因 这 3 种 锥 状 细 胞 数 量 比 大 约 是 40:20:1, 感 应 蓝 光 的 锥 状 细 胞 数 量 最 少, 最 珍 贵 锥 状 细 胞 构 成 视 觉 的 过 程 是 :3 种 锥 状 细 胞 分 别 感 应 进 入 人 眼 的 光 线 里 包 含 的 红 绿 蓝 光 的 强 弱, 形 成 彩 色 信 号, 在 大 脑 产 生 彩 色 图 像, 因 为 锥 状 细 胞 是 在 较 明 亮 的 环 境 才 工 作, 也 称 之 为 明 视 觉 7 视 觉 细 胞 的 营 养 与 代 谢 由 人 眼 结 构 图, 我 们 看 到 柱 状 细 胞 与 锥 状 细 胞 与 视 网 膜 色 素 上 皮 层 相 连, 视 网 膜 色 素 上 皮 层 负 责 向 柱 状 细 胞 和 锥 状 细 胞 提 供 营 养 物 质, 视 网 膜 色 素 上 皮 层 可 以 吞 噬 并 消 化 柱 状 细 胞 与 锥 状 细 胞 的 代 谢 物 质 当 光 线 到 达 视 网 膜 黄 斑 中 心 凹, 黄 斑 里 含 的 叶 黄 素 会 吸 收 适 量 的 蓝 光, 光 线 的 射 入 会 产 生 自 由 基, 自 由 基 就 是 具 有 很 强 氧 化 能 力 的 一 种 氧, 正 常 条 件 下, 自 由 基 会 被 人 体 内 的 抗 氧 化 物 质 GSH-P 和 SOD 所 吸 收 并 随 血 液 代 谢, 使 得 视 网 膜 色 素 上 皮 层 能 正 常 地 向 柱 状 细 胞 与 锥 状 细 胞 提 供 营 养 8 视 网 膜 黄 斑 病 变 正 常 人 的 眼 睛 的 黄 斑 随 年 龄 增 长 会 发 生 老 化, 老 化 的 黄 斑 会 引 起 视 力 逐 渐 下 降, 看 物 体 模 糊, 需 要 更 多 照 明 光 才 能 分 辨 细 节, 这 是 正 常 生 理 现 象 如 果 长 期 在 含 蓝 光 成 分 较 多 的 照 明 环 境 里 工 作 与 生 活, 过 量 的 高 能 蓝 光 进 入 人 眼, 就 会 产 生 大 量 的 自 由 基, 体 内 抗 氧 化 物 质 就 不 能 完 全 消 除 过 量 的 自 由 基, 过 量 的 自 由 基 会 加 速 视 网 膜 黄 斑 部 氧 化, 未 被 黄 斑 吸 收 的 蓝 光 也 会 直 接 损 伤 视 觉 细 胞 过 量 的 自 由 基 还 会 氧 化 损 伤 视 网 膜 色 素 上 皮 细 胞, 使 视 网 膜 色 素 上 皮 细 胞 无 法 正 常 向 视 觉 细 胞 提 供 营 养 与 代 谢, 导 致 视 觉 细 胞 营 养 供 应 不 良, 最 终 导 致 黄 斑 部 主 要 的 视 觉 细 胞 死 亡, 视 觉 细 胞 的 死 亡 是 不 可 再 生 的 由 于 黄 斑 区 主 要 为 锥 状 细 胞, 高 能 量 蓝 光 对 色 素 起 损 害 作 用, 是 导 致 视 网 膜 黄 斑 部 锥 状 细 胞 死 亡 的 主 要 因 素, 即 产 生 黄 斑 区 病 变 (AMD), 蓝 光 危 害 产 生 的 黄 斑 部 病 变, 会 导 致 视 力 快 速 减 弱, 视 物 变 形, 物 体 线 条 弯 曲, 视 觉 中 央 出 现 黑 影 或 模 糊 区 域, 如 果 出 现 血 性 黄 斑 部 病 变 就 会 永 久 失 明 共 9 页 第 6 页

白 光 对 视 网 膜 的 损 害 程 度 取 决 于 蓝 光 含 量 的 光 强 度 高 低 和 蓝 光 在 视 网 膜 停 留 时 间 长 短 由 于 儿 童 的 视 网 膜 黄 斑 对 蓝 光 的 吸 收 能 力 弱, 儿 童 视 网 膜 接 收 到 的 蓝 光 辐 射 量 是 成 年 人 的 2 倍 左 右, 所 以 蓝 光 辐 射 对 儿 童 视 力 健 康 影 响 最 大, 是 最 需 要 保 护 的 群 体 9 LED 照 明 产 生 的 蓝 光 危 害 与 对 策 无 论 太 阳 光 和 人 造 光 源 的 白 光, 白 光 中 的 蓝 光 成 分 达 到 一 定 的 强 度 时, 白 光 中 的 蓝 光 成 分 会 影 响 人 的 视 觉 健 康, 由 于 LED 白 光 是 由 发 出 蓝 光 的 芯 片 与 黄 色 荧 光 粉 混 合 而 成,LED 的 蓝 光 危 害 问 题 尤 为 突 出, 当 LED 白 光 色 温 达 到 7000K 以 上 时,LED 的 蓝 光 危 害 是 所 有 人 造 光 源 中 最 为 突 出 的,LED 照 明 光 源 的 蓝 光 危 害 是 公 众 健 康 问 题, 如 果 不 加 以 控 制, 将 会 引 发 不 可 恢 复 的 视 力 损 伤 所 产 生 的 社 会 问 题 蓝 光 危 害 不 仅 存 在 于 LED 照 明 光 源, 节 能 灯 荧 光 灯 手 机 显 示 器 电 视 机 太 阳 光 都 会 引 发 锥 状 细 胞 的 损 伤 对 于 儿 童 用 灯 与 青 少 年 阅 读 用 灯, 蓝 光 危 害 问 题 更 是 要 高 度 重 视 白 光 对 视 网 膜 的 损 害 程 度 取 决 于 蓝 光 含 量 的 光 强 度 高 低 和 蓝 光 在 视 网 膜 停 留 时 间 长 短, 合 理 控 制 照 明 的 亮 度, 照 明 时 间, 照 明 光 源 的 色 温 与 显 色 性, 光 源 功 率 都 是 有 效 减 少 蓝 光 危 害 的 手 段 关 于 如 何 预 防 LED 照 明 的 蓝 光 危 害 问 题, 可 以 参 考 之 前 写 的 文 章 室 内 照 明 对 健 康 的 影 响 LED 照 明 光 源 的 蓝 光 危 害 是 可 防 控 的, 只 要 重 视 和 普 及 蓝 光 危 害 的 知 识,LED 照 明 仍 然 是 值 得 发 展 的 照 明 技 术 共 9 页 第 7 页

10 蓝 光 危 害 导 致 的 黄 斑 病 变 的 自 我 检 测 通 过 下 面 的 方 法, 可 以 初 步 检 测 一 下 是 否 已 经 出 现 锥 状 细 胞 的 损 伤 与 黄 斑 病 变, 如 果 检 测 出 异 常 视 觉 问 题, 请 尽 快 去 专 业 医 院 进 行 检 查 首 先 做 一 个 色 盲 的 测 试, 蓝 光 危 害 最 初 可 能 会 引 发 微 弱 的 色 盲, 在 这 里 需 要 强 调 的 是, 许 多 色 盲 是 天 生 的 引 发 色 盲 的 分 类 有 以 下 几 种, 人 眼 先 天 几 乎 不 会 产 生 蓝 色 色 盲, 蓝 色 色 盲 的 出 现, 几 乎 是 光 线 当 你 看 到 的 蓝 色 接 近 灰 色, 你 的 锥 状 细 胞 损 伤 已 经 很 严 重 了 下 图 是 色 盲 测 试 共 9 页 第 8 页

黄 斑 病 变 的 自 我 检 测 阿 姆 斯 勒 方 格 表 可 以 测 试 黄 斑 是 否 出 现 病 变, 测 试 非 常 简 单, 可 以 推 荐 给 你 的 朋 友 与 同 事 LED 照 明 引 发 的 蓝 光 危 害 是 在 长 期 使 用 照 明 的 过 程 中 逐 渐 产 生 的, 只 要 重 视 与 防 护,LED 照 光 源 还 是 安 全 的, 毕 竟 LED 照 明 的 节 能 指 标 与 产 生 的 环 保 效 益 也 是 需 要 重 视 的 佛 山 好 亮 固 体 光 源 研 究 所 编 著 2014 年 9 月 共 9 页 第 9 页