TA的每日心情 | 慵懒 2016-5-26 09:13 |
---|
签到天数: 53 天 [LV.5]常住居民I
|
尽管LED照明技术在节能及高效照明方面具有明显优势,但同时,LED光源对视网膜的危害以及对生物日常生活节律的影响也在提示我们要清醒地看到LED照明对人体生物安全方面的风险。
在光辐射波段中,紫外线及蓝光波段对人体的危害尤为明显。LED的光谱中有不同比例的紫外及蓝光谱段,其中可见光蓝光部分会对视网膜色素层产生损伤。目前已经发现的几种主要光辐射危害有:光致**炎和光致结膜炎、白内障、视网膜灼伤、视网膜蓝光损害、皮肤晒黑、紫外红斑、皮肤老化、皮肤癌等。多芯片集成及二次光学设计技术发展,令LED芯片功率及外量子效率日益提高,紫外和蓝光波段的短波LED芯片被广泛应用,技术与市场占有率的提高均使得LED的危害性更加显著。有别于日光,LED是利用特定波长组分单色光通过配光方案模拟自然光,光源光谱具有不连续,特定组分单色光高亮度的特点。短波段蓝光除了对人眼尤其是视网膜有潜在损伤威胁外,对松果体产生的褪黑素比其他类型人造光源有更明显的降低作用。有研究指出LED照明光源连续输出光谱中的蓝光成分对正常的恒河猴的视网膜具有损伤作用;过强的短波蓝光容易引起视网膜上感光细胞的光化学损伤和色素上皮功能的退化,过强的辐射还会引起视网膜的热损伤。
随着光生物学研究的快速发展,近几年LED的光生物安全日益引起国际社会的关注。从2002年开始,有关人类第三种非视觉光接收器(细胞)、光辐射对生理节律及内分泌系统的影响等基础研究的进展,为人们发现和研究人工光源在应用过程中出现的潜在危害提供了有效分析工具和证据。Melanopsin是一种视网膜神经节细胞表达的感光视蛋白,是哺乳动物继视锥和视杆细胞之外的第三种光感受性细胞,其功能是参与非视觉成像系统, 参与调控生物节律、瞳孔对光反射的活动。现有研究表明,Melanopsin是感受周围环境光辐射照度的,这种感光蛋白比较与于三种感光色素来说对440-480 纳米谱段更敏感,这种光刺激对机体的生物节律调节机制是非常重要的。非哺乳脊椎动物存在多种能感受光节律性变化的组织,如松果体及其周围组织、皮肤黑色素细胞等。哺乳动物仅有melanopsin/pRGC系统能够感受光节律变化。有实验结果发现melanopsin对瞳孔对光反射的调节作用较视锥细胞的调节作用大3倍。上述研究表明人类生物节律的调节有可能受到LED光辐射极大的影响,不规范的LED照明可能在人群中广泛产生失眠,眩晕,头痛,情感障碍等广泛的神经系统功能异常。
目前市场上大多是高色温、高亮度的LED产品。随着芯片功率的提升,光子晶体等新技术的应用,芯片射出光的辐射亮度大幅度提高,通过增大驱动电流、多芯片集成,增大二次光学设计,如采用透镜汇聚等,使得LED光束越来越窄,视网膜受到的损伤越来越大。与此同时,紫外及短波蓝光LED被广泛应用,波长在440nm左右的蓝光辐射对人眼视网膜产生的光化学危害明显提高,尤其是婴儿和儿童,眼睛对短波长光的过滤能力不如成年人。近50年来我国青少年近视发生率的显著上升也与光源的不合理光谱组合和亮度配置有重要的相关性。老年人的视网膜黄斑区功能性退化与蓝光辐射的伤害也有直接关系。
值得注意的是,政府近年来逐年加大对LED照明产业的投入,各地LED企业正在建造一系列新型照明LED芯片生产线。在如火如荼的新型照明产业发展背后,LED光源隐含的的生物安全技术风险问题却常被人们忽视。首先,LED光源自身的特点使其强度过大,易造**眼损伤。LED照明光谱是较窄,所以具有低能耗,高亮度的优点。但相对自然光的全光谱性,缺乏了全光谱带来的对眼睛的护目特性,过高的亮度,使其缺乏自然光的柔和性,对眼睛有较大的刺激性。其次,窄谱光显色性差,易导致色弱。窄谱光显色性差,不能还原真实颜色,虽然短时间内光线本身未使视觉感受发生变化,但实际上是对人眼的“欺骗”。LED的光谱不连续,波长单一,而且短波长的光谱能量很高,长期在一种波段的强光照射下,必然会降低对其他颜色的分辨能力,导致色弱的可能性会很高。最后,长时间使用易造成视觉疲劳。当下的各种灯具在光源方面提出了各种改良方案,却未考虑到近视物体,且长时间暴露于非自然光下的人眼疲劳。这与视网膜微循环短期障碍,血供障碍造成的眼睛干涩疲劳有密切关系。由于LED属于窄光谱光,与自然光的连续光谱有很大区别,LED光谱更窄,看起来较刺眼。LED的光谱不连续,波长单一, 而且短波长的光谱能量很高,长期在一种波段的强光照射下,必然会降低对其他颜色的分辨能力,导致色弱的发生率升高。
LED 是定向式、窄光束的光源。,发光特性不同于传统光源,并且经多颗LED 组成后的照明产品其发光特性又不同于单颗LED。如何准确的评价LED 照明产品的光特性是个新课题也是重要而关键的技术,至今还未有准确性的评估方法和结论。眩光是现代照明质量评价的重要指标,常用的眩光评价方法有美国的视觉舒适几率(VCP)、英国的眩光指数(GI)、德国的眩光限制系统(亮度限制曲线)、北欧的眩光指数方法和近几年来国际照明委员会(CIE)的统一眩光指数(UGR)。迄今为止,眩光评价应用最广的是CIE 的统一眩光指数。鉴于目前光生物安全评估指标的含糊性,LED 照明产品会产生的不舒适眩光迫切需要准确测量和评价。 |
|