LED燈的藍光會損害眼睛嗎?這裡有答案

經常有網友問:「LED燈的藍光會損害眼睛嗎?」

LED燈是繼白熾燈、日光燈以及節能燈之後的一種新型光源,具有很高的發光效率,但很多人對它的發光原理與光譜特性不瞭解,難免會擔心它發出的光會不會損害眼睛。

三種顏色的LED

從光譜上來說,LED發的光與傳統的白熾燈以及日光燈發出的光非常不同,所謂「光譜」就是指物體發的光都對應有一個「彩虹」。

傳統的白熾燈、日光燈發的光與太陽光一樣都具有「紅橙黃綠青藍紫」這7種顏色。

但是,一般 LED發的光只有「RGB」這3種顏色,其中R就是red,表示紅光;G表示green,就是綠光;而B表示blue,就是藍光。

這3種顏色的LED,以400nm到500nm之間的「藍光LED」最為重要,也最為基本。

藍光的特殊性

藍光在哪裡呢?

看上面的這張「彩虹」圖吧。從左到右,依次是紫外線,可見光和紅外線。其中可見光的波長範圍是在400納米到700納米之間,而從400納米開始到500納米的波長範圍就是藍色,所以這個波段被稱為藍光。

光的基本單元叫做光子,光子的波長與頻率成反比,藍光的波長短,所以頻率高。而根據愛因斯坦與普朗克的光量子能量計算公式,我們可以知道光子的能量等於普朗克常數與光子的頻率的乘積,所以藍光的光子能量也比紅光與綠光要高一些,這使得我們可以用藍光來「激發」出其他顏色的光,比如黃光就可以被藍光「激發」出來。

藍光LED技術曾經贏得諾貝爾物理獎

藍光LED技術是在1998年才被開發出來,這個技術還得了2014年的諾貝爾物理獎。這看上去高大上的藍光LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成的。GaN芯片發藍光,波長λ等於465nm,波長帶寬大約是30nm。

白光LED是怎麼發出白光的?

那麼,家用的那種白光LED又是怎麼產生白光的呢?上文中已經說過,藍光光子的能量高,所以用它可以激發螢光。一般用藍光LED產生的藍光打在螢光粉上產生黃光(與日光燈的原理類似,日光燈的光芒是紫外線打在日光燈管內壁上的螢光粉上發出來的)。黃光被藍光激發出來以後,它們一起從LED裡射出來,我們會感覺好像是看到了白光,其實這只是藍與黃兩種顏色混合在一起的復合光而已。

我們打一個比方,藍光是「母親」,而黃光是「兒子」,它們母子倆組團構成了「白光」這個單親家庭。

正因為這個原理,所以很多廠家為了提高白光LED的亮度,直接提高藍光的強度,這樣黃光也會相應增加,最後形成的白光的亮度也就增加了,但這將造成我們將在後文中要闡釋的「藍光過量」問題。

對LED燈光譜的實際測量

下圖是不同型號的白光LED的光譜實測曲線,我們可以看到400nm到500nm之間的「藍光」有一個很強的峰。

這說明看上去發白光的LED,但實際上它的光譜裡確實含有很強的藍光成分。

藍光對視網膜的影響

那麼,既然藍光是白光LED的「母親」,那麼眼睛對藍光的感受又是什麼樣的呢?

人的眼睛中用來接收光的組織叫做視網膜,如果光源中的400–500 nm藍光波段亮度過高,眼睛長時間直視光源後可能引起視網膜的光化學損傷。這種損傷主要分為兩類:藍光直接與視覺感光細胞中的視覺色素反應所產生的損傷,以及藍光與視網膜色素上皮細胞中的脂褐素反應所引發的損傷。這些光化學反應都會產生大量具有細胞毒性的自由基,破壞視網膜細胞正常生長與工作。

我們也可以換個角度來考慮藍光的危害性。人的眼睛為什麼不能接受藍光LED發出的「過量藍光」呢?因為人類是在太陽系裡進化出來的,根據黑體輻射的維恩位移定律,我們可以通過太陽表面的溫度,計算出太陽光的中心波長在550納米左右,而藍光LED中心波長是465nm,偏離了太陽光的中心波長,所以從進化論角度來說,我們人類的眼睛不能接受「過量」藍光。

生活中LED藍光過量的檢測標準

一般來說,正規廠家經過國家質檢上市的產品,不會存在藍光過量的隱患。 但有一些LED燈的生產商並不注意控制藍光的強度,他們所生產的LED燈具中藍光是「過量」的,對眼睛存在藍光輻射損害。

生活中,可以發出藍光的光源有很多——浴霸、平板顯示器、LED霓虹燈、螢光燈、液晶顯示器、ipad、大屏手機等都有背景光源,它們都含有短波藍光。如果藍光是「過量」的,都會影響視網膜,所以應避免用眼睛直視光源,並且要注意使用時間,每隔20-30分鐘閉目休息一會兒。

如果你擔心購買的LED燈或者其他電器存在「藍光過量」的問題,可以根據《中華人民共和國國家標準GB/T 20145-2006 / CIE S 009/ E:2002 (燈和燈系統的光生物安全性)》來判斷LED燈的藍光是不是過量——該標準給出了藍光在特定的空間角度下的光通量的上限。(具體標準的內容蝌蚪君就不再這裡詳細列舉了,有興趣的讀者可以自己去查閱。)

可是,對於市場上售賣的LED燈,如何判斷LED藍光過量是一個複雜的問題。比如下圖這款LED燈,從它公佈的「電壓與頻率」是無法推算藍光是否過量,因為電壓與頻率是電學指標,而藍光是一種光學指標。而它所宣稱的「光通量」是一個光學指標,但僅僅是白光的總的光通量,而不是藍光的光通量,所以一般消費者是很難判斷這款燈是不是藍光過量的。

本著愛眼護眼的角度,建議大家在購買LED燈的時候選擇藍光強度低的燈具。有條件的人可以拿光譜儀測一下LED燈發出的光的光譜——如果這款LED燈發出的藍光的強度比太陽光中的藍光強很多,那千萬不要購買。(責編:Flora)



來源:蝌蚪五線譜


 

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