看得到的藍光 看不到的傷害--藍光危害解讀

　　據官方數據統計，我國7-12歲、13-15歲、16-18歲學生患有眼疾概率分別為45.71%、74.36%及83.28%，青少年眼疾發病率已超越日本成為世界第一大國。

　　人們普遍將原因歸為兩方面，一是孩子功課壓力大，過度用眼，不正確的坐姿也加速了對眼睛的傷害;二是長時間對著手機和平板電腦這類電子產品。兩方面因素造成了青少年眼部疲勞，致使眼睛調節能力下降，進而誘發眼部疾病。

　　然而，事實真的僅僅如此么?

　　去年，一則世界衛生組織(WHO)愛眼協會的研究報告不脛而走，報告指出“藍光危害對人類的潛在隱性威脅將遠遠超過蘇丹紅、三聚氰胺、SARS、H1N1的破壞性，無形中吞噬人的雙眼”。雖然，這則所謂的WHO研究報告已被證實為假新聞。但是卻讓藍光危害這個術語進入了大眾的視線。

　　那么“藍光危害”到底對眼睛有沒有傷害，又有多大傷害呢?我們今天就來和大家還原下事實的真相。

　　首先，我們來探討第一個問題，藍光真的會對眼睛造成傷害嗎?

　　以下是國際照明委員會CIE于2002年發布的研究報告CIE S 009/E:2012中對于這個問題的回答：

　　圖1 CIE S 009/E:2012 附錄A.3

　　大意是藍光可以引起視網膜的光化學損傷，主要集中在視網膜色素內表皮細胞，并在視網膜上形成弧光和盲點。

　　圖2 人眼結構圖

　　什么意思呢?眼睛之所以能看到東西是因為視網膜上分布有視桿細胞和視錐細胞，其中視網膜軸向末端有個地方叫黃斑中心凹，這里是視力最敏銳、視覺細胞最豐富的區域，而之所以呈現黃色是因為其富含葉黃素。正常情況下，隨著年齡增長黃斑凹老化引起視覺衰退。但長期處于藍光照射下，過量的藍光直接進入視網膜并產生大量自由基，造成黃斑凹加速氧化，最終導致黃斑凹處的視覺細胞大量死亡，而這種損傷是無法自行修復的。

　　第二個問題，是不是只有藍顏色的光才有藍光成分?

　　先看以下三張光譜圖。(從左到右依次是鎢絲燈(白熾燈)、熒光燈、LED燈)

　　圖3 不同光源光譜分布圖

　　這三種光源的顏色依次為暖色、白、冷白?？梢钥闯?，就算是日常白熾燈發出的是暖色光也一樣含有藍光成分，也就是說，藍光成分普遍地存在于各類燈具和光源中，區別的只是藍顏色的光不怎么含有其他顏色的成分。而且需要指出的是，白光LED是靠藍色光激發熒光粉發出黃紅光，然后融合本身的藍色光一起形成白光，因此其藍光成分的比例會相對較其他類別的光源更集中。

　　第三個問題，是不是把LED燈全部換成熒光燈或者鎢絲燈會更好呢?

　　答案是否定的。圖4是《IEEE PAR 1789-2015 危險性評估草案LED照明閃爍的潛在健康影響》中對光源頻閃對觀察者造成危害的分級圖，綠色部分為不可察覺區(無危害區)，黃色為低風險區，白色為有害區。

　　雖然人眼可以辨別的極限頻率大概是60Hz，也就是說靠視覺是難以區分60Hz、100Hz和3000Hz發光頻率的。但是還是那句老話，看不到的不一定無害。大量研究指出，長時間暴露在有危害的光源頻閃環境中，輕則眼部疲勞視力衰退，重則頭暈惡心神經系統受損。

　　由于白熾燈和熒光燈都是直接工作在工頻下的，因此其發光的頻率大概在100Hz前后(波形見圖5)，標準對該頻率下波動深度無危害的上限規定為3.3%。而僅依靠熱穩定的白熾燈或者熒光粉余暉的熒光燈都是很難滿足這個要求的。

　　而LED在這方面有先天優勢，由于其存在PWM控制，發光頻率往往能達到1500Hz甚至3000Hz以上，而在這種頻率下不管光的波動深度有多大都是安全的。換句話說，就是頻閃危害對傳統光源是個老大難問題，而對LED產品來說是個駕輕就熟就可以解決掉的問題。

　　圖4 IEEE PAR 1789-2015 頻閃危害分級圖

　　圖5 傳統光源頻閃波形

　　另一方面，由于LED的易調光性及可在一個燈具中集成多種芯片，因此可實現更好的色彩還原，減少視覺疲勞。

　　也就是說，LED相對傳統光源在頻閃危害的控制、色彩還原度等方面更具優勢，同時也更節能，更何況任何波段的光成分只要超量都是有害的，因此也沒必要因噎廢食。

　　那么，今天最后一個問題，什么樣的LED產品才是無害的?

　　古語曰，一切拋開劑量的談危害都是耍流氓。

　　那么，這個“劑量”，或者說“度”又在哪呢?

　　我們先來看看國內外的相關文獻法規是怎么說的。

　　首先，前面提到的CIE S 009后來被國際電工委員會IEC采納了，變成了IEC 62471:2006 燈與燈系統的光生物安全，這個便是關于光生物安全的第一部國際技術法規。然后這個IEC 62471:2006被歐盟采納并加嚴了部分要求后變成了EN 62471:2008，并在EC/244/2009 EUP指令中要求強制執行。后來時間一轉到了2014年，這一年出版的IEC 60598-1-2014中加入了IEC/TR 62778:2014 藍光危害這個項目，并強制執行。

　　國內基本是照著IEC這條路線走的，首先國內參照IEC 62471:2006發布了GB/T 20145-2006，其次GB 7000.1-2015也參照IEC 60598-1-2014增加了IEC/TR 62778的要求。也就是說，這個藍光危害不論國內外都是有法可依的，而且違法必究。

　　圖6 光源的視場角示意圖

　　那么我們來看看技術法規(標準)中是怎么規定的。首先，IEC/TR 62778:2014 沿用了IEC 62471:2006的測試原理和基本方法，對藍光危害劃分為光譜輻照度和光譜輻亮度兩個大類。照度就是視光源為一個點光源來看他投射到單位面積上的能量;亮度則剛剛相反，是把人眼作為一個點去直視光源來看光源上單位面積的能量。以下是IEC 62471:2006中給出的藍光危害的限值。

　　圖7 IEC 62471:2006 限值要求

　　可以看出，標準對其結果是分成三個等級的，即豁免級、低風險和中風險。其中GB 7000.1-2015規定了燈具產品的藍光危害不可超過低風險，而且兒童可移式燈具及電源插座夜燈這兩個類別產品的藍光危害更是不能超過豁免級。

　　那么，來到敲黑板劃重點的時候了，怎么才能判斷一盞燈的藍光危害大致屬于什么水平呢。

　　首先，最準確的辦法就是看該產品有沒有通過相關的認證(CCC、CQC等)，或者翻看有無該產品的不合格的記錄通報等。

　　其次，就是通過產品外包裝的信息以及產品設計進行大致推斷。下圖是同等功率的不同色溫LED光源的光譜分布，可以看到色溫高(顏色偏冷)的LED藍光成分(大概430nm到490nm這部分)要遠遠高出色溫低的(顏色偏暖)。

　　圖8 光譜分布隨色溫變化圖

　　這里有一組IEC推薦的不同色溫和光度低風險以下的組合數據。下圖分別為不同色溫下亮度和不同色溫下照度的推薦數據?？梢钥吹?，2350K、4000K以及6500K的推薦光度依次為不高于40Mcd/m2、8.5 Mcd/m2、5 Mcd/m2的亮度和4000Lx、850Lx、500Lx的照度。也就是說色溫越低，允許的光度越大。

　　圖9 IEC推薦的低風險藍光危害色溫與亮度組合

　　圖10 IEC推薦的低風險藍光危害色溫與照度組合

　　結合辨識度、色彩還原和能效等綜合因素，推薦選擇色溫介于3500K-5000K、書桌照度介于300Lx-1000Lx、室內照度介于100Lx-350Lx的燈具產品。其中色溫產品外包裝一般有標示，照度值可通過安裝高度、擬使用的面積和使用產品總功率來粗略計算。

　　比如，13W的LED臺燈發光面距離桌面400mm高度時正下方照度值約為1000 Lx，那么如果打算選購類似高度的LED臺燈產品，其功率就應該介于7W-13W之間。而安裝高度增加一倍，照度衰減4倍。

　　再比如，客廳面積50平方，高度大概3.5米，那么算上墻面什么的等效面積大概就是100多平方，要達到100Lx的照度水平，就需要100m2×100 Lx=10000 lm的光通量，那么按照LED一般的能效水平100 lm/W，那么就需要安裝總功率約合100W的燈具產品。

　　最后，就是盡可能選擇帶光線擴散板(乳白色磨砂罩)的燈具產品。下面有一組比對數據，我們可以看到，同一樣品編號白黑兩組測試數據分別代表帶有磨砂罩和去掉磨砂罩時的結果?？梢钥吹饺サ裟ド罢趾?，藍光輻亮度普遍上升了10倍到100倍之間。

　　圖11 去掉磨砂罩前后藍光危害的比對圖