在成像視覺通道上,LED燈具的藍(lán)光可能產(chǎn)生視網(wǎng)膜的視覺危害。在非成像覺通道上,LED燈具的藍(lán)光可能對晝夜節(jié)律產(chǎn)生影響。
光線進入人眼有兩個視覺通道,一個是成像視覺通道(圖1中的實線),另一個是生物鐘和時辰的非成像覺通道(圖1中的虛線)。在成像視覺通道上,LED燈具的藍(lán)光可能產(chǎn)生視網(wǎng)膜的視覺危害。在非成像覺通道上,LED燈具的藍(lán)光可能對晝夜節(jié)律產(chǎn)生影響。
圖1人眼接受光線的成像視覺通道與非成像視覺通道
藍(lán)光LED的波長在450nm左右,正好與人體的辰(晝夜節(jié)律/生物鐘)節(jié)律一致,它有較強的使人分泌褪黑色素抑制劑的能力。褪黑色素的減少會使人興奮,不入眠。長此下去會影響人的免疫機制。
圖2是一個典型的5500K富藍(lán)LED白光發(fā)射的光譜,用粗線描繪最大光譜能量波長在460nm區(qū)域,正好與人體對分泌褪黑色素抑制劑的光譜曲線相吻合,如此一來,長期相伴將影響人體正常的日出而作、日落而息的晝夜節(jié)律,因此限制500nm以下的藍(lán)光能量,減少對人的晝夜節(jié)律的影響是非常重要的。
為了避免因使用富藍(lán)LED燈具對人體健康可能存在的不利影響,室內(nèi)LED燈具的色溫不宜超過4000K。
LED燈具藍(lán)光對人體晝夜節(jié)律的影響通常納入到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)中。
圖2 富藍(lán)LED白光光譜曲線與褪黑色素抑制劑光譜靈敏度曲線
重合表明晚上的富藍(lán)LED白光是不利的。
LED燈具的藍(lán)光是如何形成的?
為了得到穩(wěn)定、可靠和簡單的白光,目前最常用的方法是用發(fā)藍(lán)色光的LED芯片激發(fā)黃色熒光粉。LED輻射出波長為450nm左右的藍(lán)光,藍(lán)光在這一過程中被分成兩部分,一部分藍(lán)光激發(fā)熒光粉發(fā)出波長為570nm左右的黃綠光,另一部分藍(lán)光透射出來與激發(fā)熒光粉產(chǎn)生的黃綠光混合產(chǎn)生白光,如圖3所示。
圖3 藍(lán)色LED芯片加熒光粉產(chǎn)生白光
色溫是光源光譜質(zhì)量最通用的指標(biāo)。根據(jù)熒光粉的配比和成分,白光LED能提供色溫在2700~6500K之間冷白、中性、暖白的全系列色溫范圍。
光源發(fā)射出來的光的顏色與黑體(是一種完全輻射體,呈黑色)在某一溫度下輻射出來的光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫。在黑體輻射中,隨著溫度不同,發(fā)出光的顏色各不相同,當(dāng)黑體呈現(xiàn)由紅—橙紅—黃—黃白—白—藍(lán)白的漸變過程,也就是色溫由低到高的過程。“黑體”的溫度越高,光譜中藍(lán)色的成分則越多,而紅色的成分則越少。例如,白熾燈的光色是暖白色,其色溫表示為2700K,而日光色熒光燈的色溫則是6000K。
自然界白天太陽光的變化正好代表了發(fā)光體的色溫變化。早晨和傍晚的太陽光2000~3000K (暖白光);早晨8:00太陽光4000K (冷白光);中午左右太陽光5000~6000K (日光色)。
“暖光”的色溫較低,而“冷光”的色溫相對較高。色溫提高后,藍(lán)光輻射的比例增加,藍(lán)光的含量隨之增加。同時,亮度也影響藍(lán)光的比例。
通常,2700~4000K的色溫被稱為低色溫。5000~6500K的色溫被稱為高色溫。高色溫的白光因藍(lán)光含量較高,又被稱為“富藍(lán)”白光。
什么是LED燈具的藍(lán)光危害?
由于LED光源具有發(fā)光面積小、亮度高的特點,而藍(lán)光比其他光色的波長短,所以有更大的輻射能量,可能的輻射危害也比其他顏色的光線來得大。藍(lán)光危害是指光源中的400~500nm藍(lán)光波段產(chǎn)生的危害,如果一個LED燈具亮度過高的話,眼睛長時間直視發(fā)光體后可能引起視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷。藍(lán)光危害程度取決于人眼在燈光下所累積接收的藍(lán)光劑量。
根據(jù)每種傷害不超過曝輻限值的最長曝輻時間,將危害等級分為見下表中表示的四個級別:
目前有如下的幾個規(guī)定:
(1)燈具不使用藍(lán)光危害大于RG2的LED光源。
(2)室內(nèi)LED燈具藍(lán)光危害不大于RG1。
(3)對兒童用可移式燈具和電源插座安裝的夜燈,不應(yīng)超過RG1。
(4)對于特殊人群(如糖尿病人和光敏藥物影響的人)或者可能處于直接注視LED燈具的特殊體位(如嬰幼兒)情況,推薦使用RG0(無危險)LED燈具。
由此看出,考慮到人眼直視光源在較短的時間或瞬間對人眼造成的傷害,藍(lán)光危害是當(dāng)藍(lán)光輻亮度達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的RG2或以上時才做考慮。
藍(lán)光危害的考核通常納入到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的安全指標(biāo)中。