前段时间在客户这里,碰到很多有趣的问题,最有趣的是关于LED蓝光,听到了以下谈论:
“现在LED白光灯都是以蓝光作为基底材料。”
“都说蓝光伤眼,LED里面有蓝光一定也伤眼。”
“所以LED手术灯还是少用。”
“医生每天长时间手术,如果用LED灯,眼睛一定不舒服,还是科里的卤素灯靠谱。”
乍听之下对于LED的理解头头是道,但真的是如此吗?蓝光伤害有这么可怕吗?为了更客观的看待这个现象,整理了一下相关知识点,希望还LED手术灯一个清白。
一、什么是蓝光?
我们日常生活中所见的白光并不仅仅是单一波长,而是一段相对连续的光谱,由红、黄、蓝等可见光组成,见上图的彩色光谱。所以,我们所说的蓝光,其实是可见光谱中的一段,波长大约在400nm左右,相比红光和绿光的波长短。
根据光子能量公式E = hv = hc / λ,其中h是普朗克常数,c是光速,λ是波长。可以得出,波长和光子能量成反比,即波长约长,能量越低;相反,波长越短,能量越高。
二、蓝光LED
2014年,蓝色发光二极管的发明者获得了诺贝尔物理学奖,真正实现了我们俗称的蓝光LED的量产。结合之前早已发明的红光和绿光LED,让LED能真正发出白色的光芒。但是多种LED的混合成本较高,目前主要用蓝光LED上附着黄色荧光粉,使发出的灯光混合后形成白光。
因此,如果使用中需要更“亮”的白光,则只需要提高蓝光的强度即可实现(这里说的“亮”主要指色温提高)。现在手机、电视等越来越多产品开始使用LED技术,让许多人也不得不开始担心是不是现在的光源为了更“亮”而使用更高的蓝光强度,是否会对眼睛造成伤害。
三、常见灯源的光谱图
我们先从光谱图上来定量分析下。根据之前得到的结论,光的波长越短,能量越高,可以得出在可见光中,波长较短的蓝光应该是能量最高的,如果蓝光成分较高,那也许会对眼睛造成伤害。下面我们列举几个常见灯源的光谱图来说明。
上图是6000K的LED光谱图,由于是蓝光基底的材料,蓝光的相对光谱很高。如果从整体灯光看,偏向于冷白色色温,会让人精神振奋、注意力集中。一般适用于出血量较大、需要精细操作的手术中,方便医生轻松分辨出血管和组织的层次。平时生活中的学习、工作环境一般用这个色温。
这张图是3000K的暖白LED光谱图,相比6000K的光谱图一下子蓝光少了很多。由于黄色周边光谱的增加,让整体灯光会显得偏黄偏红,使人容易放松。一般出血量少、操作相对简单的手术会采用这个色温,减少医生的疲劳感。而在日常生活中,常见于卧室、客厅等需要营造舒适氛围的环境。
同时我们还得来看看太阳公公的光谱,虽然光谱是相对连续的,但是蓝光的比例也很高。而且除了蓝光成分外,太阳光中还存在很多不可见光,比如影响最大的就是紫外线UV,相比蓝光的波长更短,而且肉眼不可见。
最后来看下常见的卤素灯,蓝光的比例非常少。但是从光谱图上我们也可以发现卤素灯的光源里也存在紫外线,这是因为卤素灯由于光电转化的效率低,在使用过程中灯丝温度很高,从而产生出少量紫外线。而且因为光电转化低,一般卤素灯具的功耗非常高,欧盟也已经决定在2018年前后逐步淘汰卤素灯具。
综上,如果仅从光谱图中看,虽然卤素灯的蓝光比例少,但由于和太阳一样,都含有紫外线,且紫外线的波长比可见蓝光的波长更短,相对的能量强度更高。所以理论上来说,3000K左右的暖白LED对于眼睛的伤害更小。
四、蓝光是否真的会对眼睛造成伤害呢?
不过,抛开剂量谈伤害,就等同于耍流氓。
2014年,中国标准化研究院视觉健康实验室与温州医科大学联合开展了一项关于蓝光视网膜损伤的研究。研究发现当蓝光峰值光谱460~500纳米,照度超过1500 lx(勒克斯,照度单位),直接照射视网膜细胞持续3小时以上,会出现细胞活力明显下降和凋亡。
另外,中国标准化研究院视觉健康实验室对600个健康成年人开展了LED蓝光与视疲劳相关的研究。研究发现由于蓝光波长较短,能量较高,因此遇到空气中细小粒子时散射几率较高,有可能会引发眩光。由于蓝光波长较短,使其聚焦于视网膜前,当可见光中蓝光的比例过高,有可能加剧色差距离使得视物模糊,需要眼睛更多的调节才能看清楚,造成视疲劳。
因此在日常使用电子产品过程中,由于眼睛直视LED发光产品,根据上述的测试和许多眼科医生的建议,最好能够减少连续用眼时间,使用30分钟后应至少休息5-10分钟。
而对于LED手术灯来说,蓝光伤害却是无从谈起。一是眼睛盯着手术区域的光线是从手术灯发出至术区后反射至眼睛,相对的蓝光吸收非常少。二是相比于卤素灯和气体放电灯,不存在比蓝光波长更短的紫外线,因此相对的能量会更小。
所以,对于LED蓝光,你需要重新正确的认识。