蓝光对你的健康有害吗? 了解蓝光和蓝光LED

日期:  
2019年 8月 27日
作者: 
Anne Corning  | 
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最近,在关于人类接触蓝光的潜在不利影响方面的热门新闻中,蓝光引起了一些关注。荧光涂层白光LED(其包含蓝光波长)在日常生活中的广泛采用引起了人们的关注,并引发了新的研究。来自智能手机和笔记本电脑等LED显示器设备的蓝光有时被认为是视网膜损伤、失眠甚至癌症的罪魁祸首。因此,“防蓝光”眼镜已成为一件商品,举例来说,流行品牌Warby Parker最近推出了蓝光过滤镜片。

,“防蓝光”眼镜已成为一件商品,举例来说,流行品牌Warby Parker最近推出了蓝光过滤镜片。 最受关注的是LED光谱功率分布的短波长蓝光区域(400-500纳米(nm)范围),峰值在440 nm左右。老年性黄斑变性与长期/极端暴露蓝光有关。1然而,它对普通人的风险非常低。虽然“蓝光危害”(指的是植物化学成分引起的视网膜组织损伤)一词听起来很可怕,但它与长时间凝视极其明亮的光源(比如太阳或焊接电弧)有关,而这些动作是很容易避免的。

典型的白光光源(比如室内灯,包括LED灯)或多或少包含一定比例的蓝光波长,取决于它是冷光还是暖光。然而,这些灯具的低亮度使任何潜在的蓝光伤害风险变得“微不足道”。2 国际照明委员会(CIE)强调,典型光源所发出的蓝光量足够小,仅当您在耀眼的明亮光线下长时间盯着一个方向时才会有危险。

白光LED光谱功率分布图(上),显示在约440 nm处出现蓝光峰值;单个蓝光、绿光和红光LED图(下)。图片来源:Creative Commons License CC-BY-SA-3.0 migrated

因此,看起来正常暴露于室内照明和发光设备下并不可怕。事实上,美国眼科学会(American Academy of Ophthalmology)表示:“无证据表明来自电脑屏幕的光线类型或数量会对眼睛造成损伤”,并且其“不推荐使用任何用于电脑的特殊眼镜。”3 因此,虽然从眼睛疲劳或人体工程学的角度来说在电脑屏幕前工作一整天可能不是最佳选择,但蓝光可能并不是您需要担心的一个关键问题。4, 5

确需要注意的蓝光效应并不是眼睛损伤,而是睡眠干扰。蓝光波长在白天是有益于人类的,其可提升注意力、反应速度和情绪。但研究6表明,在傍晚和夜间,蓝光暴露会抑制我们体内褪黑素(睡眠激素)的释放,进而可能会打乱昼夜节律,这可能与某些疾病的风险增加有关。

总之,购买防蓝光眼镜、使用蓝光过滤应用程序、将智能手机切换到“夜间模式”或者只是在睡前数小时把LED屏幕收起来,这些都是改善睡眠卫生的方法。但没有必要因此完全放弃LED灯泡和设备。

 

典型的LED灯泡,提供与60瓦白炽灯泡相同的亮度,但具有更高的功率效率和使用寿命。

蓝光LED:优点

LED灯泡通常比其他类型的灯泡发出更多的蓝光波长,因此它们可能成为影响睡眠的罪魁祸首。但LED比白炽灯或标准CFL(紧凑型荧光灯)照明更节能,并且它们还带来了许多其他好处。事实上,蓝光LED的发明被认为应该获得诺贝尔奖。蓝光LED是创造白光LED所需的最后一项也是最困难的一项技术进步。白光LED使许多公司能够制造出使用寿命更长、耗电量更少的智能手机、电脑屏幕和照明灯具。 典型的白炽灯泡仅可将其使用的4%的电能转换为光能,而现代白光LED灯泡可将50%以上的电能转换为光能,并且使用寿命长10倍。7

包含蓝光LED的单个二极管。

由于LED能效高,而且比先前用于背光显示器的CCFL(紧凑型冷光荧光灯)尺寸小,因此它们使薄型平板电视和设备成为了现实。蓝光LED使如今的背光LCD智能手机、电视机和电脑屏幕成为了可能。它们用于蓝光播放器、许多照明设备以及其他技术和工业应用。

典型LCD显示屏的简化图,白色LED背光穿过各层。

蓝光LED的开发与应用

LED(发光二极管)本质上是半导体,当它们被电磁辐射激活时将会发射光线。不同的化学物质赋予不同的LED相应的灯光颜色。为了制造LED,需要将两种不同的半导体熔合在一起,一种具有额外的电子,另一种具有可用于接收这些电子的空间。当电压通过二极管时,额外的电子将会移动并进入空穴中,以光的形式释放能量。最早期的二极管只能产生少量能量,从而产生红光。到了20世纪70年代,LED已经发展到了科学家可以通过使用不同的半导体材料并进行“掺杂”(添加各种额外元素)的方式来产生明亮的红光、黄光和绿光的水平。

1994年,Nichia Corporation的Shuji Nakamura开发出首款采用氮化铟镓(InGaN)的高亮度LED,这为他赢得了2014年诺贝尔物理学奖。他与Isamu Akasaki和Hiroshi Amano(他们俩首先确定了如何将蓝宝石作为GaN的基材)共同荣获了该奖项。现代蓝光LED利用Nakamura的基本技术并进行了改进,提高了蓝光LED的亮度和效率。

蓝光LED使创建白光LED照明和设备成为了可能:由于白光包含红光、绿光和蓝光(RGB)的波长,因此如果没有蓝光,您将无法拥有白光。创建白光的RGB方法是采用各种光线颜色的LED,将它们混合在一起呈现白光。

RGB LED面板阵列(左)和白色LED背光面板(右)。

确保蓝光LED(及其他光色LED)的质量

随着消费者对最新显示器设备和照明的高度期望,制造商需要精心设计的测试和测量方案,以确保其LED产品的性能和外观。Radiant自成立以来一直与LED制造商合作,帮助他们测试和测量亮度和色度、确保背光LED显示器的均匀性等。Radiant系统可以根据特定应用的亮度、色度和照明输出要求来评估照明系统并进行定性分析。ProMetric®系列成像色度计和亮度计(科学级亮度测量系统)经过专门设计,可解决光学设计的光源测量应用,同时满足显示器发光键盘、和LED照明产品的批量生产需求。

 

如需了解更多有关如何使用亮度测量型成像系统测试、测量和校正LED显示器以确保质量和提高良率的信息,请查看以下演示文稿:“FPD自动化视觉检测 概览及价值”

 

引用文献:

  1. Liao, A., “Blue-Light Hazard and LEDs: Fact or Fiction?”《建筑照明》(Architectural Lighting),2016年8月23日
  2. Bullough, J., “The Blue-Light Hazard: A Review.” 《照明工程学会期刊》(Journal of the Illuminating Engineering Society),2000年第2期第29卷。在线发布于2013年9月。
  3. Vimont, C., “Are Computer Glasses Worth It?”, 美国眼科学会(American Academy of Ophthalmology®) | EyeSmart®,2019年4月27日。
  4. Foley, K.E., “The blue light from your LED screen isn’t hurting your eyes”Quartz,2019年5月17日。
  5. “Blue Light has a dark side.”《哈佛健康通讯》(Harvard Health Letter), 哈佛健康出版社/哈佛医学院,发表于2012年5月,并于2018年8月13日更新。
  6. Vimont, C., “Should You Be Worried About Blue Light?”,美国眼科学会(American Academy of Ophthalmology®) | EyeSmart®,2017年8月24日。
  7. Diep, F., “Why a Blue LED is Worth a Nobel Prize”《大众科学》(Popular Science),2014年10月7日。