LED在國內(nèi)“發(fā)光”:對眼睛有什么危害嗎?
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:郭雨婷 2016-07-13 14:27:11 加入收藏
摘要
LED在國內(nèi)的照明產(chǎn)業(yè)占據(jù)了越來越大的市場份額,原因是同樣的照明,LED能耗更低。截止到2016年,在歐洲,傳統(tǒng)的白熾燈逐漸被淘汰,LED已成為主要的光源。由于白色LED等自身特殊的光譜和活性的特點(diǎn),也經(jīng)常拿來和室內(nèi)其他光源來做比較,對于它的安全性和對人身健康的方面,特別是對眼睛的潛在危害來說,人們的擔(dān)憂日益上升。為了歸納出用LED燈的健康風(fēng)險評估,法國的食品,環(huán)境,職業(yè)的健康安全等機(jī)構(gòu),一個包括生態(tài),健康和職業(yè)等的公共團(tuán)體,組成了一個課題小組專門向法國的部長作報告。這個小組在一起協(xié)作一整年,其中包括物理學(xué)家,光學(xué)和計量學(xué)的專家,視網(wǎng)膜生物學(xué)家,眼科專家。部分的工作包括對法國市場上不同種類的LED燈的風(fēng)險評估,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)并發(fā)現(xiàn)這些屬于小組風(fēng)險1還是2.
這篇論文全面的分析了白光LED燈的潛在危害,考慮臨床前的一些知識以及流行病學(xué)的研究報告,法國的一些機(jī)構(gòu)的建議是要避免潛在的視網(wǎng)膜危害。
1、 簡介
人工光源,在日常生活中大多數(shù)人都會使用到,每年它的消耗量約為2650十億兆瓦時,占全球發(fā)電總量的近19%。歐盟從產(chǎn)品能源的生態(tài)設(shè)計角度出發(fā),(2005/32 / CE)建議提高國內(nèi)使用產(chǎn)品的能源性能,以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。因此,決定將逐步減少低效率光源的使用,取而代之使用緊熒光燈或二極管。截止到2016年9月1日,歐洲市場將不會再出現(xiàn)白熾燈的身影,而無機(jī)或有機(jī)發(fā)光二極管會成為其替代白熾燈的新能源產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上。
事實上,如果人們用白光LED取代其他光源,那么每年將減排約270百萬噸的二氧化碳,這一數(shù)字代表了巨大的生態(tài)意義。隨著人們不斷地改善LED的光效,人們將再不會對白光LED燈的能效和環(huán)保作用產(chǎn)生質(zhì)疑了。然而,這些新光源存在一些潛藏的風(fēng)險。由于白光LED的光譜有別于國內(nèi)其他光源,一些有關(guān)其對人體健康安全威脅的顧慮產(chǎn)生,尤其是對眼睛的危害。法國食品署,環(huán)境和職業(yè)健康與安全(ANSES)以及其他公共機(jī)構(gòu)對LED使用中所存在的危害進(jìn)行了評估。本文總結(jié)了在使用LED過程中,對人類帶來的潛在風(fēng)險進(jìn)行全面和客觀的分析,主要是為避免潛在的視網(wǎng)膜危害。
2、LEDs
2.1 物理學(xué)和光學(xué)
光是在380-780毫微米的范圍內(nèi)可見的一種電磁輻射,人類視網(wǎng)膜的可見光區(qū)從紫色跨到紅色。像所有的輻射,光具有一定的能量,較短的波長區(qū)域是活動最頻繁的區(qū)域。輻射量取決于光輻射的能量相關(guān)的的參數(shù)(表1概括相關(guān)術(shù)語的定義)。輻射率是用來描述“明亮度”的一個定義,量化的光由一個光源發(fā)射的量來決定[單位為W /(平方米SR)〕而輻照則用于描述接收表面的功率密度。測光量要考慮到光的視覺效果,用以表示標(biāo)準(zhǔn)光度的可見度曲線,人眼可見光可達(dá)到555納米范圍內(nèi)。要想感知由人的“標(biāo)準(zhǔn)觀察者”的亮度(以前稱為“亮度”),以cd /m ²和在勒克斯(亮度測定的照度(上的接收表面的光束密度)測定,這是通過在一個單位立體角的光源發(fā)射由發(fā)射表面的面積除以光通量)。因此,較小的發(fā)射表面,觀察越集中和那亮度就越高。眼睛就是一種光學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)能在視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)不同的圖像,這是在實際的視網(wǎng)膜照明方面有關(guān)的測光量,是受試者觀察到的物體的亮度。由于不同的光源的光譜分布變化不同,光度和輻射量之間沒有簡單的轉(zhuǎn)換因子。值得注意的是,它們不隨觀看的距離的變化而變化。表2和3給出了一些自然光和人造光的例子。
表1:
術(shù)語定義:
術(shù)語 | 單位 | 定義 |
光通量 | 流明(lm) | 評估根據(jù)眼睛的敏感性,光的數(shù)量在所有空間輻射光源 |
發(fā)光強(qiáng)度 | 燭光(cd) | 立體角發(fā)出的光通量 |
亮度 | 坎每平方米(cd/m2) | 光表面密度 |
照度 | 勒克斯 | 收到的光通量 |
光視效能 | 流明/瓦 (lm/W) | 理論最大683 lm / W |
通過相應(yīng)的感覺,用絕對溫標(biāo)表達(dá)的白光相對色溫(CCT)常被用來定義其明暗度,即“暖”或“冷”。暖白光呈現(xiàn)光橙色,相對色溫低于3500K(白熾燈光源為2700-2900K). 冷白光更近似于冷色,如藍(lán)色,且相對色溫在5500K之上(6500K為標(biāo)準(zhǔn)日光照度)。顯色指數(shù)(CRI)包含數(shù)值為0-100,對照基準(zhǔn)光,可以反映光源復(fù)制其他被照亮物體顏色的能力強(qiáng)弱。按照定義,日光顯色指數(shù)為100。 在商鋪,校舍,或辦公室,燈的顯色指數(shù)應(yīng)高于80。 表1概述了用于定義光量的主要術(shù)語。表2和表3為自然光與人造光相對應(yīng)的亮度和照度相關(guān)的例子。
發(fā)光二極管本身發(fā)出單色光源其換能效率由發(fā)光波長決定。半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)發(fā)出的主波長主要由傳導(dǎo)和價帶間的能隙值決定。此外,根據(jù)節(jié)點(diǎn)溫度,所釋放的光譜線有半極大處全寬度值(FWHM)。最初商用的發(fā)光二極管均為紅色,而今日幾乎所有飽和色都能實現(xiàn)。制造LED關(guān)鍵問題在于如何大規(guī)模滲透普通照明市場來獲得高能效白光LED。LED如何能產(chǎn)生白光?今日有三種主要方法從發(fā)光二極管中產(chǎn)生白光。
表2:
室內(nèi)照明和自然光照明舉例
亮度舉例(cd/m2) | |
眼睛感知閾值夜晚滿月,天氣晴朗 熒光管夏天正午12:00 陽光下的白紙表格閃光值大約為碳燈絲可能的眼部病變幻影氙弧 | 10 -6 10 -4 2000 5000 30 000 500 000 700 000 250×10 6 400×10 6 |
表3
室內(nèi)照明和自然光照明舉例
照度舉例(lx) | |
夜晚 2m高75w 的燈公共照明良好的人工照明室外,多云夏天正午12:00 陽光下 | 0.0003 40 50 500 15 000 100 000 |
● 將一個二極管長短為λ1發(fā)射波在和更大的磷光發(fā)射波長結(jié)合λ2。
● 使用三個(至少)二極管在不同的可見光波發(fā)射,然后結(jié)合自身產(chǎn)生白光。
混合多種熒光粉,產(chǎn)生的相對色溫(CCT)和最終混合物有關(guān)。每種方法有其優(yōu)缺點(diǎn)。第一種方法是用的最廣泛的方法,用來產(chǎn)生高亮白光LED。此方法是由于互補(bǔ)光波長(等“長”或等“短”)的兩個光子同時到達(dá)眼球?qū)a(chǎn)生白光感。二極管產(chǎn)生一個短波被磷光劑包住,因此能吸收少量短波長光子來轉(zhuǎn)變?yōu)殚L波長光子。大批量生產(chǎn)白光LED以及藍(lán)光發(fā)光二極管時,用氮化銦鎵晶體和黃色磷光劑的結(jié)合(釔鋁石榴石,鈰,或者類似物)來制造相對色溫5500K以上的LED。如要產(chǎn)生“暖白光”且相對色溫約3200K,需額外加一層發(fā)紅光的熒光劑。然而,這額外一層卻能明顯減少LED的發(fā)光效率。要注意的是,藍(lán)光成分往往存在在LED光譜。
第二種方法需要利用短波長發(fā)光二極管(近紫外線區(qū))耦合一種或多種熒光劑,能把紫外輻射轉(zhuǎn)換成可見光。相同的方法也用于各類熒光燈。此法主要優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生很高質(zhì)量的白光(高顯色性), 此外,也能根本上避免藍(lán)光直接釋放。
第三種方法需利用三個發(fā)光二極管,用來提供基本色(紅,綠,藍(lán))。這三種顏色的加色合成可以產(chǎn)生白光,相對色溫每種顏色組成的相對權(quán)重?,F(xiàn)在不止用三種顏色,這樣能獲得更多色差來更精確達(dá)到理想的色點(diǎn)。因此,加入藍(lán)綠色,琥珀色,以及紅橙色都是可能的。但由于此種方法的設(shè)配要昂貴的多,所以這種方法常用于風(fēng)景和裝飾照明,而不用于普通照明。
目前,用于國內(nèi)的LED照明正在生產(chǎn)白色光與第一描述方法。因此,風(fēng)險評估基于對于這種類型的白光LED混合系統(tǒng)上來完成。圖2,是些市售白光LED的實施例的代表。
3. 與生物系統(tǒng)的光相互作用:光致?lián)p害賠償機(jī)制
用生物系統(tǒng)輻射通過吸收發(fā)生相互作用,輻射能量被轉(zhuǎn)移到其中效應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)。兩個主要機(jī)制可以區(qū)分通過該吸收輻射能實施影響。(Youssef et al., 2010; Organisciak and Vaughan, 2010).
熱能:輻射能被轉(zhuǎn)化為分子的運(yùn)動(動能),如振動、旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)換。溫度隨之增加。在此, 一定體積里,單位時間(s)內(nèi)所吸收的輻射能(由焦耳J表示)決定了溫度上升。也就是說,單位體積(立方米)內(nèi)吸收的輻射功率(J / s =Watt,W),或者是(特定)吸收速率(W / m 3 )是決定性因素。如果由熱失活產(chǎn)生的光能釋放速度快于熱擴(kuò)散的速度,就會產(chǎn)生光熱損傷,就會引起組織溫度的提高。熱暴露的持續(xù)時間通常介于0.1和1.0秒之間 (Crochet et al.2006)。對于到達(dá)視網(wǎng)膜的可見光和紅外輻射,滲透的深度取決于入射波長、黑色素(即RPE細(xì)胞及脈絡(luò)膜黑色素細(xì)胞內(nèi)的黑素體)、血紅蛋白或是氧合血紅蛋白(在脈絡(luò)膜血管里)。它們是的主要吸收者,可以產(chǎn)生由電子激發(fā)態(tài)到基態(tài),非常有效的無輻射衰變(Marshall,1970)。溫度至少上升10 0攝氏度會引發(fā)了視網(wǎng)膜內(nèi)許多蛋白質(zhì)變性,進(jìn)而造成熱損傷。通過視網(wǎng)膜進(jìn)行的熱傳遞很有限,熱損傷局限于色素上皮,接著機(jī)械式擾動導(dǎo)致視網(wǎng)膜層受損或血凝外圍及中心受損。這一機(jī)制被用于激光光凝術(shù)中。然而, 暴露在短于-20us的高功率閃光中,也可能產(chǎn)生視網(wǎng)膜光熱損傷 (Delori et al .,2007)。
光化學(xué):輻射能會使最外層(價)電子轉(zhuǎn)移到更高的軌道能級,進(jìn)而激活原子或分子。隨后這種能量可以運(yùn)用于(光)化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生'光產(chǎn)物”。輻射要在一定的波長范圍(吸收帶) 內(nèi)才能激活 (離散量子,即光子吸收的輻射能必須與激活所需能量相匹配)。吸收輻射的(部分) 分子被稱為發(fā)色團(tuán)。并不是每個被激活分子都會引起化學(xué)反應(yīng): 熒光(釋放長波長的輻射) 可能導(dǎo)致能量損失,或者能量以熱量的形式消散。這意味著所吸收的輻射能,只有特定的一部分才能用于(光)化學(xué)反應(yīng):這由量子效率 (每吸收一個光子所產(chǎn)生的光產(chǎn)物數(shù);比率通常< 1) 所表示。光被發(fā)色團(tuán)吸收,產(chǎn)生光化學(xué)損傷,導(dǎo)致該分子形成電子激發(fā)態(tài),隨后分子或是本身進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)換,或與其他分子間相互作用,使兩方都發(fā)生化學(xué)變化,或者使這種激發(fā)能轉(zhuǎn)移至其它分子,使其具有化學(xué)反應(yīng)性(化學(xué)活性)。自由基和活性氧(ROS)因而可能得以形成,從而引發(fā)光動力效應(yīng)。它在光的激發(fā)下,發(fā)色團(tuán)(也稱作光敏劑)進(jìn)行系間竄躍,產(chǎn)生自由基和單線態(tài)氧。視網(wǎng)膜里的內(nèi)源性光敏劑達(dá)到了視網(wǎng)膜的可見/紅外輻射(表4) ( Glickman, 2002; Wu et al., 2006; Boulton et al., 2001)。外層視網(wǎng)膜、感光細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮(RPE),緊鄰脈絡(luò)膜的血液供應(yīng),含氧量隨之變高,這為光動力損傷創(chuàng)造了可能性(Yu and Cringle, 2005; Beattyet al., 2000)。
圖2:LED的照片為藍(lán)光風(fēng)險評估測試:A:對于藍(lán)光的風(fēng)險評估測試的10瓦LED筒燈燈具。
本燈具屬于風(fēng)險燈具。組2,B :15 W的室內(nèi)LED照明的藍(lán)光風(fēng)險評估測試。本燈具屬于高危人群1. C:特寫高亮度單芯片白光LED的D視圖:定向LED燈的通常用作GU10鹵素?zé)舻奶娲贰?E:多芯片LED納入100模具。
ROS有三個主要目標(biāo): 1、細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化,誘發(fā)丙二酸醛(一種強(qiáng)力誘變化合物);以及膜破壞。視網(wǎng)膜中含高度集中的細(xì)胞膜,對氧化壓力特別敏感。2、蛋白質(zhì)和酶改變它們的結(jié)構(gòu)和活性; 3、核酸,與蛋白質(zhì)合成中的突變、腫瘤形成和改變(Heil et al., 2010; Cadet et al., 2010)。此外,活性氧(ROS)誘發(fā)細(xì)胞過早衰老過程,改變細(xì)胞對其他類型壓力的應(yīng)對能力。
三種類型的光學(xué)輻射中,紫外線輻射攜帶能量最高(UVA 315 - 400 nm, UVB315 - 315 nm, UVC 100 - 280 nm),光化學(xué)反應(yīng)最活躍。紫外線輻射由有機(jī)分子和苯環(huán)中的某些常見發(fā)色團(tuán)所吸收。這些發(fā)色團(tuán)大量存在于DNA中,可以導(dǎo)致細(xì)胞死亡和誘變。
有三類系統(tǒng)能有效保護(hù)細(xì)胞和組織免受生理氧化壓力(Siu et al .,2008): 1、非酶分子如硫醇、維生素(E和C)、胡蘿卜素類……2、金屬離子去除劑 3、特定的酶,如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化酶……(Grimm et al., 2000b, c; Siu et al., 2008; Noe11,1980)。
潛在的光誘導(dǎo)損傷的第三機(jī)制是數(shù)碼相片管理軟件(或光聲)。當(dāng)光能量沉積大于可發(fā)生的機(jī)械松弛,它就會產(chǎn)生 。脈沖小于1 ns的剪切力或氣穴誘導(dǎo)組織的破壞。需要可從諸如強(qiáng)脈沖激光而得到的注量率,就會造成光機(jī)械損壞。
依賴于波長,所吸收的能量和照射時間,兩類光損害已在視網(wǎng)膜中得到了描述。(Gorgels and Van Norren, 1998; Harwerth and Sperling, 1971; Ham et al., 1979, 1976, 1978; Wu et al., 2006; Kremers and van Norren, 1989).
I類損害具有作用光譜是等同于視色素的吸收光譜,它在幾個小時的暴露后可以顯示到周向相對低的輻射度,低于1毫瓦/厘米2,白光。最初的損害主要分布在光感受器。視紫紅質(zhì),人類的視網(wǎng)膜主導(dǎo)顏料,吸收光源峰值是507納米主要集中在綠光范圍內(nèi)。對于猴子,不可逆轉(zhuǎn)S(短波長)錐損害的照射時可以在460nm觀察到的,而M(中等波長)和L(長波長)錐體的可逆的損害分別要照明在520和630-720納米。初始損傷通常局限在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(部分脂褐素介導(dǎo)的),但可接著延伸到光感受器,(Bolton et al., 2001)
II級損害峰值在短波長,在藍(lán)光(400-480納米)范圍內(nèi)的作用光譜,這種類型的損壞暴露下發(fā)生的白光高輻照度,高于10毫瓦/平方厘米。初始損傷通常局限在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(部分脂褐素介導(dǎo)的),但可接著延伸到光感受器。(Grimm et al., 2001; Hafezi et al.,1997; Gorgels and van Norren,1995).
表4:
組織 / 分子 | 波長( nm ) | 作用機(jī) 制 |
眼角 膜 虹 膜 鏡 頭 視網(wǎng) 膜 RPE 脂褐 素 葉黃素 II 顏 料 | (300)800 黑色素300-700 峰值在365,8年 450nm,65年 400-700 視紫紅質(zhì):峰值在507 SWS:峰值在450 MWS:峰值在530 LWS:峰值在580 黑色素:400-700nm 355-450 A2E:峰值在430-44- 葉黃素:峰值在446 黃嘌呤:峰值在455 玉米黃質(zhì):峰值在480 | ABS選項/散熱 ABS選項/散熱 ABS選項/散熱 光化學(xué)損傷I型:最大 507nm II型:最大較短的波長 ABS選項/散熱潛在的化學(xué)損傷 光動力效應(yīng) ABS選項/散熱 |
4、光線和人眼:光是怎么到達(dá)人的視網(wǎng)膜的
人眼接收整個太陽光譜。在到達(dá)視網(wǎng)膜之前,輻射已被眼組織吸收或者反射出去。(Sliney, 2002, 2005). 表4總結(jié)了不同的輻射波長與眼部組織的相互作用,特別是輻射波長和眼底色素之間的相互作用。
4.1眼角膜
人的眼角膜吸收所有的100納米到280納米的UVC,反射295納米和295納米以上UVC的輻射能。然而人角膜很有效的吸收300納米到320納米的UV輻射和30%到40%的320納米到360納米的UVA輻射。過度暴露于UVA(315-400納米)和UVB(280-315納米)可能會導(dǎo)致角膜上皮的可逆損傷,然而暴露于UVC輻射(100-280納米)可以在角膜基質(zhì)和鮑曼膜誘導(dǎo)更深病變導(dǎo)致角膜混濁及新生血管。在長期反復(fù)的紫外線照射下,可能會出現(xiàn)氣候性滴狀角膜病變,翼狀胬肉和結(jié)膜腫瘤,以及眼黑色素瘤 (Vajdic et al., 2002; Singh et al., 2004; Hu et al., 2008).
紅外線輻射(IR)的波長范圍是從780納米到1納米。從780納米至1.4 WM的IRA輻射大多角膜和IR也被吸收,而1.4至3 WM的IRA大多是由角膜,房水和玻璃體液吸收的(圖3)(Sliney,2002)。超過1.9 WM的IRA,只能被角膜吸收。紅外線通常只造成刺激,而高能量的(>30J / CMZ)也可引起深間質(zhì)病變,甚至穿孔((Oliva and Taylor ,2005;Young,2006; Gallagher and lee,2006)。長期暴露在IRC可能誘發(fā)角膜病變,特別是上皮。因此,強(qiáng)烈推薦在陽光這個層面上保護(hù)眼睛(Sliney,2001,2006)。
4.2虹膜
虹膜色素含有黑色素,吸收所有的可見光波長。它也響應(yīng)通過收縮而進(jìn)入眼睛的光。當(dāng)暴露于紫外線輻射,瞳孔直徑為約1毫米,當(dāng)暴露于紅外線輻射時,瞳孔直徑可達(dá)到7mm左右。瞳孔反射的機(jī)制將在處理視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、說明蛋白黑素的段落進(jìn)行詳細(xì)說明。這種機(jī)制是對于保護(hù)視網(wǎng)膜抵抗光損傷極其重要有效的。
圖3紫外線輻射和與人眼的紅外輻射(所有年齡)的互動。
圖4:UVA輻射和可見光互動<9歲
圖5:可見光互動> 10歲
圖6:可見光互動/ 60-70歲
4.3 晶體
成人眼睛的晶狀體強(qiáng)烈吸收UVB的較長波長(295-315納米),和315-390納米的全部UVA和部分的近紅外線波長。UV光誘導(dǎo)的白內(nèi)障(Oliva and Taylor, 2005; Robman and Taylor, 2005; Asbell et al., 2005)而藍(lán)光可誘導(dǎo)老化透鏡的光動力損傷。然而,老化透鏡積聚的化合物也可作為抗氧化劑(Asbell et al., 2005; Robman and Taylor, 2005)..紅外輻射還可導(dǎo)致白內(nèi)障(Roh and Weiter, 1994).
4.4 視網(wǎng)膜
因為透鏡吸收附近的紫外線以及遠(yuǎn)處的紅外線輻射(小于400納米,大于800納米),角膜和透鏡吸收超過980納米以上的紅外線輻射,玻璃質(zhì)吸收超過1400納米,最大至10納米的光,非電離輻射到達(dá)眼角膜受所謂的電磁波頻譜(390-780納米)有形成分以及附近紅外線(圖五)的限制 (Boettner and Wolter, 1962; Sliney, 2002, 2005).特別是紫外線到達(dá)視網(wǎng)膜的成分低于1-2%。只有在年輕的孩子中(8-10歲以下),320納米的紫外線到達(dá)視網(wǎng)膜的成分稍高(但也只能達(dá)到8%)(圖4)。這個傳播紫外線到視網(wǎng)膜的窗口最初通過光化學(xué)過程來加速脂褐素的形成在年輕人當(dāng)中也許能夠解釋。(Gaillard et al., 2011).
當(dāng)色氨酸的代謝產(chǎn)物吸收紫外線并在透鏡上積累時,這種傳輸帶就會逐漸減少。到20歲,只有0.1%,到60歲,除了沒有晶狀體眼的人,視網(wǎng)膜接收不到任何紫外線。視網(wǎng)膜的吸收值在400-600納米之間,而視網(wǎng)膜傳輸延伸則在400-1200納米之間。桿細(xì)胞穿過視網(wǎng)膜,除了中心區(qū)域(小凹),能夠提供暗視覺。他們的敏感度范圍在10-6-1流明,具有相對比較低的分辨率和較高的敏感度,但是缺少色彩信息。在體外,棒吸收至少498納米,但是,在體內(nèi),考慮到透鏡和黃斑色素的吸收,棒吸收可以達(dá)到507-530納米。視錐細(xì)胞負(fù)責(zé)明視覺。他們的敏感度在一個比較寬泛的亮度范圍內(nèi),103-108平方燭光。不同類型視錐吸收值詳見表格4.在體外,藍(lán)錐最大的吸收值為420納米,綠錐為530納米,紅錐560納米,而在體內(nèi),考慮到透鏡的吸收以及黃斑色素,他們的吸收范圍為450,540和570納米 (Dartnall et al., 1983). 桿視覺色素是視紫紅質(zhì),由蛋白質(zhì),維他命A醛,11-順式-視黃醛構(gòu)成。錐感光色素也是由視網(wǎng)膜以及不同的蛋白質(zhì)構(gòu)成。光傳導(dǎo)是由光在視紫紅質(zhì)上由11-順式-視黃醛轉(zhuǎn)換為全反式視黃素。激活視紫紅質(zhì)會產(chǎn)生一連串反映導(dǎo)致鈉/鈣通道閉合,感光器膜的超極化,細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度降低(Pepe,1999).光傳導(dǎo)系統(tǒng)是又一些蛋白質(zhì)(例如S-調(diào)制蛋白【恢復(fù)】,S-抗原【作用】,烏苷酸環(huán)化酶激活蛋白,光導(dǎo)蛋白,以及鈣調(diào)素)以鈣依賴的方式調(diào)節(jié)的,包括光明和黑暗的適應(yīng)。
視紫紅質(zhì)通過維甲酸代謝的視覺循環(huán)在視網(wǎng)膜色素表層上再生。(Bok, 1990).視網(wǎng)膜色素表層細(xì)胞在視覺循環(huán)額光感受器維持中很活躍,因為他們每一天都在吞噬感光體外的節(jié)段,細(xì)胞內(nèi)磁盤包含著視覺色素可用來他們不斷的更新。視覺循環(huán)在視網(wǎng)膜色素表層細(xì)胞上積累的有毒副產(chǎn)品,例如脂褐素是高感光的(如下)。光化學(xué)損傷已被證明通過與視網(wǎng)膜外層呈現(xiàn)不同的顏料和光相互作用產(chǎn)生(感光細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞)(表4)視蛋白和視黃醇(Boulton et al., 2001).
4.4.1黃斑色素
在黃斑,黃色的黃色斑素一般集中于視網(wǎng)膜內(nèi)部中心的凹處,葉黃素和玉米黃質(zhì)有效地吸收400至500納米之間的藍(lán)光。(Landrum and Bone, 2001; Wooten and Hammond, 2002; Stahl, 2005; Whitehead et al., 2006). 葉黃素可以防止氧化損傷并且是為單線態(tài)氧清除劑。(Krinsky et al., 2003; Li et al., 2010; Davies and Morland, 2004.). 它們主要集中在兒童的黃斑,減少與衰老,并且整個生命只能由營養(yǎng)攝入而增加。營養(yǎng)補(bǔ)充劑(含有黃斑色素)已經(jīng)顯示出增加的黃斑色素密度在老年患者攝入的幾個月之后,因此通過減少氧化的光損失,容易降低年齡相關(guān)性黃斑變性的進(jìn)展風(fēng)險。(AMD(Carpentier et al., 2009; Loane et al., 2008).
4.4.2脂褐素
正因為視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞與氧化光感表皮和再生天然色素的噬菌作用有關(guān)(Bok,1990)反應(yīng)后的殘留物會隨著年齡增長而增多。細(xì)胞頂面上的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞黑色素顆粒(真黑素和褐色素)、微型過氧化物酶體、抗氧化酶,特別是在300-700納米黑色素范圍內(nèi)吸收過量量子的情況下,會起到至關(guān)重要的抗氧化保護(hù)機(jī)能。隨年齡增大或是某個視網(wǎng)膜失調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn),視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中的載色體便會混合成為脂褐素。對于藍(lán)光的刺激,脂褐素是款有效的感光劑,它能引起光力學(xué)效果并隨即產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)(Boulton et al., 2004; Wang et al., 2006) 并最終造成對視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和感光器永久性的損害。(Wassel et al., 1999).A2電子信息系統(tǒng)中,脂褐素發(fā)亮的主要組成部分是始于兩個冷凝分子反視黃醛與磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)在表皮一系列反應(yīng)所構(gòu)成的條狀物 (Sakai et al., 1996; Shaban and Richter, 2002).反應(yīng)呈現(xiàn)出在430-440納米范圍內(nèi)光線的吸收達(dá)到峰值,結(jié)果造成活性氧簇低于正常光刺激(Reszka et al., 1995; Parish et al., 1998)。有趣地是,年齡能引起脂褐素結(jié)構(gòu)變化,提升隱性光力學(xué)效果,當(dāng)光照時,引起更高活性氧簇產(chǎn)生(Wu et al.,2010)。脂褐素眼睛潛在地老化,當(dāng)藍(lán)光照射時,可能地引起氧化傷害。其他幾個純正視網(wǎng)膜載色體包括黑色素,原卟啉,全反式視黃醛(Wielgus et al., 2010) 脂褐素成分(Reszka et al., 1995; Wassel et al., 1999) 被用作感光劑(Yang et al., 2003; Godley et al., 2005).相反地,如果表皮上的黑色素?fù)?dān)當(dāng)一個強(qiáng)有力的保護(hù)吸收體,那么黑色素在人類視網(wǎng)膜中的作用還未被人們所知曉(Hu et al., 2008)。脂褐素同黑化脂褐素粒子結(jié)合是具有強(qiáng)光毒性的。所以可能發(fā)生隱性光線視網(wǎng)膜損害的藍(lán)光波長是介于400-460納米之間(藍(lán)光危險性(Ham, 1983; van Norren and Schellekens, 1990; Algvere et al., 2006).
5. 晝夜周期和瞳孔反射的視網(wǎng)膜控制
除了錐體和桿,神經(jīng)節(jié)黑視蛋白的細(xì)胞,感光色素最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的子集,描述了含有黑素蛋白,他們是集中在中央凹處,相比視網(wǎng)膜的其它部分的是4倍以上。(Hattar等。,2002;漢金斯等人,2008;塞莫等人,2010)。(Semo et al., 2010; Viénot et al., 2010). 它表明,感光體的輸入可以部分控制晝夜周期和瞳孔反射,但這些功能通常可以通過在不存在感光體輸入的黑視素敏感性進(jìn)行單獨(dú)驅(qū)動。即使不需要黑視蛋白-神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,它也會用于晝夜調(diào)節(jié),但是缺少這些就會減少40%的晝夜響應(yīng)。(Panda et al., 2002; Panda, 2007; Ruby et al., 2002; Tsai et al., 2009). 在人類中,從分離的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的光響應(yīng)推導(dǎo),黑素蛋白的刺激和瞳孔反射在體內(nèi)的峰值為480納米(Brainard et al., 2008; Mure et al., 2009)。然而,ipRGCs具有RPE無關(guān)的圖像再生系統(tǒng),具有從黑素蛋白的兩相開關(guān)成在480nm的活化元黑素蛋白,然后在另一段較長波長(Mure et al., 2009)。返回到其基礎(chǔ)狀態(tài)。白色和藍(lán)色LED光譜在460nm和480nm之間的很不平衡,是峰值的460nm和谷值的480nm。由黑視素,視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在人體中調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的機(jī)制尚未完全明了。這是最近表明,他們的反應(yīng)線性對比的光刺激的變化,而他們表現(xiàn)出對頻率復(fù)雜的變化反應(yīng)相對于正常的響應(yīng)時間有所延遲。黑視蛋白 - 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可不會簡單響應(yīng)太陽光的各種頻率。(Fukuda et al., in press). 迄今為止,在睡眠調(diào)節(jié)和瞳孔反射的LED的光譜的潛在后果仍有待研究。事實上,瞳孔反射示出了兩個部分組成,一個桿錐體速度快的響應(yīng),接著從該負(fù)責(zé)維護(hù)瞳孔大小黑視蛋白 - 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中的穩(wěn)定的響應(yīng)。如果感光神經(jīng)節(jié)細(xì)胞受損或刺激更大瞳孔可能導(dǎo)致增加的視網(wǎng)膜暴光。因此瞳孔對于白光LED曝光的響應(yīng)仍然在體內(nèi)進(jìn)行評估。
6.光與視網(wǎng)膜病變
如上詳述,藍(lán)色光與構(gòu)成視網(wǎng)膜與衰老視網(wǎng)膜或在病理條件下積累分子的相互作用是易受誘導(dǎo)進(jìn)而損害RPE細(xì)胞,感光細(xì)胞以及神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的。藍(lán)光危害已經(jīng)超過40年前確定的標(biāo)準(zhǔn)。 諾勒等(1966年)是最早認(rèn)識到潛在光化學(xué)間由藍(lán)光光感受器/ RPE引起的損害。
許多其它研究表明,在可見光譜中的最短波長為對視網(wǎng)膜來說最危險,光致?lián)p壞機(jī)制先前已經(jīng)被別人研究過了(Wenzel et al., 2005;Wu et al., 2006)。我們將不會細(xì)化光致視網(wǎng)膜的機(jī)制。
我們的目的主要是評估新LCD,和自然光以及其他人工光源的相比,對于眼部風(fēng)險的大小。
6.1 陽光和視網(wǎng)膜病理
6.1.1 急性照射 : 太陽能視網(wǎng)膜炎
看太陽或日食幾分鐘而造成得直接視力障礙,也已經(jīng)研究了很多年(Young,1988年);從志愿患者的眼睛注視太陽與外片的輕度變化和光感受器內(nèi)部,38-48小時后,RPE細(xì)胞都有不同程度的損傷。這在很短的探索時間段內(nèi)解釋了良好的視力。觀察的猴子在暴露后48小時后,對RPE的損害是非常類似于在RPE的損害,藍(lán)色光化學(xué)損害(Ham et al., 1978); 雖然視網(wǎng)膜色素上皮能夠迅速恢復(fù)血視網(wǎng)膜屏障,光感受器觀察到一些時間的曝光后永久變性(Tso and La Piana, 1975; Gladstone and Tasman, 1978)。需要提醒的是,引起不同程度的視力障礙及中心暗點(diǎn)是多么重要?,F(xiàn)在眾所周知,日光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜病變,是從類似的藍(lán)光曝光,而不是從熱損傷化學(xué)損害導(dǎo)致。除了在精神障礙的情況下,沒有人盯著太陽和自然的驅(qū)逐反射太陽反射光,會進(jìn)行灼傷保護(hù)。然而,在某些特定的情況下,增加了可能出現(xiàn)的視網(wǎng)膜暴露。中午被太陽照亮的積雪有可能達(dá)到10.000cd / m2,反之什么可以被認(rèn)為是亮度,它不直接接觸,而是地面的反射,這是最重要的環(huán)境暴露因素(Sliney,2005)。
對角膜上部的保護(hù)是防止角膜被曝光進(jìn)行的保護(hù),減少亮度這個條件可能會增加從地面反射外圍曝光 ,同時增加了上方的的開口。例如,長時間暴露在新鮮的雪天空朦朧可能誘發(fā)過度曝光和病變,飛行員和暴露在沙漠幾個月的士兵表現(xiàn)出眼底病變類似于太陽能視網(wǎng)膜炎,長期積累低強(qiáng)度陽光曝曬會引起類似的病變,即使這樣的病例報告,也還有待證明。
6.1.2. 長期接觸: 黃斑變性與年齡有相關(guān)的聯(lián)系嗎?
沒有關(guān)于日光曝曬和年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)之間的因果關(guān)系的共識,從流行病學(xué)研究的應(yīng)運(yùn)而生,氧化脅迫和亞臨床的局部炎癥已經(jīng)證明在與視網(wǎng)膜老化過程是相關(guān)聯(lián)系的。通過苯并(a)和毒性能夠清楚地顯示出有助于AMD公司 (Khandhadia and Lotery, 2010; Cano et al., 2010; Ding et al., 2009 , Xu et al., 2009) 。沒有結(jié)果可以證實陽光照射能夠加重后果。然而,據(jù)河貍壩眼科研究,在與陽光有關(guān)的早期年齡相關(guān)性黃斑變化的5年發(fā)病率之間的相關(guān)性,顯示了閑暇時間花在戶外活動的人,青少年是(年齡13-19歲)和30多歲(年齡30-39歲)與早期年齡相關(guān)性黃斑變化的風(fēng)險是顯著關(guān)聯(lián)的。紅色或金色的頭發(fā)的人們更有可能比深色頭發(fā)的人更容易發(fā)生黃斑改變 (Cruickshanks et al., 2001).。十幾年的發(fā)病率研究證實了這些發(fā)現(xiàn)。確實,控制用于年齡和性別的同時,青少年期間每天暴露在夏天的太陽下超過5小時,和這些暴露在同一時期不到2小時相比,致顯影增加視網(wǎng)膜色素異常和早期年齡相關(guān)性黃斑變化有更高的風(fēng)險。(Tomany et al., 2004). 在另一項研究中,陽光暴曬的影響是對838名的船工評估。在這個特定人群,相對暴露于藍(lán)光和紫外光是可能的,并且表現(xiàn)出作為曝光和AMD標(biāo)志之間的關(guān)聯(lián)。與年齡匹配的對照相比,患有晚期年齡相關(guān)性黃斑變性(地理萎縮或盤狀瘢痕)有顯著高于暴露于藍(lán)光。
可見光較前20年,但沒有相對于暴露于UV-A或UV-B的不同,這表明藍(lán)光曝光可能與AMD的發(fā)展,特別是在較先進(jìn)的年齡(Taylor et al., ,1992)。這些協(xié)會沒有在其他研究中,例如在法國POLA研究發(fā)現(xiàn)
(Delcourt et al.,,2001),但這些研究并沒有設(shè)計為表現(xiàn)出這樣的關(guān)聯(lián)。由于AMD觀察動物的視網(wǎng)膜病變有類似的功能,可以通過藍(lán)光照射實驗誘導(dǎo),防止藍(lán)光應(yīng)該建議在所有年齡段??紤]AMD新的遺傳因素,與陽光照射和遺傳標(biāo)記的關(guān)聯(lián)應(yīng)該是有趣的研究。在另一項研究中,對有陽光暴曬的影響838名船工進(jìn)行評估。在這特定人群中,相對暴露于藍(lán)光和紫外光是有可能的,并且表現(xiàn)出作為為曝光和AMD標(biāo)志之間的關(guān)聯(lián)性上。與年齡匹配的對照相比,在前20年患有晚期年齡相關(guān)性黃斑變性(地理萎縮或盤狀瘢痕),相比較高的暴露于藍(lán)色或可見光,和對于暴露于UV-A或UV-B有顯著的不同,這表明藍(lán)光曝光可能與AMD的發(fā)展,特別是在較為年輕的年紀(jì)(Taylor et al., 1992)。這些協(xié)會沒有在進(jìn)行其他研究,例如在法國POLA研究發(fā)現(xiàn)(Delcourt et al.,,2001),但這些研究并沒有設(shè)計為表現(xiàn)出這樣的關(guān)聯(lián)而進(jìn)行研究。由于AMD觀察動物的視網(wǎng)膜病變類似的功能,可以通過藍(lán)光照射進(jìn)行實驗誘導(dǎo),防止藍(lán)光應(yīng)該是建議在所有年齡。考慮AMD新的遺傳因素,與陽光照射和遺傳標(biāo)記的關(guān)聯(lián)應(yīng)該是一項有趣的研究。
6.1.3 藍(lán)光和青光眼或其他視神經(jīng)病變
奧斯本等人發(fā)現(xiàn),線粒體酶,比如細(xì)胞色素和黃素氧化酶吸收光并產(chǎn)生活性氧物種。因為神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是未受可見光保護(hù)的,它們直接暴露于這種照相氧化刺激。在體外,神經(jīng)節(jié)細(xì)胞發(fā)生凋亡的胱天蛋白酶是獨(dú)立的形式。在光下(400-700 n)的曝光在老鼠體內(nèi),神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的痛苦只發(fā)生在藍(lán)光曝光感應(yīng)體征(Osborne et al., 2008, 2010).。此外,因為黑素蛋白 - 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞參與光誘導(dǎo)瞳孔反應(yīng),患者神經(jīng)節(jié)細(xì)胞功能障礙,前部缺血性視神經(jīng)病變證實了在受影響的眼睛瞳孔響應(yīng)紅色和藍(lán)色光在全部的眼球損失了,這表明在這些患者的視網(wǎng)膜照明能被增強(qiáng),從而增加了藍(lán)光危險(Kardon et al., 2009)。
越來越多的證據(jù)表明,晝夜中斷容易引起青光眼發(fā)生,并且,它可能提高神經(jīng)病發(fā)病率(Drouyer et al., 2008; Agorastos and Huber, 2011)。然而,迄今為止沒有流行病學(xué)研究已經(jīng)評價日光或藍(lán)光曝光的進(jìn)展,或青光眼或其它視神經(jīng)發(fā)生病變的之間的相關(guān)性。
7.人工照明和眼病
7.1. 眼科儀器
自20年前,在手術(shù)室中視網(wǎng)膜損害的風(fēng)險已經(jīng)被清楚地認(rèn)識到,即使第一次評估是在1978年提出的動物。手術(shù)顯微鏡可誘導(dǎo)旁黃斑病變,非常類似于由藍(lán)光曝光實驗所導(dǎo)致的情況(Azzolini et al. 1994-1995)。此外,藍(lán)色光的過濾顯著降低,即便是不被抑制的風(fēng)險。通過對散瞳視網(wǎng)膜照明的持續(xù)時間也可以增加視網(wǎng)膜損壞的風(fēng)險。在1983年,在133病例病人中,它表明了, 在藍(lán)光范圍內(nèi)的光纖的光衰減手術(shù)患者的視力要強(qiáng)于高強(qiáng)度的鎢絲顯微鏡下測試的視力(Berler and Peyser,1983)。此后,相對于紅色和紫外線范圍波長的若干報告確定了藍(lán)光輸出是視網(wǎng)膜的主要危險。(Cowan, 1992)。由于手術(shù)時間限制,長時間的手術(shù)和亮度的限制期間的學(xué)生面膜應(yīng)用,以減少此類事故。
7.2焊機(jī)光
弧焊暴露于紫外線以及藍(lán)色的光。輻射在UV范圍內(nèi)主要是吸收處由角膜和晶狀體。如果焊機(jī)是不受保護(hù)的,會引起“弧眼”,熟知的焊接工職業(yè)危險。即使很痛苦,但預(yù)計不會對角膜結(jié)膜炎誘使任何永久性的眼部損傷。另一方面,可見光,尤其是在藍(lán)光范圍可能會使視網(wǎng)膜光化學(xué)損害(Mayer and salsi ,1979; Naidoff and Sliney,1974)。奧野等人評估了藍(lán)光危害的各種光源,發(fā)現(xiàn)電弧焊用相當(dāng)0.6-40S這個時間段內(nèi),這是在允許曝光時間的最高有效輻射率之間,這表明電弧焊可能對視網(wǎng)膜是非常危險的 (Okuno et al., 2002)。最近,對低碳鋼的CO(2)弧焊潛在的藍(lán)光危害進(jìn)行了評估。有效藍(lán)光射線介于22.9至213.1 W /(平方厘米/SR)。相應(yīng)的最大可接受曝光時間只有0.47-4.36 S,這意味著總的日暴露于焊接電弧沒有對眼睛保護(hù)不應(yīng)超過此持續(xù)時間。因此,視網(wǎng)膜如果沒有適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)進(jìn)行焊接,就可能會出現(xiàn)藍(lán)色的光毒性(Okuno et al., 2002)。一些病例報告已經(jīng)發(fā)表,強(qiáng)調(diào)焊接應(yīng)在良好的背景燈光以來瞳孔收縮實現(xiàn)永久足夠的保護(hù),響應(yīng)進(jìn)行到引弧應(yīng)該是屏蔽輻射的初始的浪涌太慢。
8. 陽光和人工光源:如何比較潛在的危險
8.1天然和人工照明的光度量方面的比較
人類觀察者接觸到數(shù)量有限的自然光:太陽,月亮和火焰。太陽,它提供自然采光是迄今為止最激烈的。它的角大小為圓弧的0.5度。其亮度是1.5×109 cd / m 2 的,最大值就是在我們頭頂,亮度隨高度下降而遞減。太陽是一個光源卻不應(yīng)該直接用肉眼觀看,用肉眼觀察時其亮度超過10000 cd / m 2 的人造光源。表5和表6的幾個常見的日常使用的光源亮度的數(shù)值給予說明。因為這個原因,燈應(yīng)始終被集成在該屏蔽直接光的照明器具。由奧野等前期研究(2002)曾透露,發(fā)現(xiàn)了太陽,電弧焊,等離子切割和放電燈的弧在對應(yīng)的唯一允許的曝光時間0.6-40s內(nèi)有極高的有效輻射率,看著些光會對視網(wǎng)膜有很大的危害。(Okuno et al., 2002).
擴(kuò)展的人造光源,如熒光燈管,亮度有大約10000 cd / m 2 或20000 cd / m 2 的。藍(lán)天的亮度是一個擴(kuò)展的光源,不超過5000 cd / m 2 的。它與一個朦朧的天氣有關(guān),亮度圍繞太陽的周圍增大。在戶外,延長表面可能是明顯的。例如,白色的墻壁朝南,沙子或由太陽直接照射雪地的亮度可以達(dá)到50000 cd / m 2 。在這種情況下,建議戴安全防護(hù)眼鏡。眼科三級眼用的眼鏡,這是最常見的商業(yè)產(chǎn)品,8%和入射光的17%之間發(fā)送和白色表面的亮度降低到小于10000 cd / m 2 的。 在一個LED,其發(fā)光的芯片是如此之小,雖然發(fā)射的光通量是溫和的,亮度卻可能會非常高。例如,對于射出僅為212流明的光通量的LED,ANSES已經(jīng)測量的平均亮度達(dá)到了6.2 ×107 cd / m 2 的,這比常規(guī)室內(nèi)光源高得多。另外,在不久的將來,隨著LED的發(fā)光效率的預(yù)期增加,亮度會變得更高。事實上是,該LED燈具沒有直接的隔離罩使得人眼可以避開它的話,它可以有非常高的亮度。這會引發(fā)潛在危險。
8.2 光譜功率分布的比較自然和人工照明
日光很大程度上是可變的,這取決于日,季節(jié),緯度和天氣的時間。然而,它的變化遵循頻譜和強(qiáng)度方面定期規(guī)律。據(jù)顯示,日光的相對光譜功率分布可以為三個主要光譜成分, 平均頻譜分量,既反映了短波長與長波長的相對含量的頻譜成分,由于大氣中的狀態(tài)的頻譜變化,又反映小的進(jìn)行頻譜分量說明。因此,來自太陽的直射光富集在長波長的輻射,特別是在日落時分,而藍(lán)色的天空時,在短波輻射富集。如在第2章說明的,天然或人造光的顏色是由相關(guān)色溫指定,即密切涉及由一個真實源到黑體的溫度,也涉及了輻射相同顏色的光發(fā)射的光的顏色比例。圖7顯示了可比較的陽光光譜不同的人造光源的光譜,與標(biāo)繪在圖藍(lán)光危害的功能。圖8顯示,不同白光LED的光譜都在實驗部分提供了比較。在自然的環(huán)境下,由于白天陽光的光譜變化,人類不應(yīng)該被暴露于強(qiáng)烈的藍(lán)色輻射下直至夜晚。由于累積暴露可能誘導(dǎo)特異性病變,所以人工光源不應(yīng)該有高的藍(lán)光包含的內(nèi)容。
眼睛不斷地適應(yīng)光線,可以讓讓人們適應(yīng)120年的照度,從幾乎完全黑暗的高度到明亮的環(huán)境都可以適應(yīng)。然而,在給定時間,視力僅在二三十年范圍是可能舒適的。強(qiáng)光會引起不適,而不削弱可見度,但它帶動的觀察者把目光從刺眼源的地方挪開,如果光源直接面向觀察者,光線就會增加。由于眼部媒體內(nèi)的光散射造成了眩光失能,它的創(chuàng)建則摘除了任何對比度和呈現(xiàn)不足以查看任務(wù)的面紗。高亮度的光源產(chǎn)生的眩光亮度減少了作為點(diǎn)源的方向和視線的方向之間的角度的逆轉(zhuǎn)。
在黑暗中的適應(yīng),絕對閾值隨時間緩慢減少。一些機(jī)制在適應(yīng)過程中不斷運(yùn)行。瞳孔幾乎是瞬間收縮或擴(kuò)大。桿和視錐細(xì)胞的敏感性在在黑暗中的適應(yīng)變化緩慢,從而降低視力,比如神經(jīng)耦合的增加。到了晚上,當(dāng)眼睛適應(yīng)了黑暗的環(huán)境中,在視野中的人造光源,如汽車大燈或孤立的燈泡可能產(chǎn)生的光幕,會產(chǎn)生無形的低度和中度的反差。
視覺敏感度和敏感度適應(yīng)取決于波長和所述目標(biāo)的偏心或光源。視覺靈敏度在白天最大約為555納米,在黑暗視場的周邊會轉(zhuǎn)至507納米。因此,在視場的周邊的帶藍(lán)色的光將變得比夜間黃色光更為明顯,在平行眩光的危險性也就會增大。作為第一近似值,它被承認(rèn)的光譜靈敏度在夜間的眩光大約507納米,對于棒的最有效輻射最大,但對于眩光的機(jī)制尚未完全了解。在黃昏黎明的條件下高桿耦合與桿和視錐信息的在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的下的融合可以解釋這種藍(lán)色光炫目的效果。總之,燈帶都會有相對高的含量藍(lán)光,例如LED容易產(chǎn)生眩光。
在自然環(huán)境中,天空的亮度是相當(dāng)穩(wěn)定,約為5000 cd / m 2 的,并在一天通常在夏天一天中的正午,亮度可以達(dá)到最大值。當(dāng)眼睛應(yīng)該被太陽鏡來保護(hù)其最大亮度值。不直接觀看它,除非是在日出或日落時,其亮度是大約是低或中等的色溫。毫無疑問地,當(dāng)亮度和光的色溫度越高,藍(lán)色光的危險增加。
9. LED藍(lán)光危害風(fēng)險評估
為了進(jìn)行藍(lán)光風(fēng)險的定量分析,ANSES工作組中選出的在2010市售產(chǎn)品的樣品:發(fā)光二極管,LED和基于LED的燈具陣列。
任意選擇單芯片的高亮度LED:六個藍(lán)色的,最大發(fā)射波長在LED435-460納米之間的LED,十一個具有5100 K-8400?之間的相關(guān)色溫(CCT)的冷白光LED,七個具有3800 K-4000?之間的相關(guān)色溫(CCT)的中性白光LED,十個2600-3400k的暖色白光LED。
兩個10×10陣列的,上述類型的冷白光和暖白光LED
含有100模具(10×10),具有7000流明的助熔劑,冷白,暖白兩種多芯片LED。
一個冷白光LED并配備1厘米直徑的準(zhǔn)直器。
使用有一個LED的3瓦的消費(fèi)燈和具有GU10插座基座一個。
一個10瓦LED筒燈燈具,一個15瓦LED筒燈燈具,一個使用LED的小手電筒。
這些產(chǎn)品在照明,標(biāo)牌和顯示應(yīng)用中都很常用。
圖7:四種不同類型的燈的光譜功率分布。:A:暖白色熒光燈管(CCT¼3000 K)B:冷白色熒光燈管(CCT¼6500 K) C:高壓鈉燈在戶外公共照明 D:中使用(HPS)燈:用于各種金屬鹵化物燈戶外照明應(yīng)用。
圖8:
9.1 方法
藍(lán)色光的風(fēng)險評估是在符合EN62471標(biāo)準(zhǔn)的要求下進(jìn)行的。這個標(biāo)準(zhǔn)涉及燈和燈具使用設(shè)備的光生物安全性,建議限制來自這些輻射光源的暴露。它提供了基于四射和輻照度分級制度。該標(biāo)準(zhǔn)考慮所有可能,從紫外到紅外波長影響眼睛和皮膚(熱和光化學(xué)危害)的光生物危害,并根據(jù)最大允許暴露時間的價值定義了風(fēng)險組。
藍(lán)光的危害分類如下:(表7)
當(dāng)最大曝光時間大于10000秒,無風(fēng)險。
表7:
風(fēng)險組和藍(lán)光風(fēng)險暴露極限值EN62471(ELVS),它定義為燈和燈系統(tǒng)一個分類方案。都是來自于燈或者燈的從產(chǎn)品的危害,基本上有被稱為高危人群四類。隨著風(fēng)險組數(shù)量的增加,所以也沒有風(fēng)險的存在。
最大容許的曝光時間(t) | 風(fēng)險組 |
t ≥ 10 000 s 100s≤10 000s 0.25s≤t<100s T <0.25s | 風(fēng)險組0 風(fēng)險組1(低風(fēng)險) 風(fēng)險組2(中風(fēng)險) 風(fēng)險組3(高風(fēng)險) |
風(fēng)險組1(低風(fēng)險)當(dāng)最大曝光時間是100-10000秒之間時。
風(fēng)險組2(中風(fēng)險)當(dāng)最大曝光時間是0.25-100秒之間。
風(fēng)險組3(高風(fēng)險)當(dāng)曝光時間小于0.25秒
重要的是要注意,以限定暴露限制,實驗是在兔子和一些猴子中進(jìn)行,急性暴露于光(具有不同的波長)。進(jìn)行眼底檢查,并達(dá)成了毒性限制時,觀察到的視網(wǎng)膜白色病變。然后,當(dāng)確定此限制,加入10倍的安全系數(shù)。藍(lán)色光的危害限制是為了防止照片黃斑病變,而不是基于長期曝光。明知無肉眼觀察病變可發(fā)生光化學(xué)損害的情況下,這些標(biāo)準(zhǔn)或許應(yīng)該使用更先進(jìn)和精確的方法來分析視網(wǎng)膜形態(tài)和功能的修改。LED的發(fā)射可見光不直接發(fā)射紫外線和紅外線輻射,因此是沒有與這些輻射相關(guān)的風(fēng)險的。此外,光通量的相對較低的LED ,國家的最先進(jìn) LED會對其進(jìn)行控制。從而,藍(lán)色光的風(fēng)險,是與LED和LED系統(tǒng)打交道時要考慮的唯一。 實驗過程和EN62471的極限值與ICNIRP的(非電離輻射國際委員會)的指導(dǎo)方針是一致的。藍(lán)色光的風(fēng)險評估是基于使用的藍(lán)色光的光毒性函數(shù)B(L),其峰值在約437nm,評估的有效輻射:(見10的圖的黑色曲線)。B(L) - 加權(quán)四射應(yīng) 在視場(FOV)的有效場。確定并取平均值,視野,正是由于標(biāo)準(zhǔn)和ICNIRP準(zhǔn)則規(guī)定確定。它以曝光時間的增加,以便考慮在視網(wǎng)膜上的眼睛移動的光源圖像的擴(kuò)展。最小視角場為1.7毫弧度的,為0.25秒,11毫拉德(風(fēng)險組2和3之間的限制)的曝光時間為100秒,110毫拉德(風(fēng)險組1和2之間的限制) 的曝光時間10000秒(高危人群0和1之間的限制)。該LED組件的表征(單獨(dú)的LED,數(shù)組,多芯片LED燈)的使用成像亮度計由被測映射裝置的所有的發(fā)光區(qū)域的亮度(cd / m²的)來完成。圖9示出了具有3伏的輸入電壓和350 mA的電流強(qiáng)度測量的冷白光LED的亮度映射。在本例中,由LED發(fā)出的光通量為67流明。在軸向方向上測得的,該LED具有約1.1107坎德拉/ m 2的亮度,平均在在一個1.4×1.4平方毫米正方形有效源上。此外,測定LED元件的光譜功率分布,由ANSES選擇的藍(lán)色和白色的高亮度發(fā)光二極管給出的結(jié)果示于圖10。 光譜功率分布,采用CIE標(biāo)準(zhǔn)明視能見度函數(shù)在輻射數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成。[單位為W /(平方米/SR)〕。在B(L) - 加權(quán)輻射的LB從平均輻射勒在視場確定用下列關(guān)系式(Sliney,1994):
圖9. 冷白色LED的測量的亮度圖,在350 mA和3 V操作的最大亮度為約1.3107 cd / m 2 。此LED對應(yīng)于圖 2C。
光譜功率分布
藍(lán)光LED
光譜功率分布
冷白光LED
光譜功率分布
中性白光LED
光譜功率分布
暖白光LED
圖10:該研究LED的光譜功率分布。黑色曲線是藍(lán)光光毒性函數(shù)B(?)。黑色曲線是藍(lán)色光毒性函數(shù)B(λ)。
其中,B是從光譜功率分布S(l)和光毒性函數(shù)B(L)計算的:
在B因子表示從光源有助于藍(lán)光風(fēng)險發(fā)射光功率的分?jǐn)?shù)。在所采樣的藍(lán)光LED的情況下,在B因子峰值是0.71,波長為460納米和峰值是0.92,波長為435納米的峰值之間。
圖11. 它表示B因子與測試白光LED相關(guān)色溫的變化。該圖表明,冷光源LED在頻譜發(fā)出的能量是暖光源LED約三到四倍多的在藍(lán)光風(fēng)險部分。對于燈和燈具中,B(L) - 加權(quán)輻射率使用,以產(chǎn)生在視角場值定義風(fēng)險組邊界配備了三個不同隔膜的非成像輻射計進(jìn)行測定。在200mm的觀看距離,其對應(yīng)于所述的最壞情況的設(shè)備均會以 EN62471標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗。然而,其他的測量也是對應(yīng)于500勒克斯的照度,該標(biāo)準(zhǔn)定義了作為普通燈照度的相關(guān)距離 。
盡管發(fā)光效率比較有利,但計算表明, B因素就是,一個白色LED比相同的、相關(guān)色溫的日光發(fā)射的光高約20% 。
圖11:圖表表示B因子(光功率的促成的的藍(lán)色光風(fēng)險的分值數(shù))作為所選擇的暖光源LED的相關(guān)色溫度的參數(shù)。
9.1.1單芯片的高亮度白光LED和藍(lán)色LED的評估結(jié)果
對LED測量的亮度圖,方便提取在視場對應(yīng)的曝光時間,從0.25s-10 000s各個的亮度進(jìn)行了處理。因此,LB在該范圍內(nèi)的所有的曝光時間連續(xù)評估 B(L)- 加權(quán)輻射率。與曝光極限的曲線LB曲線的交點(diǎn)確定為最大允許曝光時間,同時,風(fēng)險組(表12)
圖12: 曲線圖為六種類型的0.5 W的藍(lán)色LED發(fā)光輻射通量的確定的LB曝光時間的變化。紅色曲線是接觸限值。相交點(diǎn)對應(yīng)于最大允許曝光時間,風(fēng)險組。
表明了工作組所選定的六個藍(lán)光源LED的LB模塊。在此實例中, 操作0.5w的LED,使之大約是額定最大值的輻射通量的一半。當(dāng)視場是比光源小的時候,LB曲線具有對應(yīng)于均勻亮度的第一高點(diǎn),視場比和所述有效光源對比的尺寸越大, LB亮度就會再次以t -2 減少。第二平臺當(dāng)曝光時間在10秒和100秒(ICNIRP,2006)之間的視場是恒定的,100s以后 ,視場再次增加,LB亮度再次以t -1 減少在這個例子中,這些LED的最大允許暴露時間為15秒和20秒之間。這些值對應(yīng)于風(fēng)險組2(中度風(fēng)險)。表13:
圖13:兩種相同的冷光源LED的有效輻射LB的細(xì)節(jié), 分別使用 10毫米直徑的準(zhǔn)直儀卻不使用其他任何的光學(xué)系統(tǒng),作為曝光時間的工具。該曲線圖顯示了暴光極限是從來沒有被沒有準(zhǔn)直器(風(fēng)險組0)超過。然而,當(dāng)LED被用準(zhǔn)直器所使用的,暴光限制超過60秒。因此,在與準(zhǔn)直器在LED屬于風(fēng)險組2。
表8中包含了所有的單芯片藍(lán)光LED所獲得的結(jié)果。將藍(lán)色LED調(diào)到1 W的輻射通量。在這個輻射通量基礎(chǔ)上,風(fēng)險評估表明,最大允許曝光時間為約3-4秒。風(fēng)險組依舊是2組,但給出這些LED在標(biāo)牌和顯示應(yīng)用程序的應(yīng)用,這些限制特別短。亮度數(shù)據(jù)的分析表明,風(fēng)險組3(高風(fēng)險)輻射通量超過15瓦,可以達(dá)到這樣的藍(lán)光LED,這不可能發(fā)生在單芯片的藍(lán)光LED上。相反,有可能來確定這些藍(lán)色LED最大的輻射通量,風(fēng)險組限制為1. 最大輻射通量然后約為0.07 W.
所有單芯片高亮度的白光LED都會展示出來,詳見表9.
當(dāng)我們研究操作光通量為100流明的冷光源LED,風(fēng)險組(無任何風(fēng)險)從未達(dá)到接觸限值。然而,這些冷光源的LED在光通量為200流明的時候依然可以被運(yùn)用。(其最大額定流量接近300流明)在200流明時,所有的冷光源LED燈允許暴光的最大時間會在40秒到100秒,進(jìn)而調(diào)入到風(fēng)險小組2.
表8:
選定的的單芯片藍(lán)光LED中實施風(fēng)險評估的結(jié)果。
顏色 | 輻射通量(w) | 輻射 W m-2 sr-1 | 200毫米范圍內(nèi)允許最大的曝光時間 | 風(fēng)險組 |
藍(lán)光 | 0.07 0.5 1 | 21 000 150 000 300 000 | 100-10 000 15-20 3-4 |
|
表9:
針對選定的LED燈的藍(lán)光危害的評估結(jié)果
顏色 | 光通量(lm) | 亮度(cd/m²) | 200毫米范圍內(nèi)允許最大的曝光時間 | 風(fēng)險組 |
冷光源 柔和 白光 暖光 | 100 200 100 200 100 200 | 1.6107 3.2107 1.6107 3.2107 1.1107 2.2107 | 接觸限值未達(dá)標(biāo) 50-100s 接觸限值未達(dá)標(biāo) 100-10 000s 接觸限值未達(dá)標(biāo) | 0:無風(fēng)險 2:中等風(fēng)險 0:無風(fēng)險 1:低風(fēng)險 0:無風(fēng)險 |
類似地,在100流明的光通量操作的情況下白色光LED的所有風(fēng)險組 下降為0,在200流明操作時,接觸限值 約達(dá)到100秒的曝光時間達(dá),色溫等于或大于4000 K,這就是風(fēng)險組1(低風(fēng)險)。
暖光源LED從未超過接觸限和都在風(fēng)險組0(無風(fēng)險),甚至當(dāng)他們在200流明的光通量進(jìn)行操作也是無風(fēng)險的。這些LED應(yīng)達(dá)到至少500流明的光通量為屬于風(fēng)險組1(低風(fēng)險)。
這里研究的單芯片LED呈現(xiàn)對應(yīng)于最大允許曝光時間小于0.25秒的高風(fēng)險(風(fēng)險組3)。藍(lán)光LED和冷光源LED根據(jù)自己的相應(yīng)色溫和他們的工作點(diǎn)可能屬于風(fēng)險組2.同樣,柔和光源LED可以屬于風(fēng)險組1。與此相反,這里所有研究的暖白光源LED屬于風(fēng)險組0(表10)。
表10:
針對暖光源和冷光源多芯片的LED在200毫米范圍內(nèi)的風(fēng)險評估
類型 | 亮度(cd/m²) | 200毫米范圍內(nèi)允許最大的曝光時間 | 風(fēng)險組 |
10×10多芯片 7000流明冷光源(相應(yīng)色溫≈7000k) 10×10多芯片7000流明暖光源(相應(yīng)色溫≈3000k) | 2.8106 2.8106 | 200-300 1000-1300 | 1:低風(fēng)險 1:低風(fēng)險 |
表11:
在2.1m范圍內(nèi)對一個暖光源和冷光源的多芯片的LED藍(lán)光的風(fēng)險評估結(jié)果。
類型 | 亮度(cd/m²) | 200毫米范圍內(nèi)允許最大的曝光時間 | 風(fēng)險組 |
10×10多芯片 7000流明冷光源(相應(yīng)色溫≈7000k) 10×10多芯片7000流明暖光源(相應(yīng)色溫≈3000k) | 2.8106 2.8106 | 接觸限值未達(dá)標(biāo) 接觸限值未達(dá)標(biāo) | 0:無風(fēng)險 0:無風(fēng)險 |
9.1.2評估結(jié)果與一個多芯片LED
多芯片LED納入100模具進(jìn)行了研究(圖1E)。發(fā)射區(qū)域的尺寸為2.7厘米× 2.7厘米。其額定電功率為100 W.其光通量為7000流明。發(fā)射表面的平均亮度約為3106燭光/米2。做了兩種不同相應(yīng)色溫的研究:3000 K(暖光源)和7000 K(冷光源)。結(jié)果匯總于表11。
最大允許暴露時間,冷光源的情況下,為200秒和300秒之間。在暖光源,其最大允許暴露時間為1300秒。這是兩個暖光源和冷光源的模型,因此是危險群1。
盡管是一個非常強(qiáng)大的光源,這種多芯片LED具有比的高亮度單芯片LED更低的亮度。以上就是每100個管芯集成發(fā)射在比較低通量設(shè)備單芯片的LED上面做的的研究。然而,多芯片技術(shù)正在快速推進(jìn)。它可以產(chǎn)生的組件在不久的將來達(dá)到光通量和亮度要多得多。
同樣在2.1米的距離演示,對應(yīng)的是對500勒克斯的照度進(jìn)行的風(fēng)險評估,結(jié)果見表12、13。在這種情況下,相應(yīng)色溫從未進(jìn)入過風(fēng)險組1。
表12:
藍(lán)光的風(fēng)險評估結(jié)果在2.5米的范圍,100個暖光源,冷光源LED的陣列。
顏色 | 平均亮度 | 2.5m所允許的最大曝光時間(500勒克斯的亮度) | 風(fēng)險組 |
10×10LED陣列 10 000 流明 10×10LED陣列 10 000 流明暖光源 | 1.2 106 0.83106 | 視場未超標(biāo) 視場未超標(biāo) | 0:零風(fēng)險 0:零風(fēng)險 |
表13:
藍(lán)色光的風(fēng)險評估的結(jié)果,在200毫米的范圍內(nèi)在個體LED和用光學(xué)準(zhǔn)直器使用的相同的LED進(jìn)行。
顏色 | 平均亮度(cd/m²) | 200毫米范圍內(nèi)允許最大曝光時間 | 風(fēng)險組 |
單芯片冷光源100流明的LED 同樣的直徑為10毫米的LED準(zhǔn)直器 | 1,6107 1,6107 | 接觸限值未超標(biāo) 60s | 0:零風(fēng)險 2:中等風(fēng)險 |
9.1.3 LED陣列
LED陣列是典型的LED模塊,包括在室內(nèi)照明用的LED燈具。由工作組研究的100個單芯片高亮度的LED方陣。LED之間的間隔被設(shè)定為5毫米,總源大小約5.4厘米× 5.4厘米,每個LED發(fā)出的100流明的光通量。總光通量為10000流明,以200毫米的距離范圍內(nèi),陣列上的風(fēng)險評估出現(xiàn)類似的結(jié)果,作為的LED的單獨(dú)考慮 。事實上,在這個距離,在視場對應(yīng)的曝光時間只有小于500秒只覆蓋單個LED。
在此照度達(dá)到的距離500 LX是等于2.5微米。在這個距離,風(fēng)險評估給出結(jié)果在表5中。在這種情況下,接觸限值從未達(dá)(高危組0)。實際上,陣列的平均亮度比單個LED的亮度小于約10倍。這個例子表明, 風(fēng)險組轉(zhuǎn)移的一個單獨(dú)的LED到LED組件(模塊,燈或照明器)是不可能的。但是,如果LED組件的觀察者 在200mm范圍上直接訪問單獨(dú)的LED,風(fēng)險群體必然等于或大于單獨(dú)的一個LED。訪問距離不限制情況下這是可能的在消費(fèi)應(yīng)用的量。
總之,無論LED陣列或者多芯片LED,LED組件散發(fā)出暖光源的類型(2600k“相應(yīng)色溫<3400 K)與亮度小于2.2107 cd / m2的,總是發(fā)現(xiàn)屬于風(fēng)險組0和1。
9.1.4單芯片LED與光準(zhǔn)直儀的關(guān)聯(lián)
準(zhǔn)直儀是光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計,目的是重塑由光源發(fā)射到具有較窄的立體角的光束。在LED器件的準(zhǔn)直器被廣泛使用,比如定向的燈和燈具(筒燈照明,投影機(jī),工作照明燈具,泛光燈,等等)。重要的是,光的準(zhǔn)直光束的亮度不能比光源本身的亮度更大。但是,光源似乎是由準(zhǔn)直器被放大,從而導(dǎo)致了光源也增加了有效尺寸。在一個理想的準(zhǔn)直器(光源被放置在一個完美的會聚透鏡的焦點(diǎn))下,光源的有效尺寸等于準(zhǔn)直器的輸出表面積。其結(jié)果是,平均輻射LB 的曝光時間增加時不時會下降。最大允許時間因此就會縮短也就會產(chǎn)生所在風(fēng)險組的變化。
例如,一個直徑10毫米準(zhǔn)直器相關(guān)聯(lián)的冷光源單芯片LED以100流明發(fā)光被列為風(fēng)險第2組,而單獨(dú)的LED被分類危險組0(圖11和表14和表15)。
9.1.5對燈和燈具進(jìn)行藍(lán)光風(fēng)險評估結(jié)果
使用單一用光學(xué)準(zhǔn)直器,并使用LED和準(zhǔn)直器陣列中兩個筒燈燈具LED定向燈(220 V,GU10插座基地)進(jìn)行了測試。在被使用的非成像輻射計與三個視場限定的風(fēng)險組的邊界,在200毫米的范圍進(jìn)行的評估,之后,距離對應(yīng)在500 勒克斯的照度。結(jié)果示于表13和14。結(jié)合單個LED冷光色的燈具屬于對應(yīng)于500 勒克斯的距離為風(fēng)險組1,而它以200mm則分為高危組2。
所以,首要的是指定的風(fēng)險評估的距離是什么。根據(jù)燈具的最終用途,觀察者的距離可能短200毫米,這是不符合按照 EN 62471這一要求標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險組要求不一致導(dǎo)致。
做個結(jié)論,這是第一次用的LED燈具設(shè)備,其風(fēng)險大于組1的照明裝置也可作為商業(yè),室內(nèi)照明。更清楚的講,首次探索到LED光源,紫光,靛藍(lán)和藍(lán)色光在大幅水平相比過去暴露于白熾燈對視網(wǎng)膜的危影響,所以我們不能排除‘慢性積累’的風(fēng)險,卻終身將自己曝光在尚未被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險之中。因此,保護(hù)居民免受潛在的光致危害這方面,需要有一個監(jiān)管指引。
表14:
藍(lán)色光的風(fēng)險評估的結(jié)果以對應(yīng)于500 LX的照度的距離進(jìn)行 。
視場(rd) | 0.1 | 0.011 | 0.0017 | Risk group |
MR16 燈具-1LED-3w 燈筒燈具10w/4芯片LED/冷光源 燈筒燈具15w/6 LED&準(zhǔn)直器/暖光源 平均亮度LB(W/m²/sr)在距離對應(yīng)于500 LX的照度。 | 115 119 56 | 2180 2088 752 | 4021 23715 3086 | 1 1 0 |
表15:
該風(fēng)險評估在200毫米范圍內(nèi)進(jìn)行
視場(rd) | 0.1 | 0.011 | 0.0017 | Risk group |
MR16 燈具-1LED-3w 燈筒燈具10w/4芯片LED/冷光源 燈筒燈具15w/6 LED&準(zhǔn)直器/暖光源 平均亮度LB(W/m²/sr)在距離對應(yīng)于500 LX的照度。 | 831 521 1567 | 4716 25 056 7047 | 5763 26705 9106 | 1 2 1 |
10. ANSES意見
2010年10月25日,ANSES,要考慮健康問題,使用LED照明系統(tǒng)做公眾報告:“要考慮健康問題。”(http://www.afsset.fr /index.php?pageid¼2248&parent id¼523). 以下是關(guān)于ANSES 意見的一個總結(jié)。
10.1 LED的光化學(xué)風(fēng)險
10.1.1符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的眩光
該輻射測量顯示,目前在售的一些針對普通公眾和國內(nèi)照明潛在市場的情況下使用的LED、標(biāo)志和導(dǎo)向燈,陷入了風(fēng)險組2,而所有其它光源目前在售給公眾將進(jìn)入風(fēng)險組0或1,為某些品牌的LED安全暴露極限時間以幾秒鐘或者幾十秒的速度,由原來的藍(lán)光源LED轉(zhuǎn)為冷光源LED。
要強(qiáng)調(diào)照明的其他廣泛使用的來源,特別是高壓氣體放電燈(metalhalide燈室外照明),也都在風(fēng)險組2。然而重要的是,最后的例子是,用我們能清楚地確定用途,按照人們曝光極限的條件下由專業(yè)人員進(jìn)行安裝。隨著LED的國內(nèi)照明市場的到來,陷入風(fēng)險組2的光源從而提供給公眾,卻沒有關(guān)于風(fēng)險的詳細(xì)信息出現(xiàn)在標(biāo)簽上。
對于眩光相關(guān)的風(fēng)險,標(biāo)準(zhǔn)的制定一定要借鑒涵蓋視覺人體工學(xué)以及安全性。在市場上可用的LED照明系統(tǒng)中,為了避免削減亮度的水平,往往直接可見LED燈,這可能會導(dǎo)致不符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求。
10.2 ANSES建議
※ 限制LED在國內(nèi)群眾使用和出售LED,否則LED可能落入高危人群高于或大于1或等于風(fēng)險組1(在200毫米觀察距離評估);
※ 強(qiáng)制由專業(yè)人士設(shè)計應(yīng)用,有關(guān)照明質(zhì)量全部達(dá)標(biāo)的照明系統(tǒng)使用LED;
※ 弄清楚IEC 62 471-2標(biāo)準(zhǔn)(“燈和燈系統(tǒng)的光生物安全”),其適用于使用LED照明系統(tǒng)
※ 讓這些標(biāo)準(zhǔn)對能適應(yīng)特定光敏感人群(兒童和無晶狀體眼人工晶狀體和個人)。
10.3關(guān)于用法、信息和可追溯性
ANSES建議,在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管框架落實之前應(yīng)向有關(guān)消費(fèi)者提供使用相關(guān)的LED照明系統(tǒng)的健康風(fēng)險的信息。 ANSES建議如下:
※ 要避免在兒童經(jīng)常光顧的地方使用冷光源LED燈(光具有較強(qiáng)的藍(lán)光成分)(產(chǎn)科病房,托兒所,學(xué)校,休閑中心等) ,避免使用的東西(玩具,電子顯示屏板,游戲控制臺和操縱桿,夜景燈光等)用冷光源燈;
※ 對于不同的風(fēng)險組,確保制造商和LED的集成商進(jìn)行質(zhì)量控制和限定他們的產(chǎn)品 ;
※ 要建立一個讓消費(fèi)者看的清晰,易于理解的標(biāo)識制度,光生物安全風(fēng)險組的包裝應(yīng)為各類照明上的強(qiáng)制性指標(biāo)。
11.總結(jié)和未來的發(fā)展方向
動物模型允許機(jī)制的分析通常是用來評價光致變性的,但都沒有涉及相關(guān)的人體病理學(xué)。我們知道鼠害大多是夜間活動,而且桿視網(wǎng)膜黃斑也很豐富。一方面,有限流行病學(xué)研究了相關(guān)的陽光照射和與年齡相關(guān)的黃斑的變化,而其他學(xué)科則沒有涉足此領(lǐng)域。另一方面,光污染是在工業(yè)化國家中呈函數(shù)式增加,而更復(fù)雜的光源,具有特定光譜和高的強(qiáng)度。
LED燈最有可能將成為主要光源。除了通常用于裝飾目的用到的藍(lán)光LED,白光LED到紫光,靛藍(lán)和藍(lán)色光。提供視網(wǎng)膜的曝光比在以前光源上的水平要高得多。這是人們第一次將曝光等同于實質(zhì)性的藍(lán)光。這樣的視網(wǎng)膜接觸會誘發(fā)增加黃斑變性?青光眼神經(jīng)病變的加重?晝夜周期擾動?在今天沒有人敢斷言,但分析所有已積累的藍(lán)光危害知識的時候,我們不能排除‘慢性的積累’,將自己終身‘曝光’在尚未被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險中,因為光化學(xué)損害可能不會引起任何明顯的變化,但累計會導(dǎo)致光感受器的損傷。
我們迫切需要對具有潛在毒性的光進(jìn)行更好的評估,這取決于可用的又不盡相同的人工光源,并通過和不同人群的慢性接觸。國內(nèi)廠商也要為光方面的知識做出清晰的指引。
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