随着科技的进步,电子产品被大量普及,成为人们生活中不可或缺的一部分。近年来,关于电子产品携带的蓝光话题一直热议不断。蓝光并不是字面意义理解的蓝色的光,在自然界中蓝光指的是-nm之间的光线,而电子产品的蓝光是-nm的光。在自然界中也存在着蓝光,那电子产品的蓝光有什么特别的,为什么要特别防电子产品的蓝光呢?
人眼经过亿万年的演化,对太阳光的适应性最好,自然光中的蓝光是不会伤害眼睛的。但是电子产品的普及过快,制造的蓝光过多,人眼在短时间内根本来不及适应,而且最重要的一点是蓝光伤眼于无形,从而对眼睛造成严重的损伤。
常说眼见为实,眼睛看到的就是真的,但是对于光线来说,眼见不一定为实,因为眼睛看到的光线强度往往与实际进入眼睛的不一样。[1]为了探究人眼对不同的光的感受差异,年美国照明工程学会(IES)针对数百位民众专门做了实验。把相同亮度的光,以不同的波长打到人的眼睛后,去统计不同波长光的人眼敏感反应,得到相对视见函数曲线。相对视见函数曲线,通常也被称为明视觉曲线,[2]年国际影像协会(CIE)推荐这个函数为国际标准人眼视见函数。
从明视觉曲线的特征来看,人眼对不同波长光的感度不同。波长在nm绿光处,明视觉曲线的感度最高,人眼对绿光是最敏感的,其次是红光,最不敏感的是蓝光。但是为什明视觉曲线表现出来是这样的,当时没有人能够解释得了。[3]随后在科学技术进步下,在人眼解剖学上,科学研究者实际去统计眼睛视锥细胞的数量,赫然发现人眼主要存在感知长波(L)或红色,中波(M)或绿色及短波(S)或蓝色等三种感光细胞,其相对可见光的敏感度如下图所示,绿红蓝这三种颜色的视锥细胞,数量分布比例竟为40:20:1。感知绿色的视锥细胞最多,其是感知红色的2倍,感知蓝色的40倍。通过解剖人眼统计出来视锥细胞种类的数量分布规律,最终可以解释年美国照明工程学会(IES)实验得到的明视觉曲线,为什么呈现出现的是那个样子。
因为人眼中感知不同颜色的视锥细胞数量不同,导致人眼对相同亮度不同颜色的光表现出来的感度不同。感知绿色的视锥细胞最多,所以明视觉曲线中峰值出现在nm绿光处。而感知蓝色的视锥细胞最少,所以人眼表现出来的感度最弱。由于感知颜色的视锥细胞数量分布差异,所以会直接导致相同波长的光,实际进到眼睛的强度与眼睛感受到强度出现不一致。
人们经常说电子产品的蓝光很弱,不会伤害人的眼睛,这是真的吗?使用分光光谱仪测量一台iPhone手机屏幕的光谱,如下左图所示。
通常对一种光线进行描述时,都会使用强度和亮度这两参数。强度是光作为能量来考虑的辐射通量,上图左边这个光谱是手机实际的辐射通量曲线或辐照度Ee,单位为(W/m2)或(瓦/米2)。而亮度是经过人眼对不同波长的感受最终得到的光通量或照度E,单位为(Lux)或(勒克斯)。上图右边光谱是人的眼睛感受到的手机亮度曲线;左右图的比较可看到,人眼感受到亮度和实际接收到的辐射通量完全不一样,特别是高强度的蓝光进入人眼,感受不到蓝光的能量。根据前文,感知不同颜色的视锥细胞数量分布差异导致人眼实际看到的光线与感受到的不一样,所以辐射通量其实和光通量是不同的。
[4]光通量或照度的计算公式是:
ΦV=Km
其中,V(λ)代表明视觉曲线中各波长的相对灵敏度,Фe(λ)为发光源各波长辐射通量,Km是明视觉曲线在最大值nm处所感受到的光亮度,单位为(lm/W)或(流明/瓦)。光通量就是等于发光源实际的光谱强度曲线乘以明视觉曲线积分,再乘上明视觉曲线最大视度常数的最终数值。光通量或照度不同波长的分布状态,如上图右边的光谱。手机实际的光谱是一个样子,而我们眼睛感受到的手机光谱却变成另一个样子。手机原本的光谱,蓝光峰值是很高的,但是这样的手机蓝光进入眼睛以后,人眼感受出来的蓝光却变得非常弱。
举个具体的例子,上图的光谱是使用分光光谱仪去测量iPhone6手机,采光口是贴着手机屏幕进行测量的。光强度与距离有关,如果不是贴着屏幕测量,数据就会不一样。在贴着手机屏幕测量到数据如下表所示。
通过计算蓝光波段-nm实际的辐照度是.51(毫瓦/米2),占整个发光能量的33.39%;这个辐照度经过人眼感受之后,却只剩下6.15(勒克斯),占整个人眼感知亮度的3.39%,实际的辐照度与人眼感受的亮度比例,相差有10倍之多。这说明即便手机本身发出来的蓝光峰值很高,但是进入眼睛之后,人眼感受的蓝光就会变得微弱。人眼感受到的蓝光强度并不是手机实际产生的强度,但是对眼睛造成伤害的却是手机实际的高强度蓝光。蓝光混迹于手机屏幕的白亮光线里,人眼因感知蓝色的视锥细胞太少,感觉到的蓝光又太微弱,使其成为眼睛健康的无形杀手。无形的蓝光在伤害眼睛的过程中,伤害已经早早发生,人们却感受不到。难怪在很多的医学案例上,看到长期使用电子产品的人出现眼睛受伤的现象。
[5]年,国际眼科杂志上周劲等人实验研究,将智能手机亮度调至±20Lx,以循环播放彩色图片,持续照射刺激体外培养人视网膜色素上皮细胞12小时后,实验发现与视网膜色素上皮细胞相关的mRNA表达变化出现异常,细胞内的B细胞淋巴瘤/(Bcl-2)表达下调,Bcl2-AssociatedX(Bax)、半胱天冬酶-3(Caspase-3)表达水平均上升,说明手机屏幕在长时间持续高亮照射下会引起体外培养人视网膜色素上皮细胞的损伤。
[6]大连医科大学曾在确保人眼安全下做过真人实验,让参加实验人在不采取任何防护下连续玩1小时iPad,结果仅1个小时的光照刺激,人眼*斑色素密度就由0.降低为0.,前后的*斑色素密度差异具有统计学意义。甚至[7]医院三位医护人员拿自己熊孩子做的实验,让孩子在四天的时间里,每天使用电子产品20分钟,在iPhone和iPad上,选择自己最喜欢的游戏;在电视和投影上,看自己最喜欢的动画片。结果发现这四种电子产品都会造成眼睛出现假性近视,iPhone和iPad这两种电子产品表现出来的伤害最大,发生的假性近视度数都有40多度。这些使用电子产品出现的伤眼现象,跟蓝光脱不了关系。
[8]电子产品产生的蓝光,其焦点没有落在视网膜上,导致睫状肌需要长期紧绷往前拉,调节蓝光的焦点到视网膜上。近距离使用电子产品,为了调节视距,睫状肌又需要长期后拉。[9]长时间前后两股力量拉扯睫状肌,造成睫状肌发生痉挛,从而人眼盯着电子产品一段时间后出现视疲劳。现代人对电子产品非常依赖,使用时间不再是短短的四五个小时,每天十几小时已经成为生活常态。
眼睛每天十几小时盯着电子产品,时间累积下的蓝光能量,会加大蓝光的光*性。[10]长时间蓝光照射视网膜会产生自由基,这些自由基会以更短的时间导致视网膜色素上皮细胞衰亡,从而导致感光细胞缺少养分引起视力损伤,同时还会通过提高视觉细胞对光的敏感度和光氧化反应导致细胞死亡而损害视力。在有氧的条件下,蓝光刺激视网膜启动光氧化机制,形成严重的氧化反应,破坏机体正常的氧化还原动态平衡,启动细胞凋亡机制,从而导致细胞的死亡和损伤。从而致使眼睛出现各种问题,视力模糊、近视度数加深,患上青光眼、干眼症,提前年龄性特殊眼病白内障和*斑病变的时间。
蓝光不仅是眼睛的杀手,还是睡眠的小偷。[11]日本九州大学联合北海道大学的一项医学实验,发现儿童在睡前两小时在6K高色温高蓝光含量的屋顶灯下活动,结果褪黑素浓度相比明显下降,这种高蓝光光照的影响还延续到睡着之后,睡着后一小时,褪黑素的分泌的浓度还是提升得非常慢。对儿童的主观嗜睡情况进行记录,上床睡觉后一小时,睡意无法提高。在夜间过多的蓝光照射,会一直刺激视网膜神经节细胞(ipRGC),释放白天信号,抑制松果体分泌褪黑素,保持白天的清醒状态。褪黑素分泌不足,导致难以入睡,睡眠变浅等等睡眠问题,使得我们的睡眠质量下降。
为此,我们有必要对生活中的蓝光来源,比如手机、电脑、平板等电子产品作一定程度的防护。提到对电子产品蓝光的防护手段,很多人都会选择开启智能设备上的护眼模式来减少蓝光。这种方式虽然可以减少一些蓝光,但是屏幕屎*,使用不久就会出现犯困,影响工作和学习的效率。
护眼模式只能防得了手机电脑的蓝光,但是对于夜晚家庭中LED灯释放的蓝光,却没有任何办法。考虑到LED灯的蓝光危害,戴上专业的防蓝光眼镜才是最好的防蓝光方法,而且跟以吃叶*素保健品防蓝光相比还便宜。好的防蓝光眼镜不仅可以防手机电脑等电子设备的蓝光,还可以防夜间家庭高色温LED灯的蓝光,不像护眼模式只局限于电子设备上的蓝光。
蓝光伤眼于无形,安汰蓝防蓝光眼镜可以高效阻隔环境中电子设备以及高色温LED灯的蓝光,采用超复合技术,7层镀膜0贴合。从科学的角度,依据光学互补色理论,设计镜片颜色为*绿色,合适人眼的蓝光衰减率65%,蓝光能量可以做到降低53%,确保透过眼镜之后的蓝光强度是在人眼可接受的安全范围内,而且还能够还原成不伤眼的自然光比例,给你高清无色差的视觉效果!
作者简介:
钱金维,生物医学工程专业,台湾大学电机工程硕士,北京大学光华管理学院硕士,前北京大学MBA导师,著名的光学领域专家,经营LCD相关领域超过20年。为研发护眼产品,于年创立深圳安普菲科技有限公司,建立安汰蓝品牌,致力于电子屏幕防蓝光技术研发与应用。深耕光学领域多年,发表数十篇相关论文并拥有国内外专利,期望为人类的视力保护,贡献一份心力。
参考资料:
[1]朴大植,李在清.人眼视觉特性研究的进展[J].现代计量测试,(01):2-6.
[2]S.KokoschkaandH.W.Bodman,Pro.CIE18thSession()-.
[3]Motu.,AG,陈铁华.正常与异常的色觉基因[J].国外医学:遗传学分册,,12(3):-.
[4]李毅,陈仲林,胡英奎,张青文.光源辐射通量光谱分布的测算方法[J].照明工程学报,9(01):23-27.
[5]周劲,谢娇,雷杰,吉祥,杨青.手机光照刺激对视网膜色素上皮细胞的影响.国际眼科杂志,,18(7):-.
[6]赵瑞华.iPad屏幕蓝光对人*斑色素密度影响及滤蓝光镜的防护作用的研究[D].大连医科大学,.
[7]《让你知道哪个电子产品对孩子的眼睛伤害最大》
[8]吴东平,朱林平,杨金平.视频终端视疲劳综合征[J].中国工业医学杂志,,28(03):-.
[9]骆妙青,钟玉红,徐俊辉.例青少年假性近视治疗分析及护理干预[J].中国现代药物应用,,9(12):-.
[10]李国荣.防蓝光眼镜概述[J].中国眼镜科技杂志,(13)
[11]SangilLee,KouheiMatsumori,KanaNishimura,YukiNishimura,YukiIkeda,TaisukeEto,ShigekazuHiguchi.MelatoninsuppressionandsleepinessinchildrenexposedtoblueenrichedwhiteLEDlightingatnight[J].PhysiologicalReports,,6(24).