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LED灯会伤害眼睛吗?


来源:《自然与科技》杂志

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LED灯会伤害眼睛吗? 近年来,为了节约能源和减少污染,白炽灯逐渐被淘汰,代之以节能的萤光灯和发光二极管等新型光源。但是这些新型光源的普及也带来了新的问题。和同样功率的白炽灯相比,这些新型光源发

LED灯会伤害眼睛吗?

近年来,为了节约能源和减少污染,白炽灯逐渐被淘汰,代之以节能的萤光灯和发光二极管等新型光源。但是这些新型光源的普及也带来了新的问题。和同样功率的白炽灯相比,这些新型光源发射的光谱中,蓝色光成分的比例高得多。还有,现在人们看电视、使用电脑和手机的时间越来越多,彩色荧光屏发射的光谱中蓝色光的成分的比例也比太阳光和白炽灯高得多。很多人担忧,这种情况对人眼是不利的。

LED灯光不“自然”

人眼是生物长期进化过程的产物,它适应地球表面的太阳光。我们都知道,太阳看上去略带橙黄色。我们可以把太阳近似地看作温度大约为5000多摄氏度的炽热发光物体,它发射从红外线到紫外线不同波长的电磁波,其中包括人眼可以看见的可见光。不同波长的可见光引起我们不同的色觉,按光的波长从长到短依次排列,我们感觉到的颜色分别是:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。蓝色和紫色是波长短的可见光。当这些不同波长的光波同时进入我们的眼睛时,我们感觉到的是白光。牛顿的一个著名实验就是使一束太阳光通过三棱镜,白光被分解为七色光谱。

太阳光谱(包括紫外线和红外线)中各种不同波长(颜色)的光强度的比例是不同的。在地球表面附近,波长在550纳米附近的黄绿色光强度最大,人眼也对这种颜色的光最敏感。在太阳光谱中,从波长为550纳米的黄绿色光开始,波长向更长的红光方向强度逐渐减弱;从550纳米的黄绿色光向短波长的蓝色和紫色光方向,强度也逐渐减弱。太阳光通过地球大气时,大气中的水蒸气、二氧化碳、氧和高空的臭氧都会选择性地吸收某些波长的光波。太阳光谱中还有一定量的紫外线和红外线,但人眼对紫外线和红外线都不敏感。红外线照射到我们的皮肤上,会引起热的感觉,所以也称为热辐射。紫外线太强或照射时间太长会灼伤皮肤,也会损伤眼睛。

白炽灯的钨丝有电流通过时,因温度升高而成炽热的发光体。它的光谱分布近似于太阳光,40瓦左右的白炽灯的灯丝温度大约为3000至4000摄氏度,发出的光也略带橙黄色。如果通过钨丝的电流增大,光谱的短波成分也随之增加,发出的光变白,但蓝色和紫色成分还是相对比较少的。

日光灯和发光二极管(LED)的发光原理与白炽灯完全不同,它们所发射的光谱中有较多的蓝色光。特别是LED在波长450纳米附近有很强的蓝色光,虽然人们认为它是较理想的节能灯。此外电视、电脑和手机的屏幕也都有较丰富的蓝色光。这些光源发出的光在短波长的蓝色光谱区域相对比较强,与我们习惯的太阳光谱有很大的差别,所以有人担心这类蓝色光较强的光源对人的眼睛不利。

蓝色光对眼睛的危害

研究表明,蓝色光能提高人在白天的注意力,改善人的心情。但是,晚上长时间曝露在蓝色光中就会给大脑减少分泌褪黑素(melatonin)的信号。褪黑素是大脑中的松果体产生的一种生物化学物质,这种物质的功能是调节人的生物节律:白天活动,晚上睡觉。缺少褪黑素就要打乱人的昼夜节律,会造成失眠等症状。长时间曝露在蓝色光成分较强的LED灯下,或长时间注视电视屏或各种荧光屏就容易造成失眠。还有人认为,如果长时间在蓝色光成分强的光照环境中,有可能会影响人的心理健康。不过这方面还没有肯定的结论。

所谓蓝色光,通常指波长为500~400纳米的电磁波,这个波段的电磁波进入人眼,就给人蓝色的感觉。实际上,不同波长的蓝色光,其效果也不完全相同。研究光对人眼视觉细胞的损害,不可能进行直接的实验测试,但是可以用动物为实验对象。也有研究人员用体外培养的视细胞来做实验。

曾有人将老鼠曝露于404纳米的蓝光下15分钟,控制光的强度,以不引起热损伤为度,以此来研究老鼠视网膜中视觉分子的化学变化。结果发现蓝光会引起视网膜的长期光化学损害,抑制细胞的新陈代谢,并且阻碍身体给光感受器提供营养,导致视网膜恶变。另外有一组研究人员对老鼠的实验也发现,403纳米的蓝色光会损害老鼠眼睛的感光细胞,而550纳米的黄色光则不会引起损害。

有人曾将恒河猴曝露在高强度的蓝光(波长441纳米)下1000秒(16.7分钟),两天后发现猴子的视网膜受到损害。

光进入眼睛,被视觉细胞内的分子吸收,引起光化学反应,从而产生视觉。同时光也是引起视细胞损害的原因,尤其是波长短的蓝色光。实验发现,可见光谱中短波光的光子能量比长波光子的能量大,容易被某些生物大分子吸收。分子吸收光子后,处于能量较高的激发态;激发态的生物大分子和其他分子相互作用,会在视网膜中产生活性氧和自由基,引起视网膜中的光化学损伤,导致细胞功能退化并凋亡。这些损害大多是不可恢复的。

眼睛的角膜、晶状体和玻璃体都会吸收一定数量的蓝色光,可以保护视网膜少受蓝光的侵害。但是,晶状体吸收了蓝光,会加速变浑浊的过程,这又会加速老年白内障的生成。

其实,当眼睛曝露在很强的光中,无论其波长如何,都会造成眼睛的一些部分尤其是视网膜的损害。短暂曝露在强光中,会造成直接的热损伤。即使光并不很强,只要曝光的时间过长,也会在视网膜细胞中产生有害的光化学反应,最终造成视网膜不可恢复的损伤。这就是视网膜的光化学损害。所以为了保护眼睛,我们应当尽量避免长时间在强光下工作,减少面对各种荧光屏的时间。适当使用防护眼镜也是保护眼睛的一种方法。例如在很强的太阳光下使用墨镜,长时间观看荧光屏时,可以戴用略带黄色、吸收蓝光较多的护目眼镜。

蓝光对人眼的损害究竟怎样?要回答这个问题,现在的实验证据还不十分充分,还有不同的见解,恐怕要有相当长时间的临床和理论研究才能最终解决。由于现在蓝色成分较丰富的新型光源和荧光屏的使用越来越普遍,蓝光对人眼的作用也引起人们更多的关注。

(作者单位:复旦大学)

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[责任编辑:杜苗]

标签:LED灯 蓝光 视力

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