復(fù)旦大學(xué)光源與照明工程系副教授林燕丹

今天，我們要討論的是一個(gè)非常有趣的話題：健康照明。很多人都在談健康照明，但是能對(duì)健康照明有整體認(rèn)識(shí)的并不多，更多的是將健康照明片面地理解為光生物安全或光的非視覺(jué)生物效應(yīng)。光生物安全當(dāng)然是健康照明所需要考量的重要內(nèi)容，例如藍(lán)光的視網(wǎng)膜危害、紫外光對(duì)皮膚的損傷等，但是它只是健康照明的一個(gè)部分，其實(shí)，健康照明是一個(gè)富有內(nèi)涵的話題，它綜合包含了視覺(jué)、心理和生理的效應(yīng)。而對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，由于大功率紫外LED目前并不形成成熟產(chǎn)品，LED照明中紫外光對(duì)皮膚的損傷部分本文不做討論。

　　人對(duì)外界信息的獲得有80%以上來(lái)自視覺(jué)，所以影響照明健康的重要機(jī)制之一來(lái)源于視覺(jué)通道。人類經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，也形成了與之對(duì)應(yīng)的接受光感受光的系統(tǒng)。光線穿過(guò)瞳孔、晶狀體、玻璃體到達(dá)視網(wǎng)膜，然后被錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳遞到大腦的視皮層，最后在大腦內(nèi)轉(zhuǎn)換成視覺(jué)信號(hào)。

　　在這個(gè)過(guò)程中，眼睛占據(jù)了極其重要的位置，成為接收信息的入口。眼睛同時(shí)也是非常脆弱的器官。通常，在輻射層面上對(duì)眼睛最具殺傷力的，除了激光就數(shù)紫外線了，但通常紫外線到達(dá)不了眼底。而藍(lán)光是可見(jiàn)光里波長(zhǎng)最短的一段，與紫外線相比，其具有較長(zhǎng)的波長(zhǎng)正好可以穿過(guò)瞳孔、晶狀體和玻璃體到達(dá)人眼的視網(wǎng)膜;其與長(zhǎng)波可見(jiàn)光比具有的較大的粒子能量在適當(dāng)?shù)牧恐禃r(shí)將對(duì)人眼視網(wǎng)膜具有傷害性的破壞作用。由于目前白光LED多為藍(lán)光芯片加黃光熒光粉組合而成，其在藍(lán)光部分的峰值讓人們對(duì)LED的藍(lán)光危害有所顧忌。然而，對(duì)于普通照明的LED產(chǎn)品，由于有照明標(biāo)準(zhǔn)對(duì)亮度及直接眩光等因素進(jìn)行了控制，其強(qiáng)度通常不足以破壞人眼的視網(wǎng)膜。在使用LED作為照明產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)注意其處于照明標(biāo)準(zhǔn)所要求的參數(shù)范圍內(nèi)，同時(shí)，應(yīng)避免近距離對(duì)直射光源的觀測(cè)。

　　另外，通過(guò)視覺(jué)不舒適而引發(fā)的視覺(jué)疲勞和視覺(jué)損傷也是非常值得引起重視。長(zhǎng)期處于不舒適的照明環(huán)境，例如不合適的照度、不均勻的光分布、強(qiáng)烈的頻閃、眩光等，對(duì)人的健康的傷害是很嚴(yán)重的。例如研究表明頻閃的存在會(huì)引發(fā)偏頭痛、不舒適眩光引起視覺(jué)疲勞等。復(fù)旦大學(xué)電光源研究所自2006年起在上海市教委的委托下進(jìn)行了《教室照明要有亮度更要有舒適度——關(guān)于改善上海市中小學(xué)校教室光環(huán)境的研究》，聯(lián)合市衛(wèi)生局、復(fù)旦大學(xué)眼耳鼻喉醫(yī)院衛(wèi)生部近視眼重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和公共衛(wèi)生學(xué)院對(duì)22000學(xué)生視力進(jìn)行為期三年的視力跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示光環(huán)境改造成果對(duì)促進(jìn)健康視力發(fā)展的影響顯著，這正證明了光環(huán)境影響視覺(jué)的健康發(fā)展。

　　影響健康照明的另一個(gè)機(jī)理來(lái)自于照明的非視覺(jué)生物效應(yīng)。人的眼睛不單是能用來(lái)看東西，人眼里還有一個(gè)第三類感光細(xì)胞，——作為2002年世界的十大發(fā)現(xiàn)之一，David Berson教授等在哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜上發(fā)現(xiàn)了第三種感光細(xì)胞(稱為本征感光神經(jīng)結(jié)細(xì)胞ipRGCs)。與錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞相似，神經(jīng)結(jié)細(xì)胞對(duì)不同波長(zhǎng)的光的靈敏度也是不同的，其峰值波長(zhǎng)位于460 nm-490nm的藍(lán)光附近。有趣的是，這個(gè)第三類感光細(xì)胞與視覺(jué)無(wú)關(guān)，它與人腦內(nèi)的生物鐘相連接，能抑制松果體分泌褪黑激素(也稱為“睡覺(jué)的荷爾蒙”)，而人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)褪黑激素水平不僅影響人們的睡眠質(zhì)量，對(duì)于衰老及癡呆甚至是老年人記憶力提升都有影響，同時(shí)還與抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)等生物功能有關(guān)。根據(jù)一項(xiàng)對(duì)于老年人的研究表明，白天暴露在強(qiáng)光下，會(huì)引起夜間褪黑素分泌明顯增加。

　　這個(gè)光對(duì)人體非視覺(jué)通道的發(fā)現(xiàn)，給照明科學(xué)提供了新的研究?jī)?nèi)容，同時(shí)，照明質(zhì)量的評(píng)價(jià)也從原來(lái)單一的視覺(jué)效果評(píng)價(jià)，逐步過(guò)度到視覺(jué)效果和非視覺(jué)效果的雙重評(píng)價(jià)，尤其是后者與人體健康密切相關(guān)。它對(duì)人體生理節(jié)律及生物效應(yīng)的影響，也使人們重新審視和思考照明質(zhì)量的定義。

　　同時(shí)，科學(xué)研究也表明，不當(dāng)?shù)挠霉饪梢杂绊懙饺说纳锕?jié)律，可能會(huì)導(dǎo)致癌癥患病率(如乳腺癌等)的增加。2007年國(guó)際癌癥研究所(IARC)曾指出，夜間光照會(huì)打亂人體的生理周期，抑制褪黑素分泌，從而可能引發(fā)癌癥。這個(gè)結(jié)論在2009年被美國(guó)醫(yī)學(xué)聯(lián)盟(AMA)以及國(guó)際暗天空協(xié)會(huì)(IDA)進(jìn)一步證實(shí)?，F(xiàn)在我們白天的生活環(huán)境和晚上的生活環(huán)境都可能是亮的，因?yàn)橛心敲炊嗟娜艘谕砩仙弦拱?，那么長(zhǎng)時(shí)間生活在一個(gè)持續(xù)的光環(huán)境里，這對(duì)人的晝夜生物節(jié)律和健康是有影響的。我們也曾對(duì)不同年齡人群進(jìn)行了光照對(duì)心率、體溫調(diào)節(jié)能力等參數(shù)的影響研究，結(jié)果證實(shí)了不同色溫和照度的照明環(huán)境，確實(shí)影響人的生理參數(shù)。

　　研究表明，人眼的非視覺(jué)生物效應(yīng)對(duì)460nm-490nm的光最為敏感。這個(gè)范圍同樣與基于熒光粉的白光LED最大能量分布區(qū)間有較大重疊。這并不說(shuō)明白光LED對(duì)人的非視覺(jué)生物效應(yīng)的影響是不利于人的健康的，相反，由于人的生理節(jié)律需要有合適的光的影響，LED的這種效應(yīng)可以用來(lái)設(shè)計(jì)，使其形成有利于人的健康的照明體系。例如某公司就根據(jù)一天中不同時(shí)刻人體對(duì)光的需求研發(fā)了動(dòng)態(tài)照明系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)在8點(diǎn)和12點(diǎn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)間給予高照度和高色溫的光照條件，使工作者進(jìn)入較佳的工作狀態(tài)，并由于RGB調(diào)光和智能控制實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的照明模式切換。我們相信這樣的動(dòng)態(tài)照明系統(tǒng)的研發(fā)是很多企業(yè)都非常感興趣的，也對(duì)我們非常有啟發(fā)。

　　除此之外，光照還用在嬰兒黃疸和多種皮膚病的治療，還有利用不同波長(zhǎng)的光制成美容燈治療皮膚的問(wèn)題，但這些應(yīng)用在醫(yī)學(xué)這個(gè)層面，還完全沒(méi)有被展開(kāi)，還沒(méi)有做足夠深入的研究，尤其現(xiàn)在大家都說(shuō)，LED是一個(gè)新光源的時(shí)代，我們一定要用好它，從這個(gè)角度上說(shuō)，也只有真正掌握LED光譜的特性和光譜的可調(diào)，既充分考慮到光的輻射性，又考慮到光生物的安全性，以及人的視覺(jué)性的需要，才能達(dá)到一個(gè)更健康的LED應(yīng)用的時(shí)代。

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