生活中我们应该如何防止“蓝光危害损伤眼睛”呢？你每天用的“灯”大有讲究
2020/9/13 16:59:00丁虹教授 虹说健康
好久没写公众号了，因为开始安静的做科研了。今天开车听到了很多关于“蓝光”防护用品的广告。抽空写点关于“蓝光”及“防蓝光”的观点。2020年7月13日“中消协”发布消费提示提醒消费者，电子产品的蓝光并非导致近视的“罪魁祸首”，防蓝光眼镜选择不当对预防近视有害无益。那么生活中我们应该如何防“蓝光危害”呢？你每天用的“灯”大有讲究。
一、太阳是万物生长之源，
了解太阳光中的有益波段与有害波段
先了解下，大自然给我们的“灯”，那就是太阳。太阳是万物生长之源，宇宙间如果没有太阳，地球早已毁灭，人如果长年不见阳光就无法生存下去。阳光、空气、水是人类赖以生存的三大因素。阳光对人类有益，但有些光波也有害。
太阳光可分为可见光与不可见光2部分。可见光的波长为400～760nm，散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色，集中起来则为白光。不可见光，又分为2种：位于红光之外区的叫红外线，波长大于760nm，最长达5 300nm;位于紫光之外区的叫紫外线，波长10～400nm。太阳光具有明显生物效应，植物在太阳光作用下可发生光合成作用，动物皮肤在太阳光下可合成维生素D;红外线具有巨大的热效应，紫外线有明显杀菌作用等。可见光区占太阳辐射总能量的约50%，红外区占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
(一)紫外线中的有益波段及有害波段
1. 短波紫外线UVC，200-280nm，有益有害：具有杀菌作用，又称为消毒紫外线，紫外灯就是在这个波段工作。它的穿透能力是最弱的，无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大，短时间照射即可灼伤皮肤，长期或高强度照射还会造成皮肤癌。因此，使用紫外灯灭菌时，注意防护。
2. 中波紫外线UVB，280-315nm，有益有害：又称为中波红斑效应紫外线，中等穿透力，它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收，日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收，只有不足2%能到达地球表面，在夏天和午后会特别强烈。UVB紫外线具有促进体内矿物质代谢和维生素D的形成的有益作用，但长期或过量照射会令皮肤晒黑，并引起红肿脱皮。因此，晒太阳有益健康，只是要避免在夏日午后的阳光下，长时间照射。
SPF是防UVB的防晒指数，SPF1表示，阳光下15分钟不被晒黑，SPF8，表示15×8=120分钟不被晒黑。SPF指数不是越高越好。一是不需要，二是对抗UVB的化学防晒剂对人体有害，具有生殖毒性和致癌性风险。
3. 长波段紫外线UVA，315-400nm，有害波段：又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的长波紫外线 有超过98%能穿透臭氧层和云层到达地球表面，UVA可以直达肌肤的真皮层，破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维，将我们的皮肤晒黑，这在医学上称之为光老化。在阳光紫外线的能量分布中，UVA是UVB的15倍，是令皮肤晒黑的主要原因。它能使皮肤里结合水的透明质酸含量减少，令皮肤干燥，加速黑色素形成，使肤色变黑，同时也是引起皮肤癌的重要原因。
PPD是欧美系统采用的防UVA的防晒指数。PPD2-4表示可延长皮肤被UVA晒黑2-4倍的时间。PPD4-8表示可延长皮肤被UVA晒黑4-8倍的时间。PA是日本系统采用的反映对于UVA晒黑的效果，以加号的多少来表示：PA+ = PPD 2-4；PA++ = PPD 4-8；PA+++ = PPD>8。
因此，防晒重点要防“长波段紫外线UVA”，防晒指数主要看“PPD或PA”。
(二)可见光中的有益波段及有害波段
可见光的波长范围在400～770nm之间，引起人眼的颜色感觉不同。400～455nm，紫色→455～492nm，蓝靛色→492～577nm，绿色→577～597nm，黄色→597～622nm，橙色→622～770nm，感觉为红色。
1. 高能短波蓝光，400-450nm，有害作用：短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜。蓝光照射视网膜会产生自由基，而这些自由基会导致视网膜色素上皮细胞衰亡，上皮细胞的衰亡会导致光敏感细胞缺少养分从而引起视力损伤。蓝光还会导致黄斑病变。人眼中的水晶体会吸收部分蓝光渐渐混浊形成白内障，而大部份的蓝光会穿透水晶体，尤其是儿童水晶体较清澈，无法有效抵挡蓝光，从而更容易导致黄斑病变以及白内障。
2. 长波蓝光，450-500nm，有益、有害作用：目前有很多观点将蓝光分为：有害蓝光和有益蓝光。有害蓝光是指的“高能短波蓝光”，有益蓝光指的是“长波蓝光”。其实长波蓝光不能片面的定义为“有益”还是“有害”。长波蓝光具有调整生物节律的作用，睡眠、情绪、记忆力等都与之相关。但不能说它是有益的，运用不好也是有害的。
褪黑素是蓝光影响生理节律的中介之一。褪黑素是一种能使皮肤色素颜色变浅的激素物质，含量水平随每天时间而变化，随光线暗下，分泌增加，它的分泌能够延长深睡阶段，改善睡眠质量。长波蓝光可抑制褪黑素的分泌，导致过度兴奋，难以入睡，因此，睡前看电脑、手机，接受大量的“长波蓝光”，不利于睡眠，是有害的作用。但当早上的晨光出现，长波蓝光能极大降低褪黑素水平，同时对警觉性、情绪和视觉舒适度的主观感受都有积极的影响，可有效提高的清醒程度，这是长波蓝光的有益作用。研究也初步表明，单蓝色完全饱和照明能有效刺激生理反应，因此，工作、学习环境易采用蓝光比例较多的白色光源作为照明光源，有利于提高工作学习效率。
光的不同波长对于植物的光合作用产物也有影响，如红光有利于碳水化合物的合成，蓝光有利于蛋白质和有机酸的合成。蓝光也不总是有害的。
(三)远红外线的作用
在不可见光中波长为0.76-1000微米的光线称为红外线。波长处于4-400微米之间的称为远红外线。90%的远红外线的波长介乎8-15微米之间，科学家称之为生命光线，因为这种光线能促进生物生长。由于人体细胞水分子有一个固定的频率，也是8—15微米。根据物理学中两种相同的声波或两种相同的光波相遇而产生共振的原理，远红外线通过皮肤及皮下组织与人体组织细胞中的水分子产生共振吸收现象，从而能够提高免疫力，促进人体健康。
二、怎样正确的防“蓝光”伤害
1. 是否要给孩子使用防蓝光眼镜？
目前防蓝光眼镜主要过滤的是“400-450nm的短波蓝光”。目前防蓝光眼镜多存在以下问题：
一是有的产品对损伤眼睛的短波蓝光没有防护效果；
二是有些产品完全屏蔽了蓝光，即过度防护，可导致生理节律发生紊乱；
三是由于防蓝光镜片大都带有颜色，这就会造成一定的“色偏”，如果长时间使用，反而容易加剧视觉疲劳。
因此，不要盲目迷信防蓝光产品广告中宣称的近视防护效果，要选择适当的短波蓝光较少的电子产品。同时，家长要多关注孩子的用眼卫生，合理用眼，保护视力。研究结果表明，儿童青少年一次观看电子屏幕的时间不宜超过30分钟。
2. 如何正确选择室内光源？关于蓝光与色温。
光源照明是蓝光的重要来源，因此，保护眼睛的健康，在选择光源时，需要重点关注一个参数：“色温”。
色温是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位。从理论上说，黑体温度指绝对黑体从绝对零度(-273℃)开始加温后所呈现的颜色。黑体在受热后，逐渐由黑变红，转黄，发白，最后发出蓝色光。当加热到一定的温度，黑体发出的光所含的光谱成分，就称为这一温度下的色温，计量单位为“K”(开尔文)。人们把呈现不同颜色下的温度叫色温,以此标准来定义可见光的色调。一般烛光发出的红光，色温约1000K；白炽灯发出的黄光，色温约3000K；日出时的自然光，色温约4000K；晴朗的日光，色温约6500K…..
人眼对380nm~440nm波段范围内的蓝光辐射耐受极低，其耐受的等效照度约等于280勒克斯；对445nm~500nm波段范围，人眼视网膜的耐受阈值却很高，等效照度超过1500勒克斯以上。
蓝光与色温有什么关系呢？下图可见，2点左右的太阳，色温超过7000k，蓝光主要集中在450nm以下的高能短波蓝光，对眼睛伤害很大；3000k暖光LED灯蓝光比例明显减少，4000k暖光LED灯，455nm以下的短波蓝光成分较少，主要集中在450-500nm的长波蓝光，而6000k的白色LED灯，450nm以下的蓝光比例明显增加。提示，室内光源照明，最佳的色温选择为4000K左右。
下图为2700K暖黄光、4000K暖白光、6500K白光的光源效果图。为了眼睛的健康，请选择适合的光源。
3. 合理设计家庭照明的“照度”，同样关系眼睛健康
光照强度是一种物理术语，指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度，单位勒克斯(Lux或lx)。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。
照度的高低对室内气氛和眼睛的疲劳及伤害有着极其明显的影响 ,高的照度通常能增加活力, 并且是视觉活动所需要的,但蓝光的损害风险也会随之增大，而低的照度则形成适合于休息 、交谈 、看电视或听音乐的愉快气氛，蓝光的损伤风险降低，但低照度易导致思维不够活跃和眼睛易于疲劳。因此，室内照明应科学设计照明度。
表1 是中华人民共和国国家标准【建筑照明设计标准】GB 50034-2013规定了新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的一般照度标准值。
表1
表2 是国外对家庭照明设计的参考照度。不同的区域照度有所不同，基本设计在100-200lx之间。
表2
表3 是照度与照明功率的换算。要达到相应的功率，每平方米面积，应该设计多大功率的光源。
表3
一般书房照度为100Lx,但阅读时所需之照明照度则为600Lx,所以最好再使用台灯作为局部照明，色温易选择4000K的暖白光。
4. 如何为孩子和家人选择一个安全的“灯”？目前常见光源的优缺点比较
打开淘宝，搜索“灯”关键词，在光源的类型上会有以下选项，那么不同类型的光源有什么特点呢？
(1)白炽灯
又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝(钨丝，熔点达3000多摄氏度)时发生热量，螺旋状的灯丝不断将热量会萃，使灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状况时，就象烧红了的铁能发光1样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。
优点：显色指数接近100，就是色彩的还原性最好。光源小、拥有种类极多的灯罩形式;通用性大，彩色品种多、拥有定向、散射、漫射等多种状态;能用于加强物体立体感、白炽灯的色光最接近于太阳光色，白炽灯的色温大约为2700k-3000k左右，属于蓝光危害较小的光源。
缺陷：不经济是最大的缺陷，使用白炽灯的时候有95%的电能都耗损在了加热上，只有5%的电能才是真正转换成能见的光;发热温度高，热蒸发快、寿命较短(1000小时)。
(2)荧光灯
又叫做日光灯，其荧光灯管内包括气体为氩气(另包括氖或者氪)，此外包括几滴水銀。靠着灯管的汞原子，由气体放电的进程释放出紫外光，由灯管內表面的荧光物资吸收紫外光后释放出可见光。不同的荧光物资 会发出不同的可见光。
优点：节能，荧光灯所损耗的电能约60%可以转换为紫外光，其他的能量则转换为热能。一般紫外光转换为可见光的效力约为40%。因而日光灯的效力约为60%×40%=24%，大约为相同功率钨丝电灯的两倍。荧光灯的色温有暖色系3000k左右的，也有冷色系6000k的，家庭主要选用暖色系，减少蓝光危害。
缺陷：显色指数较低，大约70-90，会发生光衰，荧光灯显色性比不上白炽灯;灯光有闪烁现象，对于视力有必定的影响;另外，生产及使用废弃后有汞污染。不适合家庭选用。
(3)节能灯
又叫紧凑型荧光灯，发光原理以及荧光灯无大区分。无非，节能灯体积相对于较小，而且使用的镇流器体积较少，频闪现象减轻。
优点：光效高，是普通白炽灯的五倍多，节能效果显明;寿命长，是普通灯泡的八倍左右，且体积小，使用利便。
缺陷：会发生光衰;显色性指数较低，白炽灯及卤素灯显色性为100，表现完善;节能灯显色性大多在80至90之间，低显色的光源不仅看东西色彩不漂亮，也对于健康及视力有害。
(4)LED灯
又叫发光2极管，它是1种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED的是1个半导体的晶片，由3部份组成，1部份是P型半导体，另外一端是N型半导体，在这边主要是，中间一般为1至5个周期的量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，会以光子的形态发出能量，这就是LED发光的原理。
优点：LED灯拥有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，最初是用于室外装潢，工程照明，现在逐步发展到家用照明。
缺陷：价格贵，需要恒流驱动，散热处理不好容易光衰，显色指数不如白炽灯，约80-90。
因此，建议孩子的台灯，最好色温可以调整，选择LED台灯。白天如果在读书写字时，选择4000K~6000K的白色光源，晚上读写工作时，选择4000K以下或者接近4000K的暖白色。如果护眼灯色温不可调，可以优先选择3800K~4200K的台灯，兼具白天和夜晚的读写需求。这是优秀台灯的光谱，色温在4000K，可以看到高能短波蓝光成分偏少。
以下是各种照明灯的亮度差别 关于亮度和节能比较：可以据此计算出室内所需光源的功率。
1W LED=3W CFL(节能灯)=15W白炽灯
3W LED=8W CFL(节能灯)=25W白炽灯
4W LED=11W CFL(节能灯)=40W白炽灯
8W LED=15W CFL(节能灯)=75W白炽灯
12W LED=20W CFL(节能灯)=100W 白炽灯
5. 电子设备蓝光辐射的情况
下面是不同电子设备的辐射光谱图，一款比较高端的手机，短波蓝光的强度较高，照度也非常大，达到了709lx。人眼睛对短波蓝光的耐受在280lx；华为手机的短波蓝光比较高，照度为500lx左右，也超过了人眼睛的耐受；电脑屏幕的短波蓝光也较多，但照度在140lx左右，在耐受范围内。
因此，玩手机时，适当的调节手机的亮度，尽量采用环境光源而不是依赖手机光源。儿童使用电子设备，尽量每次不超过30分钟。
儿童青少年是否需要防蓝光？如果孩子在合格的LED光源环境下学习，并不需要防蓝光，如果经常使用电子产品，特别是晚上8点后还要使用，为了避免影响睡眠质量(蓝光通过抑制褪黑激素的分泌，影响人体节律)，可以在使用电子产品时，配戴合适的防蓝光产品，此外，卧室光源尽可能选择色温4000K以下的暖光源。
优秀的防蓝光产品，主要屏蔽445nm以下的有害蓝光，适当屏蔽450~480nm的蓝光，尽可能让其他可见光通过(很多不合格的防蓝光产品大量屏蔽了其他可见光，造成颜色失真，影响视觉发育)，而市面上的防蓝光产品，主要屏蔽420nm以下的蓝光(紫外线)，这对屏蔽手机等电子产品屏幕的蓝光几乎没有任何帮助。因此，在购买防蓝光产品时，要问清楚屏蔽的波段。
三、LED灯使用风险的市场抽查情况
目前传播得较广的LED灯有蓝光危害，其实际情况到底是如何？上海市质质量监督检验技术研究院/上海时代之光照明电器检测有限公司对LED照明产品进行了摸底检测。以下是27个产品的检测情况。27个产品均无蓝光安全风险。但台灯存在非常严重的隐患，8个台灯的色温，只有1个色温在4000k以下，产品已经超出照明产品使用的白光色温上限，其中蓝光成分已有相当比例，虽然本次检测样品的LED模组功率较小，尚未构成蓝光危害，但已不适合用作一般照明，长期使用将危害人的昼夜节律，影响睡眠，造成生物钟紊乱，从而降低人的免疫力。也就是所谓的“富蓝光”化。就是一次测量，看上去没有蓝光风险，但由于人长期暴露于蓝光比例较大的环境中，日积月累，会“富蓝光化”，导致生物钟紊乱。
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选择灯具有讲究，为了你的眼睛健康，检测下自己家里的光源是否符合要求。
文字 / 武汉大学药学院丁虹教授
排版 / 咩挤
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