太长不看版(简要版)
一、全光谱灯选择关键点 :1、光谱曲线与太阳光的相似度Ra , R9,蓝光峰值 ;2、照度足够大,这点很重要;3、aa级保证频闪蓝光达标
二、全光谱灯不是智商税,不同波长的光营养到眼睛的不同部位,蓝绿光照射到视网膜,红光照射到脉络膜。
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本文从全光谱灯的定义,选择全光谱灯的方法以及全光谱灯为什么护眼三个方面来帮助大家梳理全光谱灯的知识。
一、全光谱灯的定义
市场上的全光谱灯是指可见光范围内的全光谱。可见光以外的光谱不做考虑。
太阳光谱被定义为全光谱,太阳光包含可见光和不可见光,是唯一真正意义上的全光谱光源。
如上图,太阳的光线按波长从长到短分为长波不可见光线(包括工业电波、微波、远红外线、中间红外线、近红外线),可见光线(红橙黄绿青蓝紫光),以及短波不可见光线(包括γ射线、X射线和紫外线)。最长的无线电波波长0.1毫米~3000米,最短的γ射线波长只有10^-10~10^-14米。
我们人眼可以感知的光线为可见光线,可见光的波长范围大约在380~760nm之间(1纳米=10^-9米)。可见光按波长从长到短排列为红橙黄绿青蓝紫光,760nm的一定是红光,380nm的一定是紫光。
可见光线的能量约占太阳辐射总能量的50%。
不可见光的能量也占到了太阳辐射能量的50%,虽然不能被人眼的视网膜感知,但是不可见光(尤其是紫外线和近红外线)也进入到了人眼,对人眼产生了作用。
现在市面上的全光谱灯是和太阳的可见光部分做比较做出的全光谱。顾名思义,全光谱灯就是包含了太阳可见光部分所有波长的灯,而且各波长的相对强度与太阳光相应波长的相对强度越接近越好。直观地说就是光谱图与下图太阳光谱越相似,越可以称为全光谱灯。
显色指数是衡量人造光源的光谱与太阳光谱相似度的指标。
国际照明委员会对显色指数的定义是在测试光源下,15个规定颜色的视觉显示情况,把这15个颜色从1到15进行编号,用R1-R15分别表示这15个颜色的显色指数,把太阳光的R1~R15作为参考值,定义为100,人造光源的R1~R15数值越接近100越好。
Ra等于R1—R8的平均值,通常家用灯重点参考Ra(典型显色指数均值)和R9(饱和红色)的值就可以了。R10—R15属于高饱和色,对色彩颜色还原要求极高的场合(如摄影摄像、艺术品展览等)才需要参考。
按目前的技术水平,市场价100元以上的全光谱灯泡,300元以上的全光谱吸顶灯,Ra值应该大于95,并且没有明显的蓝光波峰(很重要),R9(红光)大于90。
二、如何挑选全光谱灯
选择全光谱灯第一步看光谱,第二步看照度。
一看光谱
下面举几个例子来说明怎么看光谱 。
上面是一款色温4000k的全光谱LED吸顶灯的光谱图,显色指数Ra=96.5,红光R9=89(比优质偏低),这款灯基本上符合全光谱人造光源的概念,但是蓝光峰值太突出了,光谱曲线不够连续,目前市场上的全光谱灯可选范围已经非常宽了,款式也能几乎满足所有场合,不需要选这样光谱的灯。
上面是一款色温4000K的全光谱灯泡的光谱图,显色指数Ra97.5,R9红光98,最大问题也是蓝光峰值太突兀。这款灯泡胜在便宜,十几元一个,从经济角度说可以考虑,用在走廊过道等地方还是不错,或者做射灯等辅助光源,总比普通LED灯强不少。
上面两款灯源出现突兀蓝光波峰主要原因在激发芯片,全光谱灯的激发芯片很重要。在性价比高的全光谱灯中 ,芯片往往占全光谱灯总成本的一半以上。
上面两张来自于同一个吸顶灯两个色温模式下的分析报告,这个品质就没啥说了,Ra和R9都很好,也没有突兀的蓝光,是当前技术下表现非常不错的一款灯。需要提一下的是,色温反应了光谱中能量的分布,光谱的能量中包含短波越多色温越高,反之,光谱能量包含长波越多色温越低。对于同一款灯,色温越低红黄光相对强度越高,室内光线呈暖黄色;色温越高蓝绿光相对强度越高,室内光线呈亮白色。
台灯的选择和吸顶灯一样,也是看光谱图的整体形状是否连续,Ra ,R9,以及有没有突兀蓝光。
上面这款台灯光谱Ra和R9都没有问题,不足在蓝光突兀,光谱不够连续,有益蓝光偏少,和使用的激发芯片和发光材料有关。
上面是一款红光增效的台灯,光谱图连续并且削弱了有害蓝光,这款灯的特点是红光做了增强,这样的灯发出的光线偏暖色,适合夜晚使用。
说到红光增强,下面看一种极端的红光增强光谱图,这个图来自中科**护眼灯的介绍资料。
看到这个光谱你们会想到什么,是不是白炽灯,上世纪90年代以前,屋里用的灯泡就是白炽灯,白炽灯也是这样类似三角形的光谱。反正我看到这个光谱时是很感兴趣。
在品牌自己的社交平台帐号上看到了实测视频,确实是三角形光谱。
红色光相对于其他颜色光强度高很多,这样的灯通常是低色温,发出的光偏暖色,类似白炽灯那样。
这样三角形光谱的灯*浦也有一款,下图是*浦PRO灯泡在色温3000k时的光谱,与中科**的区别在于到730nm后光强迅速减弱。
这种三角形光谱不仅是红光加强了,700nm以上的光已经属于近红外光,也就是说增加了相对强度很高的近红外光。
这种高强度红光的灯到底对眼睛好不好呢?能有效延缓眼轴增加吗?
上面已经说过,长波红光越强色温越低。中科院昆明动物研究所(上述中科明眸护眼灯的开发单位)使用32只幼猴为研究对象,采用四中不同色温的光源研究了眼轴与色温的关系,经过一年的观察后,发现低色温光照下幼猴的眼轴增长小于高色温光照下幼猴的眼轴增长。
但是也有研究表明,长波单色光全天照射会加快眼轴的增长速度。
在由复旦大学附属眼耳鼻喉科医院、复旦大学医学院以及纽约眼耳鼻喉科医院组织培养中心联合发表的一项研究论文中,研究者将豚鼠分成了四组,分别进行全天的772nm红光照射、590nm黄光照射、480nm蓝光照射和对照组白光照射。4周后,仅772nm红光照射组眼轴长度变化与对照组相比差异有统计学意义,双眼眼轴都比对照组增长幅度大。
由褚仁远教授指导的附属眼耳鼻喉医院的一项研究表明,长波单色光的全天候照射可以诱导眼球屈光状态向近视方向发展,同时加速玻璃体腔长度的延伸。
可以用离焦原理来解释为什么长时间单红光环境会诱导眼轴生长,可见光中红光的波长最长,成像位置靠后,形成了远视离焦。
综上,单方面增加照明红光强度对眼轴的影响没有定论,我个人选择全光谱灯会更偏向于选择与太阳可见光谱更接近的以达到一个各频率光平衡的效果。如上面的吸顶灯2和台灯2。
说到这里,有人可能会疑惑哺光仪也是红光,为啥可以延缓眼轴增长。首先 ,上述研究所使用的红光与哺光仪650nm左右红光不同波长 ;第二 ,哺光仪的红光是短时间(3分钟)使用的入眼功率较强红光,上述研究使用的红光以及室内照明灯具的红光是长时间使用的入眼功率较弱红光。二者的作用机制不一样。红光的穿透力比较强,能够透过视网膜照射到脉络膜上,哺光仪的红光 能产生温热效应,增加脉络膜血液循环量,重塑巩膜弹性纤维 ,抑制眼轴异常增长。(使用哺光仪需要注意视椎的定期检查)
选择全光谱灯,光谱要平衡,尤其蓝光相对强度不能高,尽量不选择光谱图蓝光波峰突兀的灯。吉林大学白求恩第二医院进行了红光和蓝光照射对视网膜细胞影响的基础研究,实验中使用的红光和蓝光波长分别是650nm和450nm。将体外培养的视网膜细胞分别放在两个哺箱中进行红光和蓝光照射,随着照射时间的延长,经蓝光照射的细胞活性呈现下降趋势,照射时间越长,下降越明显。红光照射没有出现细胞活性下降,反而会上升,也就是说,红光照射会刺激细胞活性的增加,蓝光照射会降低视网膜细胞活性。
二看照度
选择全光谱灯第一步看光谱,第二步看照度。提升室内光照明强度,对控制近视的发展具有正向作用。照度的直观感受就是发出的光亮不亮。
关于照度对眼轴、屈光度的影响,国内外都做过不少研究。采用恒河猴为实验动物的研究表明,低照度组的眼轴增加速度大于高照度组,更容易近视。对树鼠和小鸡的近视模型研究也都得出了同样的结论。
当阅读距离一定时,随着照度的增加,人眼需要付出的调节距离减小,而人眼实际执行的调节距离增大,因此,照度增加,调节滞后减小。调节滞后是刺激眼轴增加的原动力。
对于已经近视的孩子,照度对眼轴增加的影响更明显。温州医科大学附属第二医院的一项研究显示,低照度环境下近距离用眼时,已经近视的孩子需要付出的调节距离比正视眼的孩子更大,而实际调节却小于正视眼的调节。
一般来说,室内客厅书房这样的地方每平米400流明左右的照明就可以满足正常用眼需要,卧室每平米300流明左右。
比如选吸顶灯,按一平米400流明计算 ,25平米的客厅需要10000流明的灯。15平米的卧室则需要4500流明左右的灯。
根据照度选灯不是看瓦数而是看流明,瓦数越高不一定流明越大。
三、为什么要使用全光谱照明
全光谱照明是为了保证人眼发育对不同波长光线的需要。
光线进入人眼后,不同波长的光经眼球的折射照射在视网膜前、视网膜、脉络膜、脉络膜后这些距离光入射点不同的位置上。
太阳光由红橙黄绿青蓝紫七色视觉光组成的视觉白光,当白光进入人眼时,会发生光的色散现象,波长短的紫色光聚焦在视网膜前,波长最长、穿透力也最强的红光聚焦在视网膜后,黄绿光则聚焦在视网膜上。
如上图,眼球壁分为三层,外层为纤维膜(包括前角膜和后巩膜),中层为血管膜(包括虹膜、睫状体和脉络膜),内层为视网膜。这三层结构都需要光的营养来保证正常的生发发育代谢。
室内照明常用的LED灯普遍光谱不全,或者某些颜色光谱强度不够,这是造成视力受损的一个重要因素。
如上图,普通led灯光谱与太阳光谱差距比较大,光营养不均衡。
太阳光各种波长的光能量均衡,红光强化脉络膜,黄绿光强化视网膜,蓝紫色光容易被散射,在各个方向对眼球哺光。紫光还有诱导眼轴缩短的作用。
因此,室内应该采用全光谱照明。不仅仅台灯全光谱,吸顶灯更应该全光谱,让眼睛始终处在一个光平衡的环境中。
从这延伸到哺光仪,哺光仪不仅可以有红光哺光仪,也可以有黄绿光哺光仪。光是一种能量,本身不带颜色,颜色是因为波长不同对人眼视椎细胞的刺激不同,人眼视椎细胞的不同反应以我们说的“颜色”形式呈现出来。人眼需要的不是某种颜色的光,而是光的能量。不同波长的光可以到达眼球的不同地方,哪里需要光我们就使用波长能到达哪里的光。人眼日常养护需要平衡光。
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