LED燈是繼白熾燈、日光燈以及節(jié)能燈之后的一種新型光源，具有很高的發(fā)光效率，但很多人對(duì)它的發(fā)光原理與光譜特性不了解，難免會(huì)擔(dān)心它發(fā)出的光會(huì)不會(huì)損害眼睛。

三種顏色的LED

從光譜上來說，LED發(fā)的光與傳統(tǒng)的白熾燈以及日光燈發(fā)出的光非常不同，所謂“光譜”就是指物體發(fā)的光都對(duì)應(yīng)有一個(gè)“彩虹”。

傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈發(fā)的光與太陽光一樣都具有“紅橙黃綠青藍(lán)紫”這7種顏色。

但是，一般 LED發(fā)的光只有“RGB”這3種顏色，其中R就是red，表示紅光;G表示green，就是綠光;而B表示blue，就是藍(lán)光。

這3種顏色的LED，以400nm到500nm之間的“藍(lán)光LED”最為重要，也最為基本。

藍(lán)光的特殊性

藍(lán)光在哪里呢?

看上面的這張“彩虹”圖吧。從左到右，依次是紫外線，可見光和紅外線。其中可見光的波長(zhǎng)范圍是在400納米到700納米之間，而從400納米開始到500納米的波長(zhǎng)范圍就是藍(lán)色，所以這個(gè)波段被稱為藍(lán)光。

光的基本單元叫做光子，光子的波長(zhǎng)與頻率成反比，藍(lán)光的波長(zhǎng)短，所以頻率高。而根據(jù)愛因斯坦與普朗克的光量子能量計(jì)算公式，我們可以知道光子的能量等于普朗克常數(shù)與光子的頻率的乘積，所以藍(lán)光的光子能量也比紅光與綠光要高一些，這使得我們可以用藍(lán)光來“激發(fā)”出其他顏色的光，比如黃光就可以被藍(lán)光“激發(fā)”出來。

藍(lán)光LED技術(shù)曾經(jīng)贏得諾貝爾物理獎(jiǎng)

藍(lán)光LED技術(shù)是在1998年才被開發(fā)出來，這個(gè)技術(shù)還得了2014年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。這看上去高大上的藍(lán)光LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成的。GaN芯片發(fā)藍(lán)光，波長(zhǎng)λ等于465nm，波長(zhǎng)帶寬大約是30nm。

白光LED是怎么發(fā)出白光的?

那么，家用的那種白光LED又是怎么產(chǎn)生白光的呢?上文中已經(jīng)說過，藍(lán)光光子的能量高，所以用它可以激發(fā)熒光。一般用藍(lán)光LED產(chǎn)生的藍(lán)光打在熒光粉上產(chǎn)生黃光(與日光燈的原理類似，日光燈的光芒是紫外線打在日光燈管內(nèi)壁上的熒光粉上發(fā)出來的)。黃光被藍(lán)光激發(fā)出來以后，它們一起從LED里射出來，我們會(huì)感覺好像是看到了白光，其實(shí)這只是藍(lán)與黃兩種顏色混合在一起的復(fù)合光而已。

我們打一個(gè)比方，藍(lán)光是“母親”，而黃光是“兒子”，它們母子倆組團(tuán)構(gòu)成了“白光”這個(gè)單親家庭。

正因?yàn)檫@個(gè)原理，所以很多廠家為了提高白光LED的亮度，直接提高藍(lán)光的強(qiáng)度，這樣黃光也會(huì)相應(yīng)增加，最后形成的白光的亮度也就增加了，但這將造成我們將在后文中要闡釋的“藍(lán)光過量”問題。

對(duì)LED燈光譜的實(shí)際測(cè)量

下圖是不同型號(hào)的白光LED的光譜實(shí)測(cè)曲線，我們可以看到400nm到500nm之間的“藍(lán)光”有一個(gè)很強(qiáng)的峰。

這說明看上去發(fā)白光的LED，但實(shí)際上它的光譜里確實(shí)含有很強(qiáng)的藍(lán)光成分。

藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜的影響

那么，既然藍(lán)光是白光LED的“母親”，那么眼睛對(duì)藍(lán)光的感受又是什么樣的呢?

人的眼睛中用來接收光的組織叫做視網(wǎng)膜，如果光源中的400–500 nm藍(lán)光波段亮度過高，眼睛長(zhǎng)時(shí)間直視光源后可能引起視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷。這種損傷主要分為兩類：藍(lán)光直接與視覺感光細(xì)胞中的視覺色素反應(yīng)所產(chǎn)生的損傷，以及藍(lán)光與視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中的脂褐素反應(yīng)所引發(fā)的損傷。這些光化學(xué)反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生大量具有細(xì)胞毒性的自由基，破壞視網(wǎng)膜細(xì)胞正常生長(zhǎng)與工作。

我們也可以換個(gè)角度來考慮藍(lán)光的危害性。人的眼睛為什么不能接受藍(lán)光LED發(fā)出的“過量藍(lán)光”呢?因?yàn)槿祟愂窃谔栂道镞M(jìn)化出來的，根據(jù)黑體輻射的維恩位移定律，我們可以通過太陽表面的溫度，計(jì)算出太陽光的中心波長(zhǎng)在550納米左右，而藍(lán)光LED中心波長(zhǎng)是465nm，偏離了太陽光的中心波長(zhǎng)，所以從進(jìn)化論角度來說，我們?nèi)祟惖难劬Σ荒芙邮堋斑^量”藍(lán)光。

生活中LED藍(lán)光過量的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

一般來說，正規(guī)廠家經(jīng)過國(guó)家質(zhì)檢上市的產(chǎn)品，不會(huì)存在藍(lán)光過量的隱患。 但有一些LED燈的生產(chǎn)商并不注意控制藍(lán)光的強(qiáng)度，他們所生產(chǎn)的LED燈具中藍(lán)光是“過量”的，對(duì)眼睛存在藍(lán)光輻射損害。

生活中，可以發(fā)出藍(lán)光的光源有很多——浴霸、平板顯示器、LED霓虹燈、熒光燈、液晶顯示器、ipad、大屏手機(jī)等都有背景光源，它們都含有短波藍(lán)光。如果藍(lán)光是“過量”的，都會(huì)影響視網(wǎng)膜，所以應(yīng)避免用眼睛直視光源，并且要注意使用時(shí)間，每隔20-30分鐘閉目休息一會(huì)兒。

如果你擔(dān)心購買的LED燈或者其他電器存在“藍(lán)光過量”的問題，可以根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20145-2006 / CIE S 009/ E：2002 (燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性)》來判斷LED燈的藍(lán)光是不是過量——該標(biāo)準(zhǔn)給出了藍(lán)光在特定的空間角度下的光通量的上限。(具體標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容蝌蚪君就不再這里詳細(xì)列舉了，有興趣的讀者可以自己去查閱。)

可是，對(duì)于市場(chǎng)上售賣的LED燈，如何判斷LED藍(lán)光過量是一個(gè)復(fù)雜的問題。比如下圖這款LED燈，從它公布的“電壓與頻率”是無法推算藍(lán)光是否過量，因?yàn)殡妷号c頻率是電學(xué)指標(biāo)，而藍(lán)光是一種光學(xué)指標(biāo)。而它所宣稱的“光通量”是一個(gè)光學(xué)指標(biāo)，但僅僅是白光的總的光通量，而不是藍(lán)光的光通量，所以一般消費(fèi)者是很難判斷這款燈是不是藍(lán)光過量的。

本著愛眼護(hù)眼的角度，蝌蚪君建議大家在購買LED燈的時(shí)候選擇藍(lán)光強(qiáng)度低的燈具。有條件的人可以拿光譜儀測(cè)一下LED燈發(fā)出的光的光譜——如果這款LED燈發(fā)出的藍(lán)光的強(qiáng)度比太陽光中的藍(lán)光強(qiáng)很多，那千萬不要購買。

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