认识LED光源光谱中的蓝光,蓝光对人的生理和节律影响

近日，雅诗兰黛发布一款全新眼霜产品—小棕瓶“抗蓝光”眼霜，于是，人们关于 “蓝光”对人眼健康的影响关注度迅速上升至热搜状态。

这说明越来越多科技的发展被人们熟知，在科技发展的基础上，人们越来越注重生活质量和人体健康，越来越想保持舒适和高效的生活，开始想全面要求生活的质感，从整体的体验来评价所在生活环境的好，而不是一味追求某一方面的最大化。

— 认识LED光源光谱中的蓝光 —

众所周知，人眼可见光的波长范围是380-780nm，自然环境中的光并不只有这一波段的光，只是其他波段的光相比可见光能量很低，而蓝光的波长大致范围430-500nm。

就光子能量来讲一个蓝光的光子能量在这个波段内有2.6eV左右，人的皮肤感觉不到，但是眼睛的视网膜上有一种视觉细胞，叫做视杆细胞，它可以识别一个光子所带来的光刺激反应，所以有些视觉敏感的人可以感受到这一个光子的“明亮”，当然这种反应只属于生理。视杆细胞在人眼的视网膜上有1.1-1.3亿的数量分布，因此夜间的视觉可以感受到很微弱的光亮，但是这种细胞并不能识别物体的颜色。

还有一种视细胞叫视锥细胞，数量达6到7百万级，正是有这么多个感光细胞的存在，并且视锥细胞可以分辩颜色，致使我们看到这丰富多彩的世界，有了各色的认知和理解。

颜色是人脑为识别外界物质而长期形成的认知，于是不同能量的光子被眼睛的视网膜接收并交给大脑进行信息定义、分类和识别。蓝色从色度学来讲是一种颜色，然而具有不同饱和度和明度的蓝色占据不同的色板位置，那么这个波段的光色自然也不都是纯蓝色，只是为了更好的传达光的信息才定义了色光的波段。

蓝光既然是一个波段，必然包含了不同光子能量的蓝光光子，为了直观一点，展示一张可见光的光谱，如下图。

图1. 4000K色温和R80显指的LED光谱图

从图1中可以发现蓝光波段的可见波长占比是比较小的，但是能量占比更重要，能量的多少，换个通俗的说法就是光子数量的多少，会直接影响视觉的观察和分辨。光的三原色：蓝绿红，可以完成混色，所以一般的LED可以制成不同色温的照明效果。其中蓝光的能量占比越高色温越高，发出的光越白，甚至白里透着蓝。

一般市面生产的LED灯珠，出于对能源利用的考虑会选用蓝光激发的LED芯片，致使图中光谱蓝光区域会分明的出现峰值。

— 蓝光对人的生理和节律影响 —

人类进化离不开光的滋养，从太阳光的光谱中发现，光谱的成分很多，短到紫外，长到红外，当然两端的光谱能量很低，可见光的能量是最强的。图2是在一个天气晴朗的中午测得太阳光谱，从中很清楚的显示了可见光的含量。正是太阳光亿万年的培养才成就了现在地球上所有生物的生命延续，才形成了当下众生具有的感光功能，并以此认识和探索世界。

图2. 太阳光光谱图

日有四季交替，月有阴晴圆缺，影响了人的一日节律，一月周期，以及一年大运。没有照明出现以前，生活的步调与自然一致，而现在，照明在大街小巷，万家灯火中占据不可替代的地位，随之改变了人们的生理节律。

节律改变是受益还是受害？我想每个熬夜的人都深受其害，那就说明节律的紊乱不是件好事，但这并不能证明照明也不是一件好事。

LED的灯具以及显示器，都是含有蓝光紫光部分，点亮后，人眼接收到蓝光成分的刺激，通过眼睛的自主感光神经节细胞反馈大脑，此时大脑就又开始活跃，支配人的意识和行为，会使本该在黑夜休息产生的褪黑素得到抑制。

褪黑素是一种调节人体正常代谢的激素，简单点来说就是具有修复功能的激素，当然不是这一种激素在调节，只是通过这一种激素的水平控制很多很多激素的调节，是联带反应，很复杂。白天消耗能量必然会使一些代谢物质堆积，需要在夜间清理掉，第二天人才有积极的状态面对新的世界，如果褪黑素被光照抑制，既定的程序没有走完，当然会出现不符合规定的结果。

所以光照就是直接影响褪黑素的推手，但是可见光都会对褪黑素抑制，只是作用力度不同，蓝光抑制褪黑素的峰值在460nm左右，力度极大。

任何事物都有两面性，蓝光成分的照射既然会有阻止人沉睡，那清晰一点也不是完全不好。但事实上，光照并不能使人清醒，还是因为激素调节的问题，当有些激素被抑制，那么相反调节的激素水平自然就会升高，因此不睡觉就只能清醒一点喽。

图3. 蓝光作用敏感度与非视觉效应对比

与褪黑素相对的激素就是皮质醇，如果皮质醇的水平提高，人的大脑会兴奋，思维敏捷，心态积极等。如果你在晚上适当的加班，那么色温略白一些，反而会提高工作效率，如此蓝光也不尽是危害。

光的辅助成就了这个辉煌的时代，创造了前无古人的变革，照明对人们文明的社会影响至深，改善了人们的生活质量，提高了人们工作的效率，甚至时时处处的陪伴。半导体照明的黑科技带来了光明，同时人们也犹豫它的负面影响，不断有学者在研究LED灯光对视觉和生理的影响，也有实业家倡导如何规避蓝光的伤害，大家都在趋利避害，为了更好的利用这些高新科技带来的福利。

图4. a.人眼视觉敏感函数，b.视网膜细胞分布图

有明确的数据显示光对人的生理是有影响的，这是句废话，人类就是依靠光在进化，怎么会没有影响。那么到底什么光是对人有不利的影响，计量是多少，极限又是多少？

从目前的文献看来，人眼对光谱的敏感度是不同的，如图4.a就是在明视环境和暗视环境的光谱敏感函数的对比，本质上，这两者的对比就是视杆细胞和视锥细胞的光敏感对比，因为明视的主要视觉细胞是视锥细胞，而暗视的是视杆细胞。这就说明，不同细胞对不同波长的光有不同的响应，在视网膜上，前后排布着多层细胞如图4.b，这些细胞结构的作用是将投射来的光子吸收并转化为人体可传输可识别的电信号反馈给大脑，经过大脑处理来认知。

因此不同波长的光子作用在不同的细胞上，对细胞的生理刺激是不同的。实际的动物实验证明，紫光到蓝光的过度照射会对眼睛造成病害，破坏了眼睛正常代谢的稳定水平，但是不是见不得这些光。只是过量的光照必然会对眼睛细胞造成影响，以及加速眼周细胞老化。

真正出现病态的光照和光强、光的波长、照明时间、照射角度、距离等很多因素有关，由于个体差异较大，甚至人种之间也会有较大差异，视觉健康的范围和病害计量以及临界阈值并没具体规定。

— 如何保护，合理化建议 —

合理的使用照明是相对健康的，人眼有自己的代谢能力，短期的损伤不可怕，可怕的是长期损伤，不要直视强光，弱光也不可以直视很久，这个时间因人而异，主观感受就是眼睛感到不舒服的时候就应该选择更换所处的环境。

如果必须要直视屏幕，那么让环境的亮度与屏幕亮度对比尽可能减小，一些专业护目的低蓝光台灯或者房间整体的光环境可调(色温/照度等)都是良好的调整。还有一些防蓝光眼镜(注意防蓝光的波段，如果波段不对，根本起不到防护作用)也是不错的，但是防蓝光不可过了，否则引起色偏，所见事物失掉原本色彩，反而加重疲劳度，甚至色差过大，长时间使用会影响认知判断。

照明是生活的必要需求，为了能维持健康、良好的生活状态，应该视需求量行，不要过分也不要摒弃。对于目前的电子产品来说，极大丰富了我们的生活，同时也是让双眼停留在屏幕的时间超出眼睛负荷的能力，应该适当看看远方，或者放眼当下的人或物，来放松一下双眼。