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2015-08-17 12:36 |
LED燈的藍(lán)光會(huì)損害眼睛嗎?
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。 yHt
`kb2 K^fH:pV 三種顏色的LED f]JLFg7
wk (}q 從光譜上來(lái)說(shuō),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”。 t ]yD95| OJ Y_u[ 傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈發(fā)的光與太陽(yáng)光一樣都具有“紅橙黃綠青藍(lán)紫”這7種顏色。 cp\A
xWtUZ c<n <!!vi 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(niǎo)表示blue,就是藍(lán)光。 AB1,G|L T%p/( 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。 1xF<c< @Nk]f 藍(lán)光的特殊性 [r"`rBw h.D*Y3=<
[attachment=64868] T($6L7 j9 藍(lán)光在哪里呢? ZQQ0} FELTmQUV 看上面的這張“彩虹”圖吧。從左到右,依次是紫外線,可見(jiàn)光和紅外線。其中可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍是在400納米到700納米之間,而從400納米開(kāi)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。 }9,^=g- MEZc/Ru-[ 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(ài)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(lái)“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(lái)。 &@anv.D c _faW 藍(lán)光LED技術(shù)曾經(jīng)贏得諾貝爾物理獎(jiǎng) g<"k\qs7 7TW</g( 藍(lán)光LED技術(shù)是在1998年才被開(kāi)發(fā)出來(lái),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。 3Az7urIY %juR6zB%8 白光LED是怎么發(fā)出白光的? M7 Z9(3Va m:A1wL4c6
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(shuō)過(guò),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(lái)的)。黃光被藍(lán)光激發(fā)出來(lái)以后,它們一起從LED里射出來(lái),我們會(huì)感覺(jué)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。 K=`;D si|DxDx 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。 =TzmhX5 4fp]z9Y 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(guò)量”問(wèn)題。 fX[6
{ 4Ev#`i3~ 對(duì)LED燈光譜的實(shí)際測(cè)量 a1nj}1M% %W[#60 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。 0p;pTc _~_E(rTn
[attachment=64869] %Z#s9QC 這說(shuō)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。 = g[Cs* $JTQA 藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜的影響 !33)6*s
!=w&=O0( 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? (T]<
T.{sO` 人的眼睛中用來(lái)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(guò)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(jué)感光細(xì)胞中的視覺(jué)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。 jQc.@^#+x 1VD8y_tC 我們也可以換個(gè)角度來(lái)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(guò)量藍(lán)光”呢?因?yàn)槿祟愂窃谔?yáng)系里進(jìn)化出來(lái)的,根據(jù)黑體輻射的維恩位移定律,我們可以通過(guò)太陽(yáng)表面的溫度,計(jì)算出太陽(yáng)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(yáng)光的中心波長(zhǎng),所以從進(jìn)化論角度來(lái)說(shuō),我們?nèi)祟惖难劬Σ荒芙邮堋斑^(guò)量”藍(lán)光。 ?\D=DIN-r g)@d(EYY 生活中LED藍(lán)光過(guò)量的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) }#h
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