揭秘LED灯的蓝光:会损害眼睛吗？

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揭秘LED灯的蓝光:会损害眼睛吗？

7 T7 i& J* g  X- D1 I( u
/ Q1 g; w3 ]/ U/ sLED灯是继白炽灯、日光灯以及节能灯之后的一种新型光源，具有很高的发光效率，但很多人对它的发光原理与光谱特性不了解，难免会担心它发出的光会不会损害眼睛。从光谱上来说，LED发的光与传统的白炽灯以及日光灯发出的光非常不同，所谓“光谱”就是指物体发的光都对应有一个“彩虹”。
# E( L9 l( z2 L8 ~三种颜色的LED 传统的白炽灯、日光灯发的光与太阳光一样都具有“红橙黄绿青蓝紫”这7种颜色。 但是，一般LED发的光只有“RGB”这3种颜色，其中R就是red，表示红光；G表示green，就是绿光；而B表示blue，就是蓝光。 这3种颜色的LED，以400nm到500nm之间的“蓝光LED”最为重要，也最为基本。 蓝光的特殊性


" ?9 N6 Q7 z( d5 Q0 k9 d; |6 E) m蓝光在哪里呢？ 看上面的这张“彩虹”图吧。从左到右，依次是紫外线，可见光和红外线。其中可见光的波长范围是在400纳米到700纳米之间，而从400纳米开始到500纳米的波长范围就是蓝色，所以这个波段被称为蓝光。 光的基本单元叫做光子，光子的波长与频率成反比，蓝光的波长短，所以频率高。而根据爱因斯坦与普朗克的光量子能量计算公式，我们可以知道光子的能量等于普朗克常数与光子的频率的乘积，所以蓝光的光子能量也比红光与绿光要高一些，这使得我们可以用蓝光来“激发”出其他颜色的光，比如黄光就可以被蓝光“激发”出来。 蓝光LED技术曾经赢得诺贝尔物理奖
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( a5 y* X  B6 R蓝光LED技术是在1998年才被开发出来，这个技术还得了2014年的诺贝尔物理奖。这看上去高大上的蓝光LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成的。GaN芯片发蓝光，波长λ等于465nm，波长带宽大约是30nm。
4 S0 r3 U% v3 I% N6 o白光LED是怎么发出白光的？ 那么，家用的那种白光LED又是怎么产生白光的呢？上文中已经说过，蓝光光子的能量高，所以用它可以激发荧光。一般用蓝光LED产生的蓝光打在荧光粉上产生黄光（与日光灯的原理类似，日光灯的光芒是紫外线打在日光灯管内壁上的荧光粉上发出来的）。黄光被蓝光激发出来以后，它们一起从LED里射出来，我们会感觉好像是看到了白光，其实这只是蓝与黄两种颜色混合在一起的复合光而已。 我们打一个比方，蓝光是“母亲”，而黄光是“儿子”，它们母子俩组团构成了“白光”这个单亲家庭。 正因为这个原理，所以很多厂家为了提高白光LED的亮度，直接提高蓝光的强度，这样黄光也会相应增加，最后形成的白光的亮度也就增加了，但这将造成我们将在后文中要阐释的“蓝光过量”问题。 对LED灯光谱的实际测量 下图是不同型号的白光LED的光谱实测曲线，我们可以看到400nm到500nm之间的“蓝光”有一个很强的峰。
4 @* y* R/ M& B. b. T2 g- u这说明看上去发白光的LED，但实际上它的光谱里确实含有很强的蓝光成分。蓝光对视网膜的影响 那么，既然蓝光是白光LED的“母亲”，那么眼睛对蓝光的感受又是什么样的呢？
人的眼睛中用来接收光的组织叫做视网膜，如果光源中的400–500 nm蓝光波段亮度过高，眼睛长时间直视光源后可能引起视网膜的光化学损伤。这种损伤主要分为两类：蓝光直接与视觉感光细胞中的视觉色素反应所产生的损伤，以及蓝光与视网膜色素上皮细胞中的脂褐素反应所引发的损伤。这些光化学反应都会产生大量具有细胞毒性的自由基，破坏视网膜细胞正常生长与工作。 我们也可以换个角度来考虑蓝光的危害性。人的眼睛为什么不能接受蓝光LED发出的“过量蓝光”呢？因为人类是在太阳系里进化出来的，根据黑体辐射的维恩位移定律，我们可以通过太阳表面的温度，计算出太阳光的中心波长在550纳米左右，而蓝光LED中心波长是465nm，偏离了太阳光的中心波长，所以从进化论角度来说，我们人类的眼睛不能接受“过量”蓝光。


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