文/唐小軍韓世洋曹文才李一洲畢海蛟

鏡片的藍(lán)光輻射防護(hù)評(píng)價(jià)及其標(biāo)準(zhǔn)研究

文/唐小軍1韓世洋2曹文才3李一洲4畢海蛟5

針對(duì)防藍(lán)光鏡片是否具有防護(hù)功能的疑惑，結(jié)合日常人工光源中的藍(lán)光光譜分布，歸納出藍(lán)光防護(hù)設(shè)計(jì)要求；通過若干眼鏡鏡片的紫外-可見光透射比、藍(lán)光透射比、藍(lán)光光譜透射比、光源透過鏡片后的顯色指數(shù)、鏡片黃色指數(shù)等一系列測(cè)量實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出鏡片藍(lán)光防護(hù)需求，從而得到防藍(lán)光鏡片工藝設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)，確保鏡片在不損害鏡片視覺功能的基礎(chǔ)上具有或提升藍(lán)光防護(hù)效果；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了有關(guān)鏡片藍(lán)光防護(hù)透射性能評(píng)價(jià)方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的建議。

鏡片；藍(lán)光危害；藍(lán)光防護(hù)；透射性能；標(biāo)準(zhǔn)

相對(duì)以太陽光為主的自然光，照明、顯示等非自然光稱為人工光源?，F(xiàn)代都市生活，室內(nèi)活動(dòng)增多，照明、顯示用途的人工光源被大量使用，加上“低頭族”“辦公室白領(lǐng)一族”長(zhǎng)期對(duì)著各類屏幕，眼睛接受人工光源輻射的危害大幅增加。燈和燈系統(tǒng)的光生物安全概念在上個(gè)世紀(jì)末就提了出來，CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）在2002年發(fā)布了CIE S 009/E：2002 Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems（燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性）。我國(guó)于2006年采用該標(biāo)準(zhǔn)。

燈與燈系統(tǒng)對(duì)人眼的危害主要是紫外危害、藍(lán)光危害、熱危害和紅外輻射危害。一般的LED照明光源、電子產(chǎn)品顯示光源的紫外危害、熱危害和紅外輻射危害都相對(duì)較小，但其藍(lán)光特征對(duì)視網(wǎng)膜引起的傷害卻受到廣泛關(guān)注。故本文重點(diǎn)關(guān)注藍(lán)光對(duì)人眼的危害。

眼鏡是重要的人眼防護(hù)產(chǎn)品，肩負(fù)著藍(lán)光防護(hù)的重任。然而，藍(lán)光是生理調(diào)節(jié)、日常作息中必不可少的部分，所以，防藍(lán)光不能像防紫外光一樣全部阻斷。那么防藍(lán)光鏡片應(yīng)該如何防藍(lán)光呢？本文通過一系列的實(shí)驗(yàn)，研究防藍(lán)光眼鏡的藍(lán)光防護(hù)指標(biāo)，對(duì)防藍(lán)光鏡片標(biāo)準(zhǔn)的制定有積極意義。本文的眼鏡鏡片，指的是非著色的眼鏡鏡片，不包括太陽鏡片、變色鏡片和其他一些特殊用途的眼鏡鏡片。

1 藍(lán)光及其危害

在可見光中，一般把波長(zhǎng)在400nm～500nm范圍的部分稱為藍(lán)光。如果藍(lán)光照射眼球的時(shí)間超過10秒，會(huì)引起光化學(xué)作用，可能導(dǎo)致視網(wǎng)膜損傷。其損害是熱損害的數(shù)倍之多。

同時(shí)，藍(lán)光是太陽光的重要組成部分。在日常生活，太陽光中的藍(lán)光并不會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生額外的傷害。而本文研究的藍(lán)光危害，主要是指人工光源，特別是現(xiàn)在普遍使用的藍(lán)光光源，包括LED照明、LED顯示屏等。

1.1 白光LED中的藍(lán)光

藍(lán)光LED技術(shù)是于1998年被研發(fā)出來，具有高效能、長(zhǎng)壽命、小體積等諸多優(yōu)點(diǎn)，并于2014年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其核心技術(shù)是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起，前者發(fā)出波長(zhǎng)為465nm、帶寬約為30nm的藍(lán)光，后者經(jīng)過藍(lán)光照射，產(chǎn)生黃光。二者混合在一起，LED照明產(chǎn)生“白光”。與波長(zhǎng)范圍為380nm～780nm的太陽光的白光相比，LED的“白光”的光譜并不連續(xù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)A設(shè)計(jì)及分析——人工光源中的藍(lán)光光譜分布

1.2.1 相關(guān)概念

光譜密度表示單位波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)輻射能量的大小。光源中不同波長(zhǎng)色光的輻射能量是隨波長(zhǎng)的變化而變化的，因此，光譜密度是波長(zhǎng)的函數(shù)。光譜密度與波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系稱為光譜分布。在實(shí)用中，常用相對(duì)光譜能量（功率）分布來描述光譜分布，即光譜密度的相對(duì)值與波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系，記為S（λ）。相對(duì)光譜能量分布可用任意值來表示，但通常是取波長(zhǎng)λ=555nm處的輻射能量為100，作為參考點(diǎn)，比較得出參考值。若以光譜波長(zhǎng)λ為橫坐標(biāo)，相對(duì)光譜能量分布S（λ）為縱坐標(biāo)，就可以繪制出光源相對(duì)光譜能量分布曲線。

為了直觀反映日常生活中的照明、顯示所用光源，實(shí)驗(yàn)選用了幾種有代表性的樣品，進(jìn)行相對(duì)光譜功率分布情況檢測(cè)，以探討眼鏡鏡片對(duì)藍(lán)光防護(hù)的需求。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊粘Ｉ钪械湫腿斯す庠粗械乃{(lán)光相對(duì)光譜能量分布情況。

（2）實(shí)驗(yàn)樣品：隨機(jī)選擇具有代表性的LED燈泡、LED臺(tái)燈、手機(jī)、平板電腦、液晶電視各一種。

（3）樣品狀態(tài)及要求：在正常使用、標(biāo)準(zhǔn)模式下，模擬日常使用狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，具體如下：

LED燈泡使用標(biāo)準(zhǔn)方法在積分球中進(jìn)行測(cè)量；

LED臺(tái)燈正常擺放平桌上，垂直投影在白紙上，觀察者離桌面30cm處進(jìn)行45度觀察；

對(duì)于手機(jī)、平板電腦，觀察者離其屏幕表面幾何中心30cm處垂直觀察；

液晶電視，觀察者離其屏幕表面幾何中心2m垂直觀察。

（4）實(shí)驗(yàn)儀器：光譜分析儀。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：圖1～5分別給出樣品發(fā)出光的相對(duì)光譜能量分布情況。

圖1 某型號(hào)LED燈泡相對(duì)光譜功率分布情況

圖2 某型號(hào)LED臺(tái)燈相對(duì)光譜功率分布情況

圖3 某型號(hào)手機(jī)屏幕相對(duì)光譜功率分布

圖4 某型號(hào)平板電腦屏幕相對(duì)光譜功率分布

圖4 某型號(hào)液晶屏幕相對(duì)光譜功率分布情況

（6）實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論：以上分布圖表明，LED燈及以LED作為背光源的產(chǎn)品所發(fā)出的藍(lán)光波長(zhǎng)主要集中在465±30nm段。那么，要保護(hù)眼睛，就要適當(dāng)降低整個(gè)藍(lán)光波段，尤其是降低465±30nm波段的光譜透射比。

1.2.3 鏡片防藍(lán)光的設(shè)計(jì)要求

查閱CIE S 009/E：2002中的寬波段光源對(duì)視網(wǎng)膜危害的光譜加權(quán)函數(shù)中藍(lán)光危害加權(quán)函數(shù)B(λ)可知：波長(zhǎng)在400nm～500nm范圍的B(λ)均大于0.1；在435nm、440nm處的B(λ)等于1.0；440±25nm范圍的B(λ)均大于0.7。同等光譜能量的光，其B(λ)值越大，對(duì)人眼視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷越大，所以波長(zhǎng)為435nm、440nm的藍(lán)光危害最大。

在鏡片的防藍(lán)光工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)降低整個(gè)藍(lán)光波段的光譜能量密度，特別是440±25nm的藍(lán)光光譜段。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)A可知，日常生活中的人工光源的藍(lán)光譜能量密度比較大的是435nm～485nm范圍，即435nm～485nm波段是防藍(lán)光鏡片的防護(hù)重點(diǎn)。

由于藍(lán)光是可見光的主要組成部分，對(duì)物體顯色非常重要，所以不能過分阻斷藍(lán)光，避免物體顏色失真，同時(shí)避免光透射比下降太多，引起視物不清晰。為此，在鏡片的防藍(lán)光工藝設(shè)計(jì)時(shí)，其可見光透射比、光源透射后的顯色指數(shù)也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。特別是后者，對(duì)部分專業(yè)人士而言，顯色指數(shù)非常重要。

作者單位：
1．廣州計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院、廣東省視光學(xué)學(xué)會(huì)
2、3、4．廣州計(jì)量檢測(cè)技術(shù)研究院
5．廣州動(dòng)態(tài)集成測(cè)試技術(shù)研究院