柯城 吳春法 李偉軍 鄭建 李敏 王敏 黃正

摘 要：日常生活和工作中會接觸到多種多樣的藍光輻射，藍光的生物作用及其生物安全性也越來越受到關注。國內外已頒布一系列關于藍光潛在健康危害、藍光生物安全性評價，以及藍光產品風險組別的指南、技術報告和標準?！八{光危害”是燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性評價標準體系中使用的一個專業(yè)技術術語。該術語并非泛指藍光輻射有風險，也不應被誤認為藍光都是有害的。藍光在維持正常視覺和人體健康中發(fā)揮著重要作用，理性認識藍光危害對藍光技術的發(fā)展和應用有積極意義。本文圍繞藍光輻射的一些重要性質、來源、藍光的生物作用以及藍光生物安全性評價體系，對藍光危害目前的共識以及誤解進行了客觀和理性分析，并對關于藍光輻射的生物安全性的相關標準以及藍光生物安全性評價方法進行了綜述。

關鍵詞：藍光危害；藍光危害加權函數(shù)；藍光生物安全性；曝輻限值；最大允許照射時間

中圖分類號：R77? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.02.001

Rational Understanding of Blue Light Hazard ? ? and Blue Light Biological Safety Assessment

KE Cheng1， WU Chunfa1， LI Weijun2， ZHENG Jian3， LI Min3， WANG Min1， HUANG Zheng1*

（1. Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education and Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology， College of Photonic and Electronic Engineering， Fujian Normal University， Fuzhou 350100， China; 2. Department of Forensic Science， Fujian Police College， Fuzhou 350007， China; 3. Zhejiang Institute of Medical Device Testing， Hangzhou 310018， China）

Abstract： Human being can be exposed to various blue light in daily life and workplace. The biological effects and biosafety of blue light have attracted more and more attentions in recent years. A series of guidelines， technical reports and standards have been issued at home and abroad on the potential health hazards of blue light， the biological safety assessment of blue light and the risk group of blue light products. The “blue light hazard” is a technical term used in the standard system for the photobiological safety assessment of lights and lamp systems. The term does not generically imply that blue light radiation is risky nor should it be mistakenly considered as harmful. Blue light plays an important role in maintaining normal vision and human health. Rational understanding of blue light hazard would have positive effects on the development and application of blue light technology. This article focuses on some important properties and sources of blue light radiation， biological effects of blue light and the assessment system of blue light biosafety， and intends to make an objective and rational analysis of the current consensus and misunderstanding on the blue light hazard， and reviews the relevant standards on the biosafety of blue light radiation and the evaluation methods of blue light biosafety.

Key words： blue light hazard; blue-light hazard function; biosafety of blue light; exposure limit; maximum permissible exposure duration

（Acta Laser Biology Sinica， 2023， 32（2）： 097-110）

“藍光危害” 是燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性評價標準體系中使用的一個技術術語。該術語僅在評價人眼視網(wǎng)膜組織的光化學風險時使用，并非泛指藍光輻射有危害，也不應被誤解為藍光都是有害的。光生物損傷的風險與能量有關，光線的能量是波長的函數(shù)（圖1a）。而藍光的能量是可見光中最強的，因此，可見光中藍光波段的風險相對較高。該術語中“藍光”一詞僅是明確指出這一特殊的波長依賴關系。為此，國際非電離輻射防護委員會（International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection，ICNIRP）在1997年發(fā)布了寬帶非相干光的曝輻限值（exposure limit，EL）指南，定義了藍光危害加權函數(shù)（blue-light hazard function）（圖1b），并規(guī)定了藍光波長相關加權函數(shù)和指導性EL［1］ 。EL表明，在低風險照射條件下，一般人被反復照射后不應該發(fā)生不利的健康影響［2］。

國際照明委員會（Commission Internationale de IEclairage，CIE）2002年頒布的《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》標準（CIES009：2002）直接采用了該函數(shù)，并將其標準化［3］。國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）2006年頒布的標準進一步規(guī)定了燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性的風險組別分類系統(tǒng)（risk group classification）和測量方法 （IEC/CIE62471：2006）［4］。2014年，IEC修訂了此標準，對照明產品的藍光危害評估又進行了說明，新定義了藍光輻射的四個風險組別分類（IEC62778）［5］。我國現(xiàn)行的2006年《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》國家標準等同采用2002年CIE《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》標準（CIES009/E）（后簡稱GB）［2］；2021年頒布了《應用GB/T 20145評價光源和燈具的藍光危害》指導性技術文件，等同采用IEC62778的光源和燈具的藍光危害評價國際標準，定義了藍光燈具的安全等級［6］。

目前，尚沒有可靠的科學證據(jù)表明，人體偶爾暴露于EL范圍內的藍光輻射會對視網(wǎng)膜和人體健康產生不利的影響，但不同群體對上述標準中使用的術語和制定的限值有多種解讀，其中也包括缺少科學根據(jù)的誤解和曲解。對此，CIE于2019年發(fā)表了立場聲明，反對使用“藍光危害”這一術語去泛指眼損傷風險和健康影響，因為正常照明使用的白光光源，如普通燈具和LED燈具，甚至富含藍光成分的光源，都不會造成藍光危害和視網(wǎng)膜光損傷［7］。國內一項調研顯示，LED顯示屏的最大亮度低于光生物安全風險的亮度最低值，其并不會對人的視網(wǎng)膜造成藍光生物危害［8］。國內外相關的標準制定機構建議，避免多日且連續(xù)暴露于接近藍光EL的環(huán)境中［7］。隨著對日光和照明光的非視覺（non-visual）效應的認知，人們對這些光源中的短波長成分，特別是藍光的有益作用也愈加重視［9］。為了引導安全合理地使用室內外光源，CIE于2015年和2019年發(fā)布了關于光的非視覺效應的聲明，特別指出：當提及晝夜節(jié)律紊亂或睡眠障礙時不應使用“藍光危害”這一術語［10-11］。

理性認識藍光危害對藍光技術和應用的發(fā)展有積極意義。本文圍繞藍光輻射性質，對藍光危害的共識以及誤解進行了客觀分析，并對藍光生物安全性的內涵及標準進行了討論。

1 藍光來源和基本性質

光是電磁波的一部分，其能量隨波長的變化而變化。如圖1a所示，能量（E）與波長（λ）的關系為：

E=。

其中，h是普朗克常數(shù)，c是光速。

10～400 nm范圍的光稱為紫外線，380～760 nm范圍的光稱為可見光，其中約三分之一的高能可見部分，即380～500 nm的光被稱為藍光［12］。藍光涵蓋部分紫外線（主要是UV-A）和部分短波長可見光，包含紫色（violet）、靛藍（indigo）、藍色（blue）和藍綠色（blue-green）波段的光。

太陽光中的這部分連續(xù)光譜組成的光線（包括部分日光紫外線或光化學紫外線）是人體白天可能接受到的室外天然藍光的主要來源。在日常生活中，人體還會暴露于來自人造光源的藍光中，如室內照明的熒光燈和LED燈（圖2）［13-14］。此外，日常生活中很多使用LED作為背光源的電子設備也可發(fā)射藍光，如平板電視屏、投影燈光、電腦顯示屏、平板電腦屏幕和智能手機屏幕等。藍光是顯示產品光譜中必不可少的波段，同時也能滿足顯示產品色溫和色域的需求，完美展現(xiàn)了豐富色彩的必需顏色［15-17］。白色LED可發(fā)射藍色光的磷光體轉換，使得LED在獲得較高色溫的同時，所含藍光的成分也有所增加。另外，一些特殊職業(yè)和一些特殊的工作場所也會接觸到高強度的藍光照射，如藍光LED光源和藍光成分高的強白光光源（包括投影燈、電焊弧光等）。除顯示領域，LED在光療領域的使用也越來越普遍［18］。

隨著LED的普遍使用，特別是大功率高亮度LED，藍光危害也成為LED 光生物安全要考慮的最主要因素。將電子設備的光譜發(fā)射與藍光危害加權函數(shù)進行波長加權后的結果表明，在相同的波長范圍內，太陽光的輻照度遠高于電子設備的輻照度［19］。相對于太陽光，人造光源的藍光強度是比較低的，但其潛在危害常常被夸大。

藍光在維持正常視覺和人體健康中發(fā)揮著重要作用，在視知覺和顏色視覺中扮演著重要角色，藍光還參與瞳孔光反射和瞳孔收縮［20］。除了這些與視覺相關的生理作用外，藍光還參與調節(jié)生物鐘。比如，接近490 nm 的藍光能夠刺激和控制睡眠激素褪黑素（melatonin）的合成 ［21］。目前普遍認為，適當?shù)乃{光照射有助于健康，如提高警覺感、提高記憶和認證功能、調節(jié)情緒和增加幸福感等。但從光健康和光安全的角度考慮，長時間直視藍光存在造成人眼損傷的可能，因此，藍光的過度暴露是不必要的［22］。

2 人眼與大腦的視覺通道及非視覺通道

眼球是一個精細的生物光學系統(tǒng)。光線經(jīng)過眼球的視覺通道抵達具有成像功能的視網(wǎng)膜時，其中角膜會過濾295 nm以下的光，前房內的房水會吸收部分280～360 nm 的光以及長紅外范圍（1 200～2 300 nm）的光，瞳孔在虹膜組織內肌肉的作用下可以擴大和縮小，以改變進入人眼的光能量，晶狀體會吸收300～400 nm的光。到達視網(wǎng)膜的光的波長范圍為400～1 400 nm［23］，這個波長范圍也被稱為視網(wǎng)膜危害區(qū)（retinal hazard region）［2］。無晶狀體眼的視網(wǎng)膜危害的下限波長可降低到300 nm。到達視網(wǎng)膜中可產生視知覺的光的范圍為400～760 nm。

視網(wǎng)膜作為視覺系統(tǒng)的第一級功能結構，是連接感光功能和視覺信號處理功能的重要樞紐，可將物象的光信號轉換并加工成神經(jīng)信號，經(jīng)由神經(jīng)節(jié)細胞傳入大腦，產生視覺 ［24-25］。

視網(wǎng)膜由大量的感光細胞或光感受器構成，用來感知顏色的S-視錐細胞、M-視錐細胞和L-視錐細胞含有不同的感光色素，能夠吸收特定范圍的光，分別對某一個特定波長的顏色異常敏感。三種錐狀細胞的最大靈敏度分別位于可見光部分的420、535和 565 nm，分別對光譜中的藍、綠、紅這三種主色進行響應，占據(jù)比例為64%、32%和2%（圖3）［26］。而桿狀細胞在暗光下起作用，最大靈敏度位于500 nm。根據(jù)Young-Helmholtz三色學說，不同波長的可見光照射時，三種視色素的漂白程度各不相同，它們的組合產生了顏色視覺。因為感光細胞捕獲光子的效率高，受到光損傷的可能性也大［27］。

2002年發(fā)現(xiàn)的內在光敏性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cell，ipRGC），改變了人眼感光機制的傳統(tǒng)認識 ［28］。雖然ipRGC對于視覺感受沒有直接幫助，但卻可以將信號從非視覺通路傳遞給大腦的生物鐘調節(jié)器——視交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）。ipRGC的主要作用是控制負責非成像視覺功能的大腦區(qū)域，參與調節(jié)人體激素分泌、生理節(jié)律和瞳孔大小等。黑視素（melanopsin）作為ipRGC的光色素，其最大光譜響應峰值在可見光的藍光部分的480 nm附近［29］ 。

3 藍光對人體的影響

藍光存在對視網(wǎng)膜造成光損傷的潛在風險，尤其是可見光譜中的短波長。但是，當白色光源發(fā)出的藍光接近EL時，所發(fā)出的光會很亮，會產生令人不適的眩光。正常情況下，人是不會過長時間凝視這樣的光的，從而也很大程度上避免了可能的光危害。另外，如果將高色溫的照明作為家用照明，對于大多數(shù)人而言也是不愉快和不舒服的。的確，在正常工作和生活場景中，人們每天都會或多或少地暴露在高亮度的光中。由于視網(wǎng)膜對可見光譜的藍色光敏感性偏強，相較于其他波長，藍色光對視網(wǎng)膜的風險相對較高［3］。短時間直視或凝視高強度藍光或長時間直視低強度藍光都可能造成視網(wǎng)膜藍光損害。雖然對于一般照明中使用的白光光源甚至富含藍光成分的光源來說，不存在藍光危害的問題，但對于主要發(fā)出藍光的光源是可能的，然而一天當中曝光量的積累通常不會超過藍光輻射的EL［7］。

3.1 藍光的波長效應

如圖3所示，人眼對不同波長的光的相對敏感度不同。將光源所輻射的到達眼底的能量轉換為光度量應根據(jù)明視覺光譜光視效率函數(shù)進行波長的權重分配，目的是同時考慮輻射能量、人眼感光特性和波長作用的綜合度量。討論藍光的益處和風險時，需要對藍光分段看待。通常藍光可以分為藍紫光（400～450 nm）和藍綠光（465～495 nm）兩個波段 ［12，30］。試驗研究顯示，400～450 nm的藍紫光更多的是損傷視覺系統(tǒng)。當視覺感受到相同光強度時，波長越短的光產生的能量越大，從而更易導致光熱損傷。

3.2 藍光所產生的非視覺效應

相對于藍紫光，藍綠光更多的是參與非視覺系統(tǒng)的反應。合理使用藍綠光可以有效地調節(jié)晝夜節(jié)律［31］。相同波長下，太陽光輻照度遠高于電子設備。有研究表明，褪黑激素的抑制率會隨著輻照度的上升而變大，從而對晝夜節(jié)律產生影響［19，32］。

褪黑激素節(jié)律影響試驗結果顯示，470 nm和497 nm的褪黑激素抑制效果最強［33］。抑制隨輻照度的增加而增加。褪黑激素抑制效應的光譜響應試驗顯示，褪黑激素抑制作用的峰值波長為464 nm，較明視覺峰值波長550 nm明顯向短波長移動［34］。通過對志愿者在有無暗黑環(huán)境下光照的對照試驗發(fā)現(xiàn)，相對于550 nm的光，460 nm的光會導致更強的褪黑素抑制和警覺效應，同時還會引起心率加快和體溫變化。研究還發(fā)現(xiàn)，454～474 nm的波長照射會使眼球運動變慢，腦電圖的變化率變低，注意力和記憶力提高［35］。光色素黑視蛋白作用光譜一般被稱為黑視光譜。2018年，CIE將標準黑視光譜的峰值響應波長定于藍光范圍內的490 nm。動物試驗發(fā)現(xiàn)，黑視蛋白也會影響瞳孔的光反射［36］。

在非視覺系統(tǒng)中，藍光會影響褪黑激素和皮質醇等激素的分泌。褪黑激素是一種甲氧基吲哚，由松果體在夜間正常光照/黑暗條件下合成和分泌，根據(jù)夜間長度調節(jié)分泌，從而調節(jié)身體光周期的變化，促進睡眠。褪黑激素抑制的靈敏度峰值約為 460 nm。藍光在夜間會導致褪黑激素的分泌受到抑制，從而影響晝夜節(jié)律系統(tǒng)，引起睡眠質量變差。暴露于藍光環(huán)境會導致唾液皮質醇的濃度增加［37］。皮質醇濃度長時間維持在一個較高的水平會產生疲倦感。鑒于公眾存在藍光對人類健康的非視覺影響方面的擔憂，CIE就此連續(xù)發(fā)布立場聲明，指出，在提及晝夜節(jié)律紊亂或睡眠障礙時不應使用“藍光危害”這一術語［10-11］。

3.3 年齡變化與藍光危害

人眼經(jīng)歷著各種光線的照射，其結構、功能和外觀在各個年齡階段會不斷變化。人眼透光特性主要由晶狀體決定，兒童的晶狀體較清澈，不能有效阻擋藍光。嬰幼兒和兒童自我防護意識尚不建全，有長時間凝視明亮光源和物體的可能性。因此，國內外標準對具有潛在藍光危害的兒童燈具和玩具的安全要求做了特殊的規(guī)定。為確保兒童使用光源時的光生物安全性，應基于兒童與成人群體的生理和心理行為的特性差異來修正評價方法 ［38］。CIE建議，針對兒童的限制閾值應該比成年人更嚴格，即使光源的藍光成分沒有超過藍光危害的EL，也還是要加強防護意識，并謹慎使用［7］。

隨著年齡的增長，吸收短波光的色素（氟化物）在晶狀體中的積累將減少到達視網(wǎng)膜的短波長光。在正常衰老過程中可發(fā)生老年性瞳孔縮小以及視網(wǎng)膜和高級視覺中心視覺細胞總數(shù)減少的神經(jīng)系統(tǒng)變化。這些解剖變化與視力降低、對比敏感度降低以及視野測量中光檢測閾值升高有關［39］。此外，視網(wǎng)膜光感受器的喪失、外周和中樞神經(jīng)元正常和非病理性丟失會導致視覺能力下降。老年人更容易因各種病理變化而出現(xiàn)視野缺陷和視覺退化［40］。

隨著年齡的增長，晶狀體的透射不斷下降（圖4），進而可能對藍光危害閾值產生一定的影響［41］。晶狀體變渾濁會導致光線較暗時視物困難；晶狀體變硬會導致對近距離物體對焦能力下降；晶狀體黃染會造成顏色感知的變化，影響對顏色的識別。調節(jié)瞳孔大小的肌肉的力量也會隨著年齡的增長而逐漸減弱，瞳孔的反應變慢。視神經(jīng)細胞數(shù)量減少會影響視覺的深度感。老年人因多年暴露于紫外線中，晶體變?yōu)辄S色或褐色，結膜變薄，鞏膜透明度增加，可能造成藍色調視覺。

由于不同年齡階段人眼的結構和功能的差別，藍光在年輕群體和老年群體中的影響并不一樣。隨著年齡的不斷增長，眼睛開始出現(xiàn)透光率降低、瞳孔縮小以及晶狀體增厚的現(xiàn)象，這些變化將導致藍光對老年群體的危害減低［42］。研究顯示，衰老與光線敏感度下降有關。與年輕個體相比，老年個體在480 nm短波長光下的褪黑激素抑制相對減弱，非圖像信息（non-image-forming，NIF）的光敏度峰值從480 nm偏移至490 nm；并且，老年人在暴露于短波長的環(huán)境中警覺性有所提高，短波長的光對大腦反應的影響會隨著年齡的增長而減弱；老年人在藍光照射后，睡眠穩(wěn)態(tài)調節(jié)標志的額葉正面總慢波活動的第一個非快速眼動和快速眼動睡眠周期不會顯著降低［43］。

老年人群中，視網(wǎng)膜退行性病變、視力衰退和失明的發(fā)生率隨年齡的增加而增高。但事實上，與吸煙、心血管疾病、高血壓和糖尿病以及肥胖等多種高風險因素相比，在日常生活和工作中，低于EL的藍光照射導致的視網(wǎng)膜退行性病變和失明的風險可以忽略不計。

3.4 藍光的潛在危害

光對眼球組織的危害一般分為光化學、光熱、光機械損傷。視網(wǎng)膜的過度曝光可導致感光細胞外節(jié)腫脹、極性消失、空泡變性、感光細胞內節(jié)細胞核固縮、視網(wǎng)膜色素上皮細胞（retinal pigment epithelium，RPE）屏障功能破壞，嚴重的不可逆的光損傷會導致感光細胞和RPE細胞消失［44-45］。藍光對于眼球組織產生的危害一般是光化學損傷引起的，藍光激光可引起光熱損傷，超過10 s后，光化學損傷遠高于光熱損傷［3］。

藍光危害的光化學損傷較為常見。正常情況下，感光細胞保持在富氧環(huán)境中，以滿足高代謝率的需求。研究表明，視網(wǎng)膜藍光損傷的機制涉及活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成以及氧化修飾的脂質、核酸和蛋白質的產物積累。而在有氧條件下，藍光刺激視網(wǎng)膜啟動光氧化機制，誘導線粒體產生大量的自由基，使得脂質過氧化，mRNA及蛋白質被破壞，從而導致感光細胞和色素上皮細胞凋亡。此外，藍光對視網(wǎng)膜的損傷還與脂褐素（lipofuscin）有關，主要是通過其參與炎癥反應、DNA損傷、線粒體損傷以及對溶酶體（lysosome）的破壞。藍光會誘導損傷視紫紅質，主要機理是通過光逆轉漂白，從而導致細胞凋亡。也有研究表明，藍光的照射會使得生長因子發(fā)生改變，從而可能誘發(fā)青光眼等眼?。?0，37，46-48］，這些反應都可能導致視力損傷。陽光的累積照射可能導致視網(wǎng)膜損傷。動物試驗顯示，藍光長期照射可誘導動物眼底RPE 功能障礙，并會導致屈光不正的相關因子表達發(fā)生變化，從而使得眼軸長度變短，但角膜曲率變化不明顯 ［47］。380～520 nm的高能可見光的不同波長的對比試驗結果顯示，藍紫光造成的細胞活力的損失最大，對于人眼的危害性更大，這可能與藍光損傷視網(wǎng)膜色素上皮細胞的光毒機制有關［12］。

光熱損傷則是通過將輻射能轉移到視網(wǎng)膜組織造成的。當組織中的分子不足以獲得它們所需的激發(fā)態(tài)能量時，其所獲得的旋轉和振動能量會使得分子相互碰撞，從而導致溫度升高，平均動能的增加量就會減少，當波長越短時，動能的潛在增加就會越大，從而在暴露過程中，熱量就會散發(fā)到環(huán)境中導致熱能升高，引起光熱能損傷［23］?，F(xiàn)行國標規(guī)定了燈和燈系統(tǒng)的視網(wǎng)膜光熱危害的發(fā)射限值［6］。

光機械損傷是指由快速將能量引入視網(wǎng)膜色素上皮的黑素體產生的機械壓縮或拉伸力導致微空化氣泡形成，從而損傷RPE和其他細胞 ［23］。但目前還未見藍光引起光機械損傷的報道。

3.5 藍光的其他影響

3.5.1 藍光激光

激光輻射可導致不可逆的視網(wǎng)膜損傷和視力喪失，損傷程度取決于波長、輻射功率、照射時間、定位和光斑大小等因素，損傷類型主要是光熱損傷［49］。我國現(xiàn)行激光產品安全標準的1類激光的藍光范圍的安全輸出功率為0.39 mW。除了其潛在的職業(yè)安全風險外，日常生活中也會經(jīng)常接觸和使用到激光產品，如激光筆。盡管激光筆大多數(shù)都不會超過安全限值，但也存在引發(fā)永久性視網(wǎng)膜損傷的風險。最近幾年，藍光激光筆所造成的損傷也不斷增多［50-51］。如果功率過大，即使是較短時間照射也會產生不同程度的視網(wǎng)膜損傷，如超過激光安全輸出功率的1～2 W的意外照射可導致黃斑灼傷［52］。對于特定的激光類型和工作環(huán)境，應根據(jù)國家指南選擇和使用激光防護鏡［53］。

3.5.2 眩光

眩光指視野中由于亮度分布不適宜或極端的亮度對比，導致眩光源的亮度遠大于人眼亮度而引起的不舒適感覺，或降低觀察細部或目標能力的視覺現(xiàn)象［54］。眩光引起的不適取決于光源亮度、強度和視面積以及觀察光源的角度和周圍環(huán)境亮度等多方面的因素。藍光可能造成眩光影響。行駛時往往會由于迎面而來的車燈導致視網(wǎng)膜圖像對比度增加，從而使得人體產生不適眩光，部分人在戴上防藍光眼鏡之后，不適眩光可能會減少 ［55-58］。通過比對單色LED發(fā)現(xiàn)，在相同亮度條件下，藍色LED會比其他顏色LED更容易造成不適眩光，且隨著波長的降低，眩光感知不斷增強［59］。但是該理論并不能完全解釋藍光與眩光的相關性，因為，有研究顯示，眩光最強的峰值并不是400 nm的藍色LED，且在同色溫下，峰值的變化并不會影響眩光感知 ［60］。冷陰極熒光燈（cold cathode fluorescent lamp，CCFL）照明屏幕和LED 照明液晶顯示屏的比較研究顯示，CCFL照明屏幕與LED照明液晶顯示屏在主觀評價中并無差異，這也從側面反應了藍光對眩光感知的影響較?。?1］ 。而且在日常生活中，使用混合色LED的情況居多，單色LED使用較少。試驗選擇的防藍光眼鏡的不同會導致出現(xiàn)不同的感知結果。藍光與眩光感知相關性需要進一步研究與論證。

綜上所述，在研究藍光對人體的影響時，評估人眼的實際曝光情況是非常重要的。盡管目前一些研究提示，藍光光源對人眼健康存在不利的影響［30，37，46-48］，但這些研究大多數(shù)都并非是基于人眼的實際曝光狀態(tài)，包括長時間曝光或凝視光源、使用藍光成分較多的高色溫LED燈、顯著超出ICNIRP發(fā)布的EL的曝光、使用夜行動物模型或離體細胞模型等。因為很多研究的試驗條件并不能代表實際工作和生活中人眼曝光的可能情況，CIE就此特別發(fā)表立場說明，強調這樣的研究結論并不代表正常的工作和生活狀態(tài)下的藍光輻射對視網(wǎng)膜的危害［7］。

4 藍光生物安全性評價

目前國內外已有一系列針對藍光生物安全性的指南、技術報告、指導性技術文件、推薦規(guī)范和標準等文件，對藍光的潛在健康危害、藍光的光生物安全性評價使用的技術和方法、藍光產品的風險組別做了說明和規(guī)定。下面將結合我國現(xiàn)行標準，對國際和國外主要標準以及各委員會對藍光危害的認識進行歸納總結。

4.1 藍光危害波長范圍

不同國家和不同技術領域所使用的藍光危害的波長范圍略有差異，國內外相關指南、技術報告和標準等文件中所定義的藍光范圍也尚未統(tǒng)一（表1）。1997年的ICNIRP文件制定了寬帶非相干光的EL指南，根據(jù)生物作用將光劃分為五個波段，其中將藍光所產生的光化學危害所涉及的波長被定義為380～550 nm；1999年的CIE則將藍光所誘導的光化學危害范圍定義為400～500 nm，并一直被沿用至今；IEC的相關標準也將藍光的危害范圍定義為400～500 nm；而國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）認為［62］，嚴格意義上應該將藍光危害波長定義為400～490 nm。我國現(xiàn)行的2006年《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》國家標準（GB）等同采用了2002年英文版CIE的標準，也將藍光的危害范圍定義為400～500 nm ［2］，主要依據(jù)是介于400～500 nm的輻射引起的光化學作用有導致視網(wǎng)膜損傷的潛在風險。

4.2 藍光危害加權函數(shù)

藍光生物安全性評價的核心是根據(jù)藍光波長、視網(wǎng)膜的波長敏感度和對人眼視覺的潛在風險等因素制定藍光危害加權函數(shù)，并用于評估燈具和其他可產生藍光輻射的照明和發(fā)光設備。國內外已頒布的標準所采用的藍光危害加權函數(shù)的具體數(shù)值尚不統(tǒng)一（表2）。ICNIRP指南文件最早采用的是藍光危害加權函數(shù)（圖1b）；CIE標準中的藍光危害加權函數(shù)中的300～495 nm以及600～700 nm波長段采用的是ICNIRP指南的數(shù)值，但500～600 nm波長段采用的函數(shù)表達，在580 nm和590 nm兩個波長處的值與ICNIRP指南的數(shù)值有微小差異；而在IEC和EN的標準中，藍光危害加權函數(shù)與CIE相同；ISO的則與 ICNIRP相同；但是，美國政府工業(yè)衛(wèi)生師協(xié)會（American Conference of Governmental Industrial Hygienists，ACGIH）標準中385 nm處的值與上述標準所定義的數(shù)值不同，其次，ACGIH的藍光危害加權函數(shù)波長起始值為305 nm，不同于其他文件所使用的300 nm；另外，美國國家標準協(xié)會/美國照明工程學會（American National Standards Institute/Illuminating Engineering Society of North America，ANSI/IES）在最新的標準中將藍光危害加權函數(shù)的波長間隔從5 nm降低到1 nm。我國現(xiàn)行的2006年《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》國家標準等同采用了2002年CIE的標準，使用的藍光危害加權函數(shù)和數(shù)值與CIE相同［2］。

4.3 輻亮度和輻照度危害閾值的測量方法

現(xiàn)行國標所采用的是2002年CIE的標準給出的輻照度（irradiance）和輻亮度（radiance）測量方法。輻照度測量方法適用于寬帶輻照度和光譜輻照度的測量。輻照度測量儀器包括一個直徑為D的圓形平面探測器，限制視場光闌半角A，光源與探測器之間的距離H需要遠大于探測器直徑D。首先，通過一個圓錐角接收輻射，圓錐角的中軸線垂直于探測器平面，并且在垂直于探測器平面上具有余弦空間角度響應，在一個特定的波段范圍內，對于特定的位置，光譜響應度恒定，能夠得到單位接收面積上的入射輻射功率。標準指出，對于空間輻射均勻的光源，建議采用的探測器孔徑為25 mm，對于空間輻射不均勻的光源，探測器孔徑應當限制在7 mm（圖5）。

輻亮度的測量方法適用于寬帶輻亮度和光譜輻亮度的測量。如圖6所示，將光源成像到探測器上，通過一個圓形視場光闌，形成平均視場aeff的角度范圍，而一個圓形入射光瞳（孔徑光闌）同輻照度測量中一樣是一個平均光闌。對于小角度，成像系統(tǒng)中探測器直徑與焦距之間的關系為d = aeff H。同輻照度測量類似，最小限制直徑D的孔徑光闌對于脈沖光源來說，相當于7 mm的瞳孔直徑，對于連續(xù)光源來說是一個生物物理意義上的平均孔徑。由于瞳孔很小，所以眼睛和頭的移動允許采用平均孔徑。如果入射輻照度足夠均勻，孔徑光闌就可以超過7 mm。

4.4 最大允許照射時間

現(xiàn)行GB/T 20145標準中400～500 nm范圍內藍光危害加權函數(shù)B（λ）采用了CIE 的具體數(shù)值，并在此基礎上以觀察者視角將藍光危害分為大于0.011 rad藍光加權輻射LB和小于0.011 rad藍光加權輻照度EB［2］。

藍光加權輻射LB定義為兩種情況：當照射時長小于104? s時為公式（1）；當照射時長大于104? s時為公式（2）。若藍光加權輻射值大于100 W/m2/sr則使用公式（3）計算單位的最大允許照射時間tmax，但不得超過104? s。

LB·t= Lλ（λ，t）·B（λ）·△t·△λ≤106；（1）

LB=Lλ·B（λ）·△λ≤100；（2）

tmax=。（3）

其中光譜輻射度L（λ，t）的單位是W/m2/sr/nm，△λ是以nm為單位的波長的帶寬，t是以s為單位的輻射持續(xù)時間。

藍光加權輻照度EB定義為兩種情況：當照射時長小于等于100 s時為公式（4）；當照射時長大于100 s時為公式（5）。若藍光加權輻照度值大于0.01 W/m2則應使用公式（6）計算單位的最大允許照射時間tmax，但不得超過100 s。

EB·t= Eλ（λ，t）·B（λ）·△t·△λ≤100；（4）

EB=Eλ·B（λ）·△λ≤1；（5）

tmax=。（6）

GB/Z 39942―2021將藍光發(fā)光輻射的危害效能定義為KB， V，可以表達為在藍光加權輻射LB和在一個給定的方向上或在一個真實或虛構表面的給定點的亮度L比值，以及藍光加權輻照度EB和在表面一個點的照度E比值［6］，其表達式為：

KB， V==

其中，B（λ）代表藍光危害加權函數(shù)，V（λ）代表明視覺光譜光視效率函數(shù)，Km為最大光譜發(fā)光效率683 lm/W。

藍光危害輻射效率ηB定義為藍光危害量與相應輻射量的比值，其表達式為：

ηB==

標準還指出：針對白光光源，計算藍光發(fā)光輻射的危害功效KB， V更有效；針對有色光源，如藍色LED封裝的情況，計算藍光危害輻射效率ηB更加有效。

在一定的輻亮度或輻照度下，由于光源對邊角的不同，最大允許照射時間的計算分為兩種情況：其一，當所測光源對邊角大于0.011 rad且LB > 100 W/m2/sr時，依照公式（3）計算藍光最大允許照射時間，否則不用計算最大允許照射時間；其二，當所測光源對邊角小于0.011 rad且EB>1 W/m2時，則依照公式（6）計算藍光最大允許照射時間，否則不用計算最大允許照射時間。需要注意的是，最大允許照射時間并不是無限制的，當對邊角大于0.011 rad時，不得超過104 s，對邊角小于0.011 rad時，不得超過100 s。

CIE在2002年的標準文件中給出了測量輻照度和輻亮度的具體流程。在此基礎上，IEC 在2014年提出了采用光譜計算和光學研究對藍光危害進行定量分析，并且作出了不同色溫在低危險分組中亮度值和照度值的邊界條件［5］。

4.5 藍光危害曝輻限值

ICNIRP 1997年發(fā)布的指南將光化學損傷的劑量閾值定義為劑量率和照射時間的乘積，并指出其對視網(wǎng)膜產生的光化學損傷在440 nm達到峰值，對于白光光源亮度超過104 cd/m2才需要詳細的計算。目前EN、CIE、IEC、ANSI/IES和GB將連續(xù)輻射燈各危險類的發(fā)射限分為四類，分別為無危險（exempt，即RG0-risk group 0）、低危險（low risk，即RG1-risk group 1）、中度危險（moderate risk，即RG2-risk group 2）和高危險（high risk， 即RG3-risk group 3）。表3為連續(xù)輻射燈各危險類的發(fā)射限。

4.6 ACGIH光輻射限值 （TLVs）

與其他組織頒布的相應文件不同，ACGIH采用的是光輻射限值（threshold limit values，TLVs），但同樣指向RG1-risk group 1邊界條件。這些限值是根據(jù)可利用的最佳試驗研究信息制定的，僅作為控制可見光職業(yè)風險的指南，而不應視為安全和危險水平的精確界限。與CIE的計算方式不同，TLVs的計算涉及的藍光危害加權函數(shù)均從305 nm開始，而不是其他文件所采用的300 nm；對于小光源的輻照度處最大可允許照射時間的計算上的閾值是10–4 W/cm2，而不是其他文件所采用的0.01 W/m2 ［65］。

4.7 其他評估方法

除了評價和限制輻亮度和輻照度以及最大允許時間等光學指標外，藍光還可能對人體的褪黑素、人眼瞳孔大小變化、疲倦感、心率等產生生理和心理影響，但目前國內外尚未形成統(tǒng)一的評估方法和標準。

褪黑激素抑制率的計算目前存在多種評估方法，有學者將褪黑激素的抑制值定義為暴露光后的褪黑激素濃度與暴露前的濃度差值，但有學者在測試過程中通過采用相關的環(huán)境參數(shù)計算褪黑激素抑制值的晝夜照度的邏輯函數(shù)［66］。對于人眼瞳孔大小變化的評價，有學者采用瞳孔指標為最大收縮和照射后6 s的瞳孔反應來量化由照明引起的瞳孔反應［67］。

有研究表明，在人體處于疲勞狀態(tài)時，大腦皮層會受到抑制，腦電圖的部分頻率波會發(fā)生改變，其中θ 波和α波的功率譜在人處于疲勞狀態(tài)時會有所增加［68］。還有學者通過最佳矯正遠視力（best corrected distance visual acuity，BCDVA）、臨界閃爍頻率（critical flicker frequency，CFF）、淚液破裂時間（tear break-up time，TBUT）與相關的心率變異性（heart rate variability，HRV）中高頻功率和低頻功率及其二者的比、腦電圖（electrocardiograph，EEG）相關功率波和模糊熵（fuzzy entropy，fuzzyEn）、問卷調查的形式等獲取數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)進行加權擬合，以此來衡量疲勞的嚴重程度［29］。

國家發(fā)布的室內不舒適眩光的指導性技術文件中提及了眩光的評估方法，該指導性技術文件等同采用CIE117―1995［69］。而國內其他標準采用了CIE提出的統(tǒng)一眩光值（unified glare rating，UGR）模型［69-71］。有學者指出，基于觀察者可察覺對比度的UGR模型，但該模型不適用點光源、發(fā)光強度不均勻的燈具和完全間接的照明系統(tǒng)［72］。目前相關的眩光標準主要是針對建筑照明導致的眩光，對于藍光所造成的眩光及其評估方法仍然需要進一步研究。

為了規(guī)范監(jiān)管藍光防護產品 ，我國于2019 年頒布了《藍光防護膜的光健康與光安全應用技術要求》［73］，將視覺舒適度指數(shù)分為 1～5級，將藍光防護產品的視覺健康舒適度分為8級。目前采用的視覺舒適度指數(shù)是國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯(lián)盟標準化委員會（China Solid State Lighting Alliance – Standardization Committee，CSAS）制定的，發(fā)布在CSA035系列標準中，主要的客觀視覺指標參數(shù)包括被檢眼的屈光狀態(tài)（refractive status，RS）、調節(jié)集合調節(jié)比（accommodative convergence/accommodation ratio，AC/A）、高階像差（higher order aberrations，HOAs）、調制傳遞函數(shù)（modulation transfer function，MTF）、眼壓（intraocular pressure，IOP）和調節(jié)幅度（amplitude of accommodation，AA），并采用BP（back propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡構建各項客觀視覺指標同視覺舒適度指數(shù)之間的映射關系。

5 總結與展望

光伴隨著人的一生，在維持正常視覺和人體健康中發(fā)揮了重要作用。人眼在生活和工作過程中經(jīng)歷著各種光線的照射，但不安全的光輻射具有對視網(wǎng)膜造成光損傷的潛在風險。視覺感受到相同光強度時，因為藍光的能量是可見光中最強的，所以藍光引起的光損傷風險相對較高。依據(jù)早期的動物研究結果，ICNIRP在1997年提出使用藍光危害加權函數(shù)的概念，成為其后國內外評價藍光潛在健康危害、藍光產品的風險組別和光生物安全性的重要依據(jù)。我國2006年頒布的《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》國家標準和2021年發(fā)布的《應用GB/T 20145評價光源和燈具的藍光危害》國家標準化指導性技術文件，基本等同采用CIE和IEC相關標準。尚沒有可靠的科學證據(jù)表明人體偶爾暴露于標準規(guī)定的EL范圍內的藍光輻射會對視網(wǎng)膜和人體健康產生不利影響，但不同群體和機構對上述標準中使用的術語和制定的限值有多種解讀，其中也包括缺少科學根據(jù)的誤解和曲解，特別是防藍光產品市場過度渲染藍光對人眼的風險和對一般健康的影響，使得人們產生不必要的藍光恐懼。

值得指出的是，藍光危害的研究大多是基于長時間曝光或凝視光源、藍光成分非常多的高色溫LED燈、顯著超出EL的曝光、使用夜行動物模型或離體細胞模型。盡管很多研究的試驗條件并不能代表實際工作和生活中人眼曝光的可能情況，但其結果無疑會誤導和增加公眾對藍光的擔憂。除了需要正確認識和客觀評估藍光危害外，在藍光生物安全性評估中還需要正確理解現(xiàn)有的藍光輻射的EL和安全范圍表明的是一種條件。在該條件下，除對光特別敏感的人外，一般人群是安全的，可以被反復照射而不會導致任何對健康不利的影響。因此，藍光輻射的EL應該被用作輻射控制的導則，而不是安全與不安全的分界線。

正確認識和科學評估藍光危害對藍光技術和應用的發(fā)展有一定的必要性和積極意義。針對目前藍光生物安全評價相關標準之間的差異性、評估準則的不同解讀以及大眾對藍光危害的過度擔憂等一系列的問題，相關部門還需要進一步研究與倡導。目前，我國已轉化和制定了多個光輻射安全評價標準，如何形成統(tǒng)一的藍光危害評價準則是一個需要解決的問題，尤其是隨著光輻射產品種類的不斷增加，相關的國家、行業(yè)和地方標準逐漸增多，不免發(fā)生不同機構制定的藍光危害準則出現(xiàn)不一致的情況。在藍光生物安全性評價中，需要注意和重視標準和術語的規(guī)范及正確使用。同時，相關的指導性文件能否指導各機構正確的使用評估準則也值得關注。對通用照明產品和特殊藍光應用產品進行藍光危害評估時作適當區(qū)分，也是藍光危害研究的重要課題。另外，如何科學地向大眾普及藍光的益處，引導人們正確認識藍光危害，也是未來急需關注和解決的問題。

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收稿日期：2022-12-19；修回日期：2023-02-12。

基金項目：國家自然科學基金項目（81471703）；中央引導地方科技發(fā)展專項項目（2020L3008）。

作者簡介：柯城，碩士研究生。

* 通信作者：黃正，教授，主要從事生物醫(yī)學光子學和光醫(yī)學的研究。E-mail： huangz@fjnu.edu.cn。