LED藍光對於人眼之影響

刊登日期:2015/12/5
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LED半導體照明技術於近五年來,大幅度朝向取代傳統照明光源方向前進,透過各國陸續取消白熾燈、降低含汞燈具使用與訂立低耗能照明燈具規範,大幅提升 LED照明產品的市占率。近兩年來,許多抗藍光的產品如雨後春筍在市面上出現;如抗藍光鏡片、低藍光螢幕、低藍光 LED照明產品等,皆是考量日常生活中的產品,因為 LED照明產品的大量滲入,LED主要的藍光成分可能會導致人眼的視覺損害,而衍生出的相關產品。然而,藍光對於人眼的影響,目前相關研究仍相當有限,且無具體的量化報告能夠證明其影響程度。主要受制於人體測試不易與相關法規尚未制定完全。本文盼能夠透過目前國際上,相關的初步研究與動物性實驗,給予讀者適當的參考資訊,提供未來 LED產品發展與使用者篩選產品參考使用。
 
LED白光光源的發展
LED基本上是單色晶片或是搭配螢光粉的轉換而產生特定的發光波長。主要原理為,透過通過該半導體晶片所發射主波長,是由半導體的能隙值決定導帶和價帶,透過電子的躍遷與激發而釋放出能量。直至今天,所有的 RGB三原色所組成色彩,都可藉由 LED單色晶片所組成。
 
圖二、常見的LED混光方式與頻譜特性
 
目前的藍光研究
其實,目前主要的室內照明光源都存在藍光成份,尤其是以高色溫光源藍光成份較高,當色溫 4,000K以下者明顯較低。然而在相互比較之後,可以發現圖三右下方的暖白 LED頻譜,即便在低色溫的條件下,仍有著較高的藍光輸出強度。另一重要的地方是,雖然 LED光源老化後,所有波段都會產生衰減現象,但是不同頻譜波段之間的衰退幅度卻不相同。螢光粉受限於材料特性,在 LED使用壽命後期的螢光粉波段輸出(紅綠色)部分為大幅度衰減,遠高於藍光晶片的衰退程度。換言之,當 LED使用的時間越長,藍光的比例會逐漸增高,整體光源輸出會漸漸偏向冷色溫,同時造成人眼的藍光接收量增加。圖四為經過長時間點亮後的 LED頻譜衰退特性,明顯發現藍光損失幅度較低。
 
目前的藍光影響醫學研究
在近年的相關研究上, 法國學者在 Research on Retina Damage Sparks Fresh LED Health Scare 研究一文中,提到法國政府 2011 年曾警告 LED的藍光可能傷害小孩的眼睛。而且,若是曝曬在過度的藍光照射強度下,或是在不正確的時間下受到照射,有可能會導致癌症的發生。同時,法國學者更進一步地發現藍光會影響學生的睡眠品質與睡眠時間,導致影響學習能力與腦力。在身體與作息正常的情況下,學童白天與晚上都在學校的睡眠時間,與週末在家的睡眠時間比較時,在學校的人工光源照明情形下,睡眠時間有變少的趨勢。
 
藍光對於人眼黃斑部的影響
對於人眼使用而言,由於藍光是能量最強的可見光。可見光射入黃斑部時會形成影像與顏色,所以人體才有了視覺。而其它光線中,紅外線會產生熱能,有可能造成眼睛灼熱、燒傷;紫外光被角膜和水晶體阻擋、吸收,但水晶體隨時間老化、混濁,形成白內障。一般來說,藍、靛、紫光可穿透角膜與水晶體直射入黃斑部,造成黃斑部感光細胞的損傷,年老性黃斑部病變就是老化形成的疾病。眼睛長期直視3C產品螢幕造成的慢性刺激,將使黃斑部發炎、水腫,可能會在黃斑部中央形成隱結,一旦隱結破裂導致出血,將造成中央視力缺損,無法正眼看清楚事物,最後只能斜著眼看東西,形同失明……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 

圖六、眼球基本構造
 
作者:江松柏/工研院綠能所
★本文節錄自「工業材料雜誌」348期,更多資料請見下方附檔。 


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