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原创 光生物学测试标准及光谱图分享

2019-6-12 14:35 2593 7 8 分类: 医疗电子

这篇文章希望能给女性同胞带来一定帮助。

日常生活中,不同颜色的光对人体到底有什么伤害,每个人或者说不同的媒体,都有不同的说法。有人说,绿色最安全;有人说出门要防紫外线;有人说手机蓝光伤害眼睛;有人说热辐射会引起皮肤灼伤。

还是那句老话,抛开剂量谈危害都是伪科学。那么光辐射的危害有没有标准?有的!这个标准是:IEC 62471 灯和灯系统的光生物安全性。

这个标准涵盖了一切的能对外发出光辐射的物体。而对于不同危险程度作出了划分,不同等级也就决定了对人体的危害程度,那么接触时就需要做警示和防护,甚至拒绝接触。这是光学类医疗器械必须要做的测试标准之一。(其实我很喜欢一类人,就是那些有理没理都要第一时间反驳你的人,比如前几年我写的关于LED护眼灯的问题,我依靠的标准是CIE(国际照明委员会)制定的,但是就会有人质疑,搞的好像这种国际性的组织定的标准是过家家一样)

下表是在百度文库中截图的限度值表格,其中大致可以分成两个部分:光化学风险、热风险。

 

前四项光化学涵盖了紫外到绿光、部分红光(200nm~700nm)这么很大的范围,这里的定义是针对人体组织,主要是对皮肤细胞的伤害,属于辐射进入细胞后产生了化学效应导致蛋白质改性甚至细胞损伤。比如晒黑了、雀斑;再比如绿色激光照了一下眼睛瞎了(所以淘宝上的绿光激光灯一定不要随便玩,尤其是给孩子玩)。无危险等级大约是白天紫外线强度2级的水平,5级大约是中度危险等级,所以大家看紫外线等级时候,以及选购化妆品、遮阳伞,注意区分。如果警告紫外线强度1~2级,不用做处理,3~4级要做简单防晒,5级以上就要避免出门或者做多层防晒处理。

从表上可以看出,无论是蓝光还是绿光、红光,只要限值到了,都会有伤害;而频率越高,颜色越紫,由于光子的能量越高,越容易造成伤害,比如200~400波段的紫外,限值最低。而说到这里,不得不提“蓝光危害”,算是个大家都信的伪命题,因为没有标明剂量!手机如果说蓝光危害很大,那么照明灯不是危害更大?太阳哩?是不是一出门看一下太阳,呲,眼瞎了?!

为什么单单去讲手机/平板的蓝光危害?为什么危害更强的紫光却不提?其理论依据是美国2010年的一个论文《蓝光会诱发小鼠视网膜结构和功能的变化》,好像研究员是Ajith Karunarathne博士,托莱多大学。这个实验是用高强度的蓝光直接照射小鼠眼睛直到病变。结果催生了国内无数的“砖家”出来说蓝光危害,又衍生出大量的防蓝光产品以及“护眼模式”,这是商业行为的结果,不是因为科学。其实早就辟谣了,实验结果和手机无关,手机正常使用没有问题,关于防蓝光产品,大家看看热闹就好了。其实很多视力损伤是用眼习惯造成的,比如黑暗里玩手机。

而后面三项,主要是光辐射的热效应对于视网膜的损伤。比如大功率的红外激光照了一下眼睛瞎了(两个瞎了是不同的,一个是细胞死亡,一个是烫伤,绿光是瞬间,红外是短时间,绿光几个mW的功率就可能灼伤,且不可恢复;红外要几W,往往是感觉不舒服,眼前出现黄斑,可能恢复,那酸爽,谁看谁知道)。相比较而言,由于皮肤的耐受能力和恢复能力比较强,所以标准是依照视网膜的耐受能力指定。皮肤到底耐红外辐射能力有多强?看大家习惯晒太阳就知道了。

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在我们送交专业实验室做光化学实验的时候,我们又买了一台简单的光谱分析仪(不能测试紫外成分),在分析产品的同时,对不同的发光体做了简单的测量,下面给大家分享一下:

 

左:标准黑体光谱/右:太阳光谱(正午多云),所以红光部分衰减较多。由于空气中不同气体对光谱的吸收率不同,所以导致本来应该像左图那样光滑连续的波形(普朗克黑体辐射定律)出现了不同频率的衰减,所以很多大气中用的光学,尤其是军事红外目标的识别选用的频率,依据就是右图。

 

 

左:LED照明面板光谱/右:T8灯管光谱,一开始以为是荧光灯,但是测出来应该也是LED的。从图上可以看出,都含有较高的蓝光成分!不更应该防照明灯吗?

 

 

 

左:LED灭蝇灯的光谱,看起来不到紫外波段,应该是比较便宜的410nm/中:绿色LED光谱/右:红色LED光谱

 

 

左:mate10闪光灯光谱,手机为了配合自己的相机显示的更绚丽,会在LED光色中增大红光部分,这样会更浓艳,人也更红润。/右:显示器背光光谱,也含有较高蓝色成分,我一天要对着十几个小时。

 

 

左:395nm紫外灯光谱/右:365nm紫外灯光谱,都有紫外成分,也都由红光到红外成分,说明LED会有轻微的发热。

 

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2019.06.13更新

如我所料,在我强调剂量的时候,总会有朋友下意识的反驳,很多伪科普的文章就是这样堆砌出来的,缺乏数据支持的时候,用一些可能的概念、夸大的文字,就去论证某些观点。但是在我这里,我还是用数据说话吧。因为要用到限度值表格,所以我在下面更新,不再单开一个文章。

下表是IEC 62471危害等级的划分,大家注意蓝光部分的时间。