还有一种视细胞叫视锥细胞,数量达6到7百万级,正是有这么多个感光细胞的存在,并且视锥细胞可以分辩颜色,致使我们看到这丰富多彩的世界,有了各色的认知和理解。
颜色是人脑为识别外界物质而长期形成的认知,于是不同能量的光子被眼睛的视网膜接收并交给大脑进行信息定义、分类和识别。蓝色从色度学来讲是一种颜色,然而具有不同饱和度和明度的蓝色占据不同的色板位置,那么这个波段的光色自然也不都是纯蓝色,只是为了更好的传达光的信息才定义了色光的波段。
蓝光既然是一个波段,必然包含了不同光子能量的蓝光光子,为了直观一点,展示一张可见光的光谱,如下图。
图1. 4000K色温和R80显指的LED光谱图
从图1中可以发现蓝光波段的可见波长占比是比较小的,但是能量占比更重要,能量的多少,换个通俗的说法就是光子数量的多少,会直接影响视觉的观察和分辨。光的三原色:蓝绿红,可以完成混色,所以一般的LED可以制成不同色温的照明效果。其中蓝光的能量占比越高色温越高,发出的光越白,甚至白里透着蓝。
一般市面生产的LED灯珠,出于对能源利用的考虑会选用蓝光激发的LED芯片,致使图中光谱蓝光区域会分明的出现峰值。
蓝光对人的生理和节律影响
人类进化离不开光的滋养,从太阳光的光谱中发现,光谱的成分很多,短到紫外,长到红外,当然两端的光谱能量很低,可见光的能量是最强的。图2是在一个天气晴朗的中午测得太阳光谱,从中很清楚的显示了可见光的含量。正是太阳光亿万年的培养才成就了现在地球上所有生物的生命延续,才形成了当下众生具有的感光功能,并以此认识和探索世界。
图2. 太阳光光谱图
日有四季交替,月有阴晴圆缺,影响了人的一日节律,一月周期,以及一年大运。没有照明出现以前,生活的步调与自然一致,而现在,照明在大街小巷,万家灯火中占据不可替代的地位,随之改变了人们的生理节律。
节律改变是受益还是受害?我想每个熬夜的人都深受其害,那就说明节律的紊乱不是件好事,但这并不能证明照明也不是一件好事。
LED的灯具以及显示器,都是含有蓝光紫光部分,点亮后,人眼接收到蓝光成分的刺激,通过眼睛的自主感光神经节细胞反馈大脑,此时大脑就又开始活跃,支配人的意识和行为,会使本该在黑夜休息产生的褪黑素得到抑制。
褪黑素是一种调节人体正常代谢的激素,简单点来说就是具有修复功能的激素,当然不是这一种激素在调节,只是通过这一种激素的水平控制很多很多激素的调节,是联带反应,很复杂。白天消耗能量必然会使一些代谢物质堆积,需要在夜间清理掉,第二天人才有积极的状态面对新的世界,如果褪黑素被光照抑制,既定的程序没有走完,当然会出现不符合规定的结果。
所以光照就是直接影响褪黑素的推手,但是可见光都会对褪黑素抑制,只是作用力度不同,蓝光抑制褪黑素的峰值在460nm左右,力度极大。
任何事物都有两面性,蓝光成分的照射既然会有阻止人沉睡,那清晰一点也不是完全不好。但事实上,光照并不能使人清醒,还是因为激素调节的问题,当有些激素被抑制,那么相反调节的激素水平自然就会升高,因此不睡觉就只能清醒一点喽。
图3. 蓝光作用敏感度与非视觉效应对比
与褪黑素相对的激素就是皮质醇,如果皮质醇的水平提高,人的大脑会兴奋,思维敏捷,心态积极等。如果你在晚上适当的加班,那么色温略白一些,反而会提高工作效率,如此蓝光也不尽是危害。
光的辅助成就了这个辉煌的时代,创造了前无古人的变革,照明对人们文明的社会影响至深,改善了人们的生活质量,提高了人们工作的效率,甚至时时处处的陪伴。半导体照明的黑科技带来了光明,同时人们也犹豫它的负面影响,不断有学者在研究LED灯光对视觉和生理的影响,也有实业家倡导如何规避蓝光的伤害,大家都在趋利避害,为了更好的利用这些高新科技带来的福利。
图4. a.人眼视觉敏感函数,b.视网膜细胞分布图
有明确的数据显示光对人的生理是有影响的,这是句废话,人类就是依靠光在进化,怎么会没有影响。那么到底什么光是对人有不利的影响,计量是多少,极限又是多少?
从目前的文献看来,人眼对光谱的敏感度是不同的,如图4.a就是在明视环境和暗视环境的光谱敏感函数的对比,本质上,这两者的对比就是视杆细胞和视锥细胞的