黑色的绿色蓝色的另一面

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伊恩·阿什当(Ian Ashdown)著。(Ret),外商投资企业
太阳追踪科技有限公司高级科学家

大量医学研究表明,夜间暴露在蓝光下会抑制大脑松果体分泌褪黑激素,从而扰乱我们的昼夜节律。因此,我们可能难以入睡。因此,我们应该在任何可能的地方指定暖白(3000 K)光源,特别是用于街道照明,这是唯一的常识。

真或假?

要回答这个问题,我们首先需要定义“蓝光”是什么意思。照明工程协会(IES)和新利体育足球直播国际照明委员会(CIE)都没有在他们的在线词汇表(可用)中定义这个术语在这里在这里).然而,UL, LLC(前保险商实验室公司)最近推出了它的UL认证标志,一个“第三方产品声明验证程序”。一个这样的验证了马克所示图1

图1 - UL认证标记示例。

本标志的验证过程如下:

“根据LM-79-08,第9.1节,测量产品通过380 - 780 nm的可见光谱发射的辐射。从可见光谱辐射测量,确定在440 - 490 nm之间发出的“蓝光”辐射量。为了计算蓝光发射的百分比,将蓝光辐射量除以整个可见光谱中测量到的辐射量。”

440nm的波长下限似乎有些随意,除非你也定义“紫光”,但490 nm的波长上限是有意义的;490至570 nm区域的波长呈不同的绿色。这就很简单了——如果我们消除490纳米以下所有波长的光,我们就不必担心褪黑激素的分泌会受到抑制,也不必担心睡眠会受到干扰。

真或假?

要回答这个问题,我们需要仔细看看这些医学研究。人类的视网膜有一些本质上光敏的视网膜神经节细胞,或ipRGCs.与我们更熟悉的视杆细胞和视锥细胞类似,这些iprgc含有一种光敏蛋白黑视素.黑色素的敏感性随波长的不同而不同,如图2

图2 -相对黑素敏感性(来自CIE 2015)。

正是这些iprgc感知“蓝光”,并将信号发送到视交叉上核(视交叉上核)是大脑中一个由大约2万个神经元组成的小区域,负责指导松果体何时产生褪黑激素。

然而,仔细观察图2,很明显,iprgc的光谱灵敏度在490 nm处达到峰值,并在380 nm处延伸到可见光谱的紫外边缘。最重要的是,黑视素一半的光谱敏感度是绿色光。

常识开始显得有些紧张……

图2所示的光谱灵敏度已经足够有趣了,但当我们考虑到它对我们如何响应白光led发出的辐射意味着什么时,它就变得更加有趣了。

图3显示了相关色温(CCTs)分别为3000 K和4000 K的典型白光led的相对光谱功率分布(spd),缩放后两种led产生相同数量的光通量。

图3 -白光LED光谱功率分布

确定iprgc对这些led的相对响应很简单——我们只需在每个波长的基础上将它们的spd乘以黑素敏感性函数,如图4

图4 - LED暗流明的例子。左:3000 K;右:4000 K。

常识似乎有充分的理由感到紧张。是的,3000-K发光二极管产生的黑通量比4000-K发光二极管产生的光通量要少。然而,差别只有百分之十.这在建筑和道路照明设计实践的容许范围内。因此,3000-K的led是不值得争论的要求为了减少昼夜节律的干扰而进行夜间照明——黑素通量的差异并不支持这一点。相反,它只是设计和指定照明系统时必须考虑的几个因素之一。

Blue-Blocking眼镜

图4突出了另一个问题:防蓝眼镜的功效,这种眼镜经常被宣传为可以改善睡眠(图5).

图5 -防蓝眼镜。(来源:www.swanwicksleep.com)

如果我们假设黄色滤光片在490nm时提供了完美的截止,那么在3000-K(暖白)led上,黄色滤光片只有33%的效果,而在4000-K(中性白)led上只有43%的效果。实际上,滤光片可能会让470nm到490nm范围内的蓝光通过,因此效果可能更差。

简单地说,除非我们使用深红色的滤光片,否则我们无法防止白光源发出的黑素流影响我们的昼夜节律。这并不是说眼镜或光源上的阻挡蓝光的滤光片不起作用——它们无疑会阻挡蓝光。然而,黑通量包括蓝光和绿光

从市场营销的角度来说,阻挡蓝光是公平的五月缓解昼夜节律紊乱和睡眠不足的问题,即使这是由于安慰剂效应。(还有许多其他的心理生理学和环境参数与昼夜节律的调节有关,这里没有讨论。)然而,声称阻挡蓝光是不正确的消除褪黑素抑制,从而防止昼夜节律中断。事实并非如此。

电子设备

最后,那些威胁我们睡眠的邪恶电子设备怎么办?图6显示苹果iPadÔ的光谱功率分布,以及当显示器设置为全白(CCT为6700 K,略高于大多数电脑显示器的6500 K白点)时产生的黑度通量。

图6 -苹果iPad的暗通量

如图6所示,任何光学滤光片或基于软件的设备白点变化(即色温变化)所能希望达到的最佳效果是减少50%的黑度通量。

然而,更重要的是,iPad屏幕亮度约为400 cd/m2(傻瓜)。这是建议住宅街道照明水平的50至100倍。如果我们抱怨住宅路灯的光线侵入我们的卧室,导致睡眠不足,我们就不能忽视电视、电脑显示器和平板电脑的影响,我们经常在睡觉前盯着它们好几个小时,而且离它们更近。

结论

光谱含量和视网膜照度对昼夜节律的影响的研究正在进行中(例如,Nagare et al., 2015)。因此,这篇文章不应被视为“蓝光”对我们睡眠模式影响的证据(或缺乏证据)。相反,它提醒我们要超越“蓝光屏蔽”产品的营销宣传,问问这到底意味着什么。

要回答我们是否应该为街道照明指定暖白(3000 K)光源的问题,答案是,“这要看情况。”在所有条件相同的情况下,3000-K和4000-K led的黑素通量的差异仅为10%。这是在光设计实践的不确定性范围内,所以在设计和规格决策时,应该更多地考虑居民的关注、美学、色差和节能。

要回答消除490纳米以下所有波长的光(即“蓝光”)是否会消除褪黑素抑制和可能干扰睡眠的担忧,答案是明确的:错误!

参考文献

CIE。2015.第一届国际昼夜节律和神经生理光度学研讨会报告,2013。CIE技术说明TN 003:2015。

纳加尔,R.等。2017。《iPad夜班模式会减少褪黑激素抑制吗?》照明研究与技术。(http://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1477153517748189;已访问2018年5月6日。

贡献者(s)

伊恩·阿什顿

伊恩·阿什顿

Ian Ashdown是SunTracker Technologies Ltd.的高级科学家,他正在为温室和垂直农场开发园艺照明设计软件。曾担任Philips Ledalite, TIR Systems, Cooledge Lighting, Lighting Analysts的高级科学家。更多信息”
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