显示屏蓝光健康评价及测量方法探讨

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1、显示屏蓝光健康评价及测量方法探讨　　显示屏已经成为人们生活中不可或缺的信息沟通工具：可穿戴显示、手机、平板、家电以及广告娱乐等，充斥着生活的各个角落。不仅如此，人们注视显示屏的时间也在不断攀升，长达日均8h。在关注显示品质的同时，人们对显示产品的光辐射安全和健康影响也越来越重视，特别是由于长时间注视高亮屏可能带来的视网膜蓝光危害，以及对人的生物节律造成影响的非视觉生物效应，与此相关的标准正在热议中。本文将结合LCD、led以及OLED等不同显示产品的特点，阐述蓝光对人体安全和健康的影响，深入分析其评价方法和检测技术，为

2、业内提供参考意见。 　　随着显示技术的迅猛发展，显示屏的种类越来越多，如LCD，led，OLED以及PLED等等，新型显示技术不仅在反应速度、色域范围以及使用寿命上大幅改善，在视觉感官上，以OLED为代表的新生代显示，以其优良的画质、轻薄的结构以及自由的设计成为智能显示领域的新宠儿，并在智能显示领域得到广泛应用，例如可穿戴显示、手机/ipad、家电以及广告娱乐等等。图1显示屏的应用　　从一定意义上，显示产品已经成为人们生活中不可或缺的工具，中国人每天对着电脑、手机、户外广告以及电视显示屏的时间长达8小时，在如此长时间的

3、注视下，显示屏的光辐射对安全和健康也渐渐引起了人们的关注。　　显示屏的发光一般在380-780nm可见光范围内，彩色显示一般通过红绿蓝三基色控制技术得到彩色图像。对于不同显示屏，其光谱功率分布（SPD）相差较大（图2是典型LCD，LED、OLED光谱图），但蓝光成分都相对比较突出。蓝光是组成白光和其它色光的重要成分，但过高能量的蓝光却会对人体健康造成影响甚至伤害，对此，相关标准与报告中都有确切的规定以及分析。图2几种典型显示屏的光谱功率分布（SPD）　　视网膜蓝光危害及其评价参数　　可见光波段的辐射一般通过眼睛的眼角膜

4、和晶状体聚焦成像至视网膜上，从而达到视见效果，如图3所示。若蓝光辐射能量过高，则有可能引起视网膜光化学损伤：通过光化学反应，产生大量具有细胞毒性的自由基，破坏细胞正常生长，表现为视力下降、颜色分辨力减弱等症状，不利于人体的健康。特别对于婴幼儿群体，其晶状体的光透射率比成人要高的多，对蓝光辐射也更为敏感，因此婴幼儿乃至青少年的视网膜蓝光危害问题更应引起高度重视。图3视网膜成像原理光路示意图　　视网膜蓝光危害的程度主要取决于人眼所接收的蓝光剂量，如果光源的辐亮度高、蓝光成分丰富、作用时间长便会引起视网膜蓝光危害。标准用视网

5、膜蓝光危害加权辐亮度LB来测评，定义为光谱辐亮度与蓝光危害加权函数B(λ)加权积分后量值，单位为W·m-2·sr-1，简称蓝瓦，计算公式见式（1）：　　其中，Lλ为光谱辐亮度，W·sr-1·m-2·nm-1单位为；B(λ)为蓝光危害加权函数（如图4），λ为波长，单位为nm。图4蓝光危害加权函数　　此外，视网膜蓝光危害也可以用蓝光危害效率KB.V来评价，定义为蓝光危害加权辐亮度Ls与相应的光度量的比值，计算公式见式子（2），表征可见光辐射内蓝光成分的相对量值，在显示屏亮度相同的情况下，KB.V越高，对视网膜危害的可能性就

6、越大。　　标准中将视网膜蓝光危害分为四个等级：无危险类、1类危险、2类危险和3类危险，危害程度由低到高排列，相应等级的限值也是由低到高的。其中，无危险类可允许连续曝辐的时间为最长8小时，作为一种需要长时间注视的产品，显示屏的蓝光加权辐亮度则应低于无危险类限值。　　蓝光对生物节律的影响　　非视觉生物效应（non-imageformingeffects）的提出来源于2002年DavidBerson教授对视网膜上第三种感光细胞——神经结细胞(ipRGC)的伟大发现，研究表明，ipRGC上的黑视素感应不同波长的光辐射并将感应到

7、的光信号传递到大脑中，进而控制松果腺褪黑激素的分泌来控制人的作息状态，影响人体生物节律，人体的其它生理机能如血压、心率和体温也受影响。　　图5（b）为日本福冈女子大学的Morita，T.等人做的一个光照对褪黑激素分泌影响的实验，试验中采用3种光照条件对若干人进行了试验，分别为50lux（dim）、1000lux（baselinecondition）、1400lux(40%increasedonthebaseline)，并持续对人眼进行90min照射，每30分钟进行唾液采样分析褪黑激素的分泌量值，实验结果显示随着光照的加

8、强，褪黑激素分泌受到抑制。图5(a)视觉和生物神经传导通路；(b)褪黑激素与光辐射关系　　此外，非视觉生物效应对不同波长光的敏感度不同，其主导作用波段为蓝光波段，峰值位于460~470nm之间（如图6所示），即蓝色波段的光会对褪黑激素的分泌有显著的抑制作用，使人体表现为兴奋和机敏。而显示屏光谱中存在的大量蓝光成分恰好位于非视觉生物