各种灯光光谱对视力影响

 
中国近视人数有4亿世界居首大学生近视率达90%
 而北京晚报日前报道由中国初级卫生保健基金会主办的全国学生爱眼工程启动据最新抽样调查统计中国青少年学生、儿童的近视率已居世界第二位小学生近视为28%初中生近视为60%高中生近视为85%大学生近视为90%
中国小学生近视率超30% 电子产品有关。电子产品显示器脉冲调光电路产生闪烁光。专家建议读书时间不宜过长。
 
近视威胁美国新生代 研究指1/4新增近视为亚裔
 美国一个研究小组在1989年至200920年间对4927516岁的在校学生进行近视发展评估.研究发现每六个儿童中至少有一个在16岁前便患有近视患病率为16.4%各族裔至少有11%的儿童近视。特别值得提出的是在研究结束时共有749名学生患上近视。新增病例中27.3%是亚裔21.4%为拉丁裔14.5%第安人另有11%是白人。
 
 近视跟灯光和电子产品显示器光线有关。
https://www.nei.nih.gov/eyedata/cataract.asp#1
•白内障形成过程可能有多方面的因素,情况相当复杂。常见的老年性白内障发病机制迄今尚未完全揭示,可能与年龄老化、紫外线长期过度照射、遗传因素、中毒、眼内某些炎症、营养不良等有关。
白炽灯的灯光
白炽灯会产生低频闪烁光:灯的亮度与加在灯上面的电压成正比,交流电峰值电压产生最高亮度,交流电0值产生最低亮度,所以灯的亮度随交流波形的变化而变化,闪烁频率就是交流电频率。
 
人的瞳孔在亮的环境下会收缩,在暗的环境会张开,当闪烁光从最大亮度到最暗一秒变化50次或者60次,人瞳孔也会在眼部肌肉的牵引下一秒张开收缩50次或者60次,长时间在这种灯下看书,眼部肌肉会十分疲劳,导致肌肉松弛,松弛程度到了不能收缩晶状体看清足够远的地方,近视就产生了。
白炽灯的光谱

白炽灯产生红外线: 白炽灯的灯丝产生几千度的高温,红外线会释放出来。造成白内障的红外线波长在800~1500um,这部分红外线能够穿透角膜,被晶状体吸收,长期热效应会造成蛋白质变性和白内障,这叫做光的热损伤。
•关于闪烁光对视力影响的研究:
•中国南通大学附属医学院发现低频光对于老鼠造成近视。老鼠从早上8点到晚上8点用2赫兹闪烁光(一个周期内50%时间亮,50%时间暗),照了六个星期,近视程度比对比组大大加深。[1]
•澳大利亚La Trobe大学用小鸡做实验发现低频光促进了近视。[2]
•俄亥俄大学眼科学院认为高度近视的人,视网膜脱离,脉络膜萎缩,白内障和青光眼的风险更大。[3]
•杜克大学眼科医学中心发现严重高度近视和视网膜脱离,黄斑脉络膜变性,早生白内障,青光眼和其相关的眼部并发症是致盲的主要原因。[4]

•红外线对眼睛影响的研究
•瑞典乌普萨拉大学医院神经眼科做了研究。一些科学的数据表明,近红外辐射可能会导致在晶状体的累积损伤[5].
•德州大学奥斯汀分校的生物医学工程部门做了试验,发现1300 nm红外线对家兔视网膜造成损伤。[6].
2.日光灯的灯光和光谱


虽然灯的亮度仍然正比于所施加的电压,当交流电从正弦峰值到过零点,亮度也从最亮到最暗。但调节瞳孔肌肉无法跟上这样的高频率闪烁。闪烁被称为看不见的闪烁。 所以即使在较强的峰值光条件下,瞳孔不会收缩。强烈的光线会投射在视网膜, 视网膜会在很长一段时间后受到伤害。造成眼干燥,加快视力下降,长期的高亮度光可引起角膜炎(角膜表皮坏死,脱落) ,眼痛,畏光和流泪。 强光的效果: 1 )角膜损伤; 2 )晶状体的损害,主要表现为热效应损伤,后囊下皮质混浊,平均10年白内障的形成; 3 )玻璃体损伤; 4 )视网膜损伤,引起黄斑视网膜脉络膜损伤,中心视力丧失, 视网膜炎,甚至长期强光照射后导致失明。
•强光对眼睛和健康的损害
•莱特州立大学和威斯康新大学做了研究,发现大多数动物长期强烈的可见光照射可导致光感受细胞损伤。然后视细胞损伤可进展为细胞死亡和丧失视力,或视网膜光损伤恢复功能退化。[7].
•佛罗里达大学的眼科学系发现强光照射和年龄相关黄斑变性相关联,年龄相关黄斑变性是致盲主要因素,连续强光照射容易造成视网膜光化学损伤。[8].
•法国医生发现:所有的眼部结构,从角膜到视网膜层,都可以受到强光照射而损坏。强光照射会导致急性角膜炎并发结膜炎。[9].
节能灯发出紫外线

电流激发汞蒸气而产生的短波紫外线打在灯泡内部的荧光体涂层,产生可见光。所以,荧光灯发出紫外线(UV)。 长期暴露于紫外线可能导致白内障,早生老花眼,黄斑病变,视力模糊及影像变形的症状。长期紫外线照射会导致皮肤老化变黑和皮肤癌。 长期反复的紫外线照射,可引起慢性睑缘炎,结膜炎,结膜弹性和光泽减退,以及色素增生。 紫外线可引起日光性眼炎,光化性结膜炎,电光性眼炎,紫外线角膜结膜炎等,所有这些被称为习惯性系统电光性眼炎。

长期紫外线照射,造成早生老花眼。

http://www.patient.co.uk/health/age-related-long-sight-pre*****yopia
紫外线对眼睛的影响

法国医生做了研究,结果发现:紫外线造成视网膜变性,造成核性白内障的黄色素出现[9]
纽约市Fordham大学自然科学系发现紫外线辐射是造成白内障和黄斑变性的危险因素, 这种辐射可导致视力受损和暂时性或永久性失明。这两种紫外线UV-AUV-B导致白内障的形成。 紫外线造成儿童视网膜受损。除掉这些波长的紫外线将大大降低早期白内障的风险和对视网膜的损害[10]
紫外线可以在神经视网膜和视网膜色素上皮细胞产生光化学损伤。[23]
休斯敦大学发现强有力的科学证据证明紫外线造成老花眼的开始。
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2677104

谐振电路的荧光灯镇流器产生高频电磁辐射,GSM手机拥有最大的瞬时功率为2瓦。 CDMAGSM手机通常使用时有0.2 瓦。3G手机的功率更低。 1985年,美国科学家林恩推测,从手机电磁辐射可能诱发癌症。荧光灯功率比2瓦特高得多,使用时间比手机更长。 近年来,美国发现电磁辐射对人体的影响:1)细胞癌的诱导;2)异常的激素;3)强烈的钙流失;4)触发性痴呆;5)异常妊娠和异常分娩;6)高血压和心脏疾病;7)电磁波过敏症;8)抑郁症增加

高频率1kHz以上灯泡的亮度变化,闪烁光是不可见的闪烁光。IEEEPAR1789多年研究闪烁光,认为无论可见或不可见的闪烁光,会触发某些人群头痛,偏头痛,疲劳,癫痫和其他神经系统反应。闪烁光已被证明会降低读书效率,对于敏感人群是干扰或者烦扰(对于易感人群造成行为细微变化) ,看不见的闪烁光会穿过视网膜, 一些研究人员已经证明,这种不可见闪烁光可能会导致头痛和眼睛疲劳。
研究周期性闪烁光:

Albert等人最近的工作表明长期的周期性闪烁光照射造成大白鼠视网膜变性

3 LED上的电压波形,横轴是时间,纵轴是电压,可以看到电压在一个值上下波动,称为纹波。

Nick Holonyak1962年发明了第一个实用LED(美国专利3249473),被称为“发光二极管之父”。

纹波造成发光二极管亮度的闪烁。

发光二极管亮度跟所加电压成正比,当纹波电压达到最高点,亮度最大,当纹波点达到最低点,亮度最小。瞳孔在亮的环境会缩小,在暗的环境会扩大。 低频时眼部肌肉不断调节瞳孔,长期十分疲劳造成松弛,不能有效调节晶状体看远处物体时就造成近视; 高频闪烁光,使得眼部肌肉跟不上变化,强光直接射在视网膜上,造成感觉细胞受损,视网膜变性,头痛和眼睛疲劳。

输出纹波闪烁:LED电流电压是指数关系,那么电压纹波一点点变化可引起电流很大的变化。

肖克利方程描述了发光二极管电流与电压的关系:A I 是二极管电流,Is是反向饱和电流,V是二极管电压,Vt是热电压,Vt=25.85毫伏, n是理想因数,n=1~2。电流和电压是指数曲线。当电压有很小的改变,电流会有巨大变化。

4 LED的电流和电压的关系,横轴为电压,纵轴为电流。

从图3中,我们看到大多数电源有一定的电压纹波。纹波是LED灯直流电压附近的微小波动电压变化。
从图4中,我们看到当LED电压有一个小的变化从VaVb时,LED电流具有IaIb的的巨大变化。灯的亮度正比于输出功率。当你从点a或点b画一条水平线到电流轴,从点a或点b画一条垂直线到电压轴,工作点的输出功率是这两条线,电流轴和电压轴围成的长方形的面积。我们可以看到,当工作点从a点变化到b点,面积增加至少1/3。亮度增加至少1/3。如果这样的亮度变化频率低,瞳孔将跟随调整,并导致眼睛肌肉疲劳。长期造成近视。如果这样的亮度高频率变化,瞳孔跟不上,强光会伤害到视网膜。

Albert等人最近的研究工作表明:周期性的强光照射后大白鼠的研究逐渐出现视网膜变性和脉络膜新生血管。[21]

英国Essex大学,加拿大国家研究委员会,美国Northeast大学,做了LED灯闪烁的健康研究:370赫兹之间的低频闪烁可引起癫痫发作;看不见的闪烁(70赫兹)以上可引起全身乏力,头痛及视力障碍[12]

市场上的许多LED灯中含有紫外线,红外线,红色,绿色或蓝色的强烈的光,对人的眼睛有害。

关于红色,绿色和蓝色强光对眼睛影响的研究。

北京协和医院研究结果,确定波长(760nm)红光促进新生豚鼠向近视转变[13]

复旦大学发现生物测量结果表明,在绿色光中的豚鼠具备近视屈光特点[14]

位于德克萨斯州,圣安东尼奥市Northrop Grumman信息技术公司做研究收集的数据。显示在暗示:近紫外线蓝光产生眩光降低视觉性能[15]

德克萨斯西南医学中心发现强烈的蓝色光可引起黄斑变性等视力问题[16]

瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡医学院发现短波辐射(视紫红质谱),和蓝光危害(峰值在440 nm处),已被证明对光感受器和视网膜色素上皮视网膜色素上皮细胞功能产生重大影响,诱发光化学损伤和细胞死亡[17]

环境健康科学研究所得出的结论:是在大白鼠眼球中,蓝光照射促进A2E和异A2E的氧化,产生对视网膜组织有毒的的成分。这种效应部分地解释蓝光损伤视网膜和黄斑变性[18]之间的关联。蓝光导致视网膜色素上皮细胞的损伤[23]

有些开关电源带来强烈的电磁辐射比国际标准更高。强电磁辐射危害人体健康甚至造成癌症。

市场调光方式通过高频打开和关闭开关来调光产生高频闪烁光。高频率的闪烁会伤害视网膜。
LED开启时间Ton和关断的时间ToffTon+ Toff= TsTs是切换周期。在导通时间Ton内,通过LED灯的电流是Io,整个LED灯上的电压为VoLED灯的输出功率为Po = Vo*Io; 对于关断时间Toff内,通过LED灯电流是0LED灯的输出功率为0。灯的亮度与LED的平均功率成正比。平均功率P=Io*Vo*Ton/Ts),设D=Ton/ Ts时,P = IoVoD;占空比D是在LED导通时间与总开关周期时间比率。 这样亮度可以通过调节占空比D来实现,高频闪烁光。瞳孔跟不上调整,强光会伤害视网膜。
LED的波形IoVo如图5所示

5市场LED调光时的电流,电压波形

Io是通过LED的电流和VoLED上的电压;Ton是当LED点亮的时间,Toff是当LED熄灭时的时间; Ts为开关周期。

市场上也用电池作为LED电源,电池没有反馈,会带来电压变化而引起的低频亮度闪烁。低频闪烁造成眼睛疲劳和近视。

解决上述问题而采用全新设计的解决方案以消除纹波的LED灯和电池电压:在市场上,所有的LED灯有纹波。纹波导致LED灯亮度较大的变化。 低频纹波引起低频亮度变化导致瞳孔随着亮度调节,亮度高时瞳孔关小,亮度暗时瞳孔开大,眼睛肌肉不断调节疲劳而引起近视。 高频亮度变化导致瞳孔无法跟上调节,强光照射于视网膜,导致视网膜受损。

上述问题的解决方案: 1.专利技术除去低频波纹,也除去高频纹波,灯既没有低频闪烁,也没有高频闪烁。 该LED灯的亮度是恒定的,使眼睛疲劳程度最低,最大限度保护视力。 长期低频闪烁造成近视,长期高频闪烁造成眼睛疲劳和视网膜受损。

2.LED灯珠既没有红外线,也没有紫外线,蓝光成分降到安全范围。 红外线,紫外线造成白内障和视网膜黄斑病变。蓝光造成黄斑视觉变性。

本发明的光谱图,400nm~760nm,不含红外线,不含紫外线,蓝光在安全范围。 红外线光谱范围在760nm~1mm(760纳米和1毫米之间) 紫外线光谱范围在10nm~400nm(10纳米和400纳米之间)

3.滤波器保证电磁辐射低于国际标准,保证对人体安全

电磁干扰低于国际标准。

蓝线是认证机构对我们灯的电磁波测试结果,红线是国际标准,蓝线在红线以下,说 明我们电磁辐射比国际标准规定最小值还要小,对人体是安全范围。
4.不用高频开关来调光,用专利技术保证眼睛疲劳程度减小到最小
参阅www.uprtl.com
美国专利US8659238




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