光與視覺安全

頻閃,藍光危害與 HCL(人因照明)

每一個產品都會對安全和健康產生影響,人造光源也不例外。 全球標準組織和政府機構已經注意到這些問題並且正在制定相關法規。 在這裡,我們會探討一些人工照明與視覺安全相關的挑戰,以及我們可以採取哪些措施來緩解這些情況。

MK350S Premium 手持分光式光譜儀

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光的安全性

自從使用螢光燈以來,我們一直對人工照明的負面影響保持謹慎的態度。 早期的螢光燈存在著頻閃的問題,這與許多健康的問題有關。 現在,隨著 LED照明的普遍,新舊問題再次出現,我們必須更加努力解決這些問題。

  • 頻閃
  • 藍光危害
  • HCL(人因照明)

什麼是頻閃?

頻閃是光源表現出微弱的脈動或頻閃效應的地方,這是人眼幾乎看不到。 然而,它牽涉到許多問題,包括偏頭痛,疲勞甚至癲癇發作。 它甚至被指責為圍繞著人類的危險的設備,降低我們的工作效率和損害我們的視力。

所有燈具都有發生頻閃的潛在問題,這是因為我們的電源使用的是 AC 也就是交流電。 現代的螢光燈已經通過一種稱為電子整流器的技術或多或少地解決了這個問題。

隨著LED燈的出現,我們再度重視頻閃。 因此,LED製造商開發了可以減輕頻閃的 “驅動器”。 但是,並不是所有的燈都是一樣的,它們的驅動器也不一樣,因此您仍然可以察覺到 LED燈的頻閃問題。

頻閃的另一個方面是 “調光”。 當您調暗燈光時,它會將光波切成段(Phase Cuts),實質上是 “切出” 部分光以使其變暗。 即使您看不到 “剪切” 的動作,它們卻在重新引入頻閃這個幽靈。

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您如何檢查頻閃?

衡量頻閃的最佳方法是買一個擁有頻閃測量指標的頻閃計。 頻閃指標包括 “頻閃百分比” 和 “頻閃指數”。 “頻閃百分比” 是有史以來的第一個測量頻閃的指標,它測量了波谷和最大波峰(垂直方向)之間的比例差。 但是,它沒有考慮到波動的高度和寬度(即面積),這也是導致頻閃的因素 – 因此,考慮到高度和寬度的頻閃指數。

頻閃百分比 vs. 頻閃指數

基本上,這兩個指標的數值越高,頻閃的嚴重程度就越高。

測量指標裡的頻閃量也需要被評估。 IEEE PAR 1789-2015 提供了準則,建議了頻閃指標的嚴重性。 MK350S Premium 產品採用了這些準則,並繪製成圖形以顯示頻閃的嚴重程度(請參見下圖)。

頻閃百分比 vs. 頻閃指數

有一些組織製定了測量頻閃的標準,例如IEEE,能源之星或IEC。 美國州政府機構也正在認真看待頻閃,並提供自己的指導方針。

頻閃效應 與 SVM

頻閃效應可以看作是電影中的 “車輪” 效果,在移動的貨車上,車輪的輻條似乎減速、停止甚至逆時針旋轉。 這樣的情況也可以在直升機葉片中看到。

頻閃效應也適用於光源的頻閃問題。 我們可以舉一個在電鋸上方正發生著頻閃的燈光為例。 當旋轉的刀片上的旋轉齒的速度與光的頻閃速率同步時,刀片可能會看起來沒有在轉動,實際上卻處於危險的速度。 您可以想像,在工廠環境中潛在著災難的因素,許多工人正在轉動的鋸子和它們的周圍工作著。

SVM 這個測量指標即是測量頻閃效應。 UPRtek 產品支援頻閃測量。 隨著 SVM 數值的增加,頻閃效應的嚴重性或可見性也會增加。

 

MK550T Spectroradiometer

有關頻閃的完整討論,請下載 頻閃手冊

什麼是藍光危害?

您可能聽說過 “藍光”。 藍光對您的眼睛有害,比紅光的危害更多,這似乎違反直覺,因為我們通常會將藍色與 “涼爽” 聯結,將紅色與 “燥熱” 關想在一起。 然而,藍光具有較短的波長,並且具有更高的能量。 因此,HEV 這個術語 “高能可見光” 已被採用於藍光的危險量。 HEV 光源 與白內障和黃斑部病變有關。

太陽會發出大量藍光,LED照明和平板顯示器也會發出藍光。 藍光的距離和暴露時間也是重要因素。 當然,市面上也有一些可以減輕 HEV 危害的產品,例如防藍光眼鏡,或者螢幕的防藍光保護貼。

抗藍光保護

以下是 MK350S Premium 光譜計連接 uSpectrum 軟體的畫面。 該畫面在比較模式中測試螢幕面板從 “冷” 到 “熱” 的兩個不同設定。 請注意藍色的光譜有顯著的下降。

您如何測量藍光危害(BLH)?

具有 “藍光危害” 指標的光譜計可以提供有關HEV的照明訊息。 關於HEV安全的指南,可以留意 EIC 62778 和 IEC62471。 MK350S Premium 使用它們來測量與評估 HEV 的嚴重性。

MK350S Premium 藍光危害數據(左)- RG值表示 “風險組”。

Eb 與 Kbv 是研究人員用來評估光存在著危害生物的藍光其光度數量的 BLH(藍光危害)指標。 它們用於取得 “風險組” 評估。

LED 無處不在,我們每天在不知不覺之中暴露於高強度的藍光下,在舞台音樂會上,坐在牙醫的椅子上,或者在晚上單純的開著車也有明亮的 LED路燈。 多少才算過多?隨著時間的流逝,它是否隱約地對我們的視網膜造成損害。 標準組織、HEV度量標準與光譜測量設備是抵抗有害藍光的重要工具。

資料來源:

https://www.ledsmagazine.com/smart-lighting-iot/smart-cities/article/16695906/risk-group-determination-characterizes-photobiological-safety-in-led-lighting-magazine

https://www.researchgate.net/publication/282437539_Blue_Light_Hazard_and_Risk_Group_Classification_of_8_W_LED_Tubes_Replacing_Fluorescent_Tubes_through_Optical_Radiation_Measurements

https://www.energex.com.au/__data/assets/pdf_file/0004/757174/Blue-light-hazards-report-March-2019.pdf

什麼是HCL(人因照明)?

近年來,人們越來越關注日光如何影響我們的行為。 在數百萬年的演化過程中,人類在生理上跟隨著太陽的顏色,每天不斷起床工作和躺下休息。 但是,隨著人工照明的出現,研究表明這些顏色模式正在扭曲,從而導致諸如失眠和疲勞之類的行為問題。

我們曾經認為桿和錐狀細胞是視覺系統中唯一的感光器(光反應性組件)類型。 現在,第三種類型的感光體被發現了。

這稱為 ipRGC 感光體,它是一種進化功能,隨著整天的日光變化,它對日光敏感。

隨著太陽的升起,較冷的藍光會導致 ipRGC 受體啟動機制來關閉荷爾蒙,以供休息/睡眠(即褪黑激素),並鼓勵喚醒荷爾蒙(即多巴胺,皮質醇,血清素)。 太陽下山時,顏色變成溫暖的橙色/黃色,這會促進褪黑激素分泌,以供休息和睡眠。

“在本世紀初,人們發現了第三種光感受器,即眼內一直存在的光敏性視網膜神經節細胞(ipRGC)。”

▸Human Centric Lighting (HCL) by Lighting Manufacturer

破壞我們的晝夜節律

當這些晝夜節律模式被破壞時,我們自然的喚醒和睡眠習慣也將隨之改變。 隨著人造燈的出現,當我們應該準備休息並最終進入睡眠狀態時,頭頂燈,手機和顯示面板發出的午後/傍晚藍光會錯誤地觸發喚醒呼叫。 這些破壞會導致失眠、疲勞和全身不適,這還不包括許多其他與荷爾蒙有關的疾病。

HCL 或者 以人為中心的照明可以確保照明對我們的自然生理時鐘有益處。 實際上,人因照明的目標是模仿全天的太陽顏色。

 

測量 HCL

根據 WELL 建築標準(V1)和 CIE TN 003-2015,有一些衡量 HCL 的指標。 下圖顯示了 MK350S Premium 藍光與 HCL 指標。

 

HCL 的度量標準(右上)代表與視網膜中某些光色素相關的某些波長的光量(請參閱下文)。 由於光被光致色素吸收,會在我們的體內產生某些生理變化。 最著名的是“褪黑素照度”(Melanopic Lux),它代表 480nm 處光度的光度,它將影響黑色素(以調節我們的晝夜節律週期而聞名)。

HCL是照明和生理學方面令人振奮的進步。 我們發現光會不利地影響我們的荷爾蒙和行為活動。 反之,利用這個新發現的知識為我們帶來有益的新機會。 那就是使用光作為一種治療方式。 這就需要適當的光譜評估和定量光測量。

想了解更多 “在黑色素年紀測量和使用光” 訊息 Trends in Neurosciences

健康、安全的照明

照明並非沒有安全問題,而且隨著時間的流逝會導致延伸性問題,包括視覺退化和行為問題。 照明組織甚至政府機構都在通過法規和準則來應對這些問題。 測光裝置可幫助您避免冒著危險,而能獲得準確數據和評估不安全的照明。

手冊系列

頻閃手冊

您需要了解關於頻閃的所有信息都在這裡,頻閃是一個不容易察覺但嚴重的照明問題,在醫院、辦公室、圖書館等公共場所中影響著我們的視覺安全。

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關於群燿

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UPRtek(成立於2010年)是儀器製造商,致力於研發高精度的手持式光源測量儀器,其產品項目包括手持式分光光譜計、植物照明檢測計和輝度計…等等。

UPRtek的總部、研發和製造單位皆位於台灣,並通過我們認可的全球經銷商行銷全球

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公告

使用 LED 或螢光燈的醫療場所

什麼是光譜儀、分光光度計、分光輝度計/ 輻射計?

光譜儀、分光光度計、分光輝度計/ 輻射計是三種常見的光譜測量設備, 然而,這些名稱經常被互換使用並因而導致誤解。因此,我們覺得有必要在這篇文章中討論這些設備及其名稱之間的區別,協助讀者們釐清觀念。

▸ 光譜儀 vs 分光光度計 vs 分光輝度計/ 輻射計