光線和視覺安全

頻閃、藍光危害和以人為中心的照明

光線和視覺安全 – 每種產品都會對安全和健康產生影響,人造光也不例外。 全球標準組織和政府機構已經注意到並正在制定法規。 在這裡我們探討了與人工照明有關的一些視覺安全挑戰,以及我們可以採取緩解這些情況的一些措施。

MK350S Premium 手持式分光光譜計

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燈光安全

自熒光燈以來,我們一直對人工照明的負面影響保持謹慎。 早期的熒光燈顯示頻閃,這會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?

頻閃是光線表現出微弱的脈動或頻閃效應的地方,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。 它甚至被指責為危險設備周圍的工作效率降低和視力障礙。

由於電源線產生AC也就是交流電,因此所有燈都有可能頻閃。 現代熒光燈已經透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製造商開發了可減輕頻閃的所謂“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。

頻閃的另一個方面是“變暗”。 當您調暗燈光時,它會將切段(Phase Cuts)置於光波中,實質上是“切出”部分光以使其變暗。 即使您看不到“剪切”,它們仍在重新引入頻閃的幽靈。

MK550T Spectroradiometer

您如何檢查頻閃?

衡量頻閃的最佳方法是獲得具有頻閃指標的頻閃計。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。但是它沒有考慮波動的高度和寬度(即面積),這也是導致頻閃的因素-因此誕生了考慮到高度和寬度的頻閃指數。

Percent Flicker vs. Flicker Index

 

指標指示的頻閃量也需要評估。 IEEE PAR 1789-2015提供了準則,建議了頻閃指標的嚴重性。像MK350S Premium這樣的產品採用了這些準則,並生成圖形來顯示頻閃的嚴重程度(請參見下圖)。

Percent Flicker vs. Flicker Index

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

頻閃效應和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。 這也可以在直升機葉片中看到。

頻閃效應也適用於閃爍。 我們可以舉一個在電鋸上閃爍的燈光為例。 當旋轉的刀片上的旋轉齒的速度與光的閃爍速率同步時,可能會顯示刀片未在旋轉,而實際上卻處於危險的速度。 可以想像,這在工廠環境中可能是災難性的,許多工人在鋸子進行中和鋸子周圍執行任務。

有關頻閃的完整討論,請下載 頻閃手冊

MK550T Spectroradiometer

什麼是藍光危害?

您可能聽說過“藍光”。 藍光對您的眼睛有害,比紅光有害,這似乎違反直覺,因為您通常將藍色與“涼爽”關聯起來,將紅色與“燥熱”關聯起來。 但是,藍光具有較短的波長,並且具有更高的能量,因此術語“高能可見光(HEV)”已被用於危險量的藍光。 HEV光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。 當然,市場上有一些減輕HEV危害的產品,例如監視器的防藍光眼鏡或防藍遮蓋。

 

Anti Blue Light measures

以下是MK350S Premium光譜計的uSpectrum螢幕,該螢幕使用比較模式來測試顯示面板上從“冷”到“熱”的兩個不同設定。請注意Blue Spectrum顯著下降。

Blue Light display panel comparison

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。 有關於HEV安全的指南,尤其是EIC 62778和IEC62471。MK350Spremium使用它們來測量和評估HEV的嚴重性。

MK350S藍光危害數據(左)-RG值表示“風險組”。

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

LED無處不在,我們每天不知不覺中都暴露在高強度藍光下。在舞台音樂會上,坐在牙醫的椅子上,或者只是在晚上開車也有明亮的LED路燈。多少才算過多,隨著時間的流轉,它是否在隱約地對視網膜造成損害。在這裡,標準組織、HEV度量標準和光譜測量設備是抵抗有害藍光的重要工具。

Resources:

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。在數百萬年的進化過程中,人類隨著每天不斷升起和落下的太陽,人類已經在生理上依附於其顏色。但是隨著人工照明的出現,研究表明這些顏色圖案正在扭曲,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是視覺系統中唯一的感光器(光反應性組件)類型。現在發現了第三種類型的感光體。

這種稱為ipRGC的感光體是一種進化功能,隨著日間全天變化,它對日光色敏感。

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)。太陽落山時,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,即眼內固有的光敏性視網膜神經節細胞(ipRGC)。”

▸Human Centric Lighting 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或以人為中心的照明可確保照明有益於我們的自然生理時鐘。 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 Blue Light和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。相反的利用這種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。

Handbook Series

The Flicker Handbook

全面介紹「頻閃」:為什麼有頻閃?頻閃存在著什麼問題?如何測量頻閃以及如何避免頻閃。

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關於UPRtek

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UPRTEK參加第30屆國際擬南芥研究會議(ICAR 2019)

UPRtek中國區合作伙伴-海陞光電暨植物燈箱客戶寧波江南儀器共同出席湖北省武漢市華中大學承辦的「第30屆國際擬南芥大會(ICAR)」

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