健康照明将成为LED照明行业下一个风口?

2017-10-20 12:09 来源:中国之光网 | 整理: 浏阳之窗 | 类别:家居生活 | 参与评论

搁十几年前,多数人不会想到照明与健康还会扯上关系,而经过十几年的发展,LED照明行业已经从对光效、节能和成本的追求,上升到对光品质、光健康、光生物安全和光环境的需求。尤其是近年LED造成的蓝光危害、人体节律紊乱、人眼视网膜损害的问题日渐显现,使行业意识到健康照明的普及刻不容缓。

健康照明成市场新竞争点

近年来光照对人体健康的影响机理研究不断深入,关于光品质、健康医疗光照有太多技术和应用讨论。前两天召开的“2017国际健康照明论坛”就把视线聚焦在了“光(light)、智能(smart)、健康(health)”上,来自国内外相关领域的专家共同对健康光环境与智能照明应用等议题进行探讨与交流(详见今天最后一条微信)。

于是,不少企业开始在这个新的风口布局,诸多照明大企业争相转战健康医疗领域,并且争相打出健康照明理念,推出高品质健康照明灯具。像飞利浦、GE等都曾推出健康LED照明产品,以帮助人们尽早入睡。飞利浦更是多次开发出医院照明用的LED灯及照明系统,想要为患者提供一种减少焦虑、舒适的康复环境,同时帮助医护人员更好地完成工作。

不仅如此,一些主营健康产业的公司,也开始关注这个交叉领域。比如这家名为天圣制药的公司昨晚就宣布了两项对外投资决定,其中一项是拟用自有资金1460万元投资重庆市光遥光电科技有限公司,获得其20%的股份,从而涉足健康照明领域。据了解,光遥光电成立于2013年12月,注册资本3000万元,主营计算机、节能照明等业务。该公司在未来健康照明和节能照明(如激光照明)等领域,有很多全球领先性发现和独特研发成果,已申报激光照明专利20余项,年内还将申报80余项该领域专利。

再举个例子,目前全国各地正在开展创健康示范校园,其中就涉及到教室灯具的健康改造,其中涉及的市场及潜力相当可观。与孩子相关的还有多次引发热议的“护眼台灯”等。

健康照明的生物学基础

健康照明,通俗点讲就是通过LED照明,改善并提高人们工作、学习、生活的条件和质量,促进心理和生理健康。

1 光对人的生物效应

可分为视觉效应和非视觉效应。

(1)光的视觉效应:

可见光穿过眼睛的角膜,通过晶状体成像在视网膜上,经感光细胞转化为生理信号,视神经接收后产生视觉,从而产生对空间中物体的颜色、形状和距离的信息的判断。视觉还可以引起人们心理机理反应,这就是视觉的心理效应。

有两类视觉细胞:一类是锥状细胞,感觉光度和色彩;第二类是杆状细胞,只能感知光度,但敏感度是前者的一万倍。

日常生活中的许多现象属于光的视觉效应:

卧室、餐厅、咖啡厅,暖色光(如粉红色和浅紫色)使整个空间具有温暖、轻松的气氛,同时使人皮肤、面容显得更健康。

在夏季,蓝、绿色的光会使人感觉凉爽;而冬季,红色使人感觉到温暖。

强烈的多彩照明可以把气氛变得活跃和生动起来,增加繁华热闹的节日气氛。

现代家庭居室也常用一些红绿的装饰灯来点缀起居室和餐厅,以增加欢乐的气氛。

有些餐厅既无整体照明,也无桌上吊灯,只用柔弱的星星点点的烛光照明来烘托气氛。

(2)光的非视觉效应,ipRGC的发现:

人眼视网膜上存在第三类感光细胞-内在光敏性视网膜神经节细胞(intrinsicallyphotosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs)),负责调节机体视觉以外的非视觉效应,如管理时间的功能,协调和控制人们在不同时段里的活动节律和幅度。

这种非视觉效应也称司辰视觉效应(citopiceffects), 这就是2002年英国Brown大学的Berson,Dunn和Takao在哺乳动物中发现的,是2002年世界十大发现之一。

研究表明家鼠的非视觉效应在465nm为最大,但对人类来说,遗传学的研究表明应在480~485nm为最大(锥状细胞和杆状细胞的峰值分别为555nm和507nm)。

(3)ipRGC控制生物钟的原理:

ipRGC在人体大脑中有自己的神经传输网络,与视觉神经传输网络有很大的不同。接受光后,ipRGC产生生物电信号,传递到下丘脑(RHT),之后进入视交叉上核(SCN)和脑外神经核(PVN),最后达到松果体(Pineal)。

松果体是大脑生物钟的中枢,它会分泌褪黑素。褪黑素合成后,储存在松果体内。交感神经兴奋支配松果体细胞释放褪黑素到流动的血液中,并诱导自然睡眠,因此其是调节生理节律的一种最重要的激素。

褪黑素的分泌具有明显的昼夜节律,白天分泌受抑制,晚上分泌活跃。但交感神经的兴奋度与达到松果体的光的能量和颜色密切相关,光色和光照强度会影响褪黑素分泌和释放。

除了调节生物钟的同时,ipRGC对人体心率、血压、警觉性、活力等都产生影响,都属于光的非视觉效应。此外,光引起的生理损伤也应该归到光的非视觉效应。

2 光的生物效应的实例

这里主要列举一些非视觉效应的例子:

红、绿、蓝3种色光分别在1000 lx的照射下,对人体尿中褪黑色激素的代谢产物进行检测,结果表明对褪黑色激素的抑制率,红光很小,绿光最大,蓝光稍低。用6500 K日光色和3000 K的暖白色光在同样照度下有研究表明,前者对褪黑色激素抑制率约为暖白色的1倍。

工厂三班倒的人员中,使用蓝光照射,可以明显使身体的状态更快地适应工作需要。

光的照射会明显增加心率,波长越短越显著,年轻人比老年人明显。

Kobayashi等用3种白色光(色温为3150、5200、6800 K)进行照明试验发现,在高色温(6800 K)照明环境中,人的扩张血压(即低压)高于中、低色温的,表明前者对心脏有明显的觉醒作用。

一种称为AD病(德国一位神经科医生发现的)的早期老年痴呆症,可以用蓝光治疗:病人在每天睡觉前观察蓝光一定时间后,经过一定时时期,病情会得到明显的缓解。

蓝光波长比其他可见光短,容易透过眼球,抵达视网膜。如果温度较高,还会发生凝固效应,产生白内障。

中红外IRB(1400~3 000 nm)和远红外IRC(>3 000 nm)可被角膜、房水、晶状体、玻璃体中的水分吸收。因此,玻璃加工者、红外激光器研究者等容易患白内障眼病。

当人们准备健身时,户外的光环境比室内的光环境更容易使人兴奋起来。

健康照明指标和标准

健康照明概念提出的时间并不长,目前国内及国际上关于健康照明相关的标准仍不多。现阶段对光的健康相关的标准包括了光的色品要求(光谱、照度、频闪、眩光、光生物辐射)、测试方法、产品设计规范等。

在光生物安全标准方面,最有名的是IEC62471以及衍生出来的IEC62778,它对蓝光进行等级的划分,通过有无危害、低危害之间的具体数值检测是否安全。

光生物安全标准:

CIES 009/E:2002 Photobiological saferty of lamps and lamp systerms (IEC TR 62471)

GB/T20145-2006 灯和灯系统的光生物安全性(等同采用)

IECTR 62471-2:2009Photobiological safety of lamps and lamp systems- Part2:Guidance onmanufacturing requirements relating to non-laser optical radiation safety

GB/T30117.2-2013 灯和灯系统的光生物安全第2部分:非激光光辐射安全 相关的制造要求指南

IECTR 62778:Considers only blue light hazard ofprimary light sources and finished products:照明产品的蓝光危害

IEC TR62471系列国际标准:

IECTR 62471-2:2009 2016年10月在北京召开的IECTC76 年度会议确定修订

IECTR62471-3:2015Photobiological safety of lamps and lamp systems-Part 3: Guidance for the safeuse of intense pulsed light source equipment on humans

IECTR62471-4 Photobiological safetys and lamp systems – Part4: measuringmethod 正在制订中

IEC62471-5:2015 Photobiological safety of lamps and lamp systems – Part 5: imageprojectors

IECTR 62471-6 Photobiological safety of ultraviolet lamp products 新立项

非视觉相关技术报告及标准:

CSA发布联盟标准CSA035 基于人眼视觉生理功能的健康舒适度测试,用于评价照明产品对于人眼在视光学角度下的视觉疲劳影响——眼轴和角膜屈光影响。

在非视觉相关技术报告及标准方面,CIE(国际照明委员会)、DIN(德国标准化协会)都提出了相应的标准:

CIE158-2009 Ocular Lighting Effects on Human Physiology and Behavior

CIE 218-2016 Research Roadmap for Healthful Interior Lighting Applications

DIN SPEC 5031-100-2015 Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik - Teil 100

光学领域的辐射物理和光学技术-第100部分:通过人眼的光对人的褪黑色素影响-量、公式符号和作用光谱

DIN SPEC 67600 Technical Report "Biologically Effective Illumination - Design Guidelines"

规范包含居住空间的主南,为敬老院、养老院、培训机构、保健场所、办公室和控制室提供特定设计建议

在健康照明方面,国内最新推出了《普通照明用LED产品光辐射安全要求》和《普通照明用LED产品光辐射安全测量方法》两项国家标准。

《普通照明用LED产品光辐射安全要求》规定了普通照明用LED产品(主要发射波长为可见光(380nm~780nm))的光辐射安全要求,确立LED产品光辐射安全评估以及光辐射危害分类的一般原则。《普通照明用LED产品光辐射安全测量方法》则规定了普通照明用LED产品光辐射安全测量方法,都将于2018年2月1日起实施。

针对今年关注度最高的健康护眼台灯方面,国家近日发布了新修订的推荐性国家标准GB/T 9473-2017《读写作业台灯性能要求》,将于2018年4月1日起实施,届时将取代GB/T9473-2008。其中更为强调对健康的规定,包括:

1)足够和均匀的照度:在进行读写作业的中央区域和边缘区域,灯具的照度和照度均匀度至少要达到A级或AA级。A级即中央区域照度至少达到300lx,边缘达到150lx,AA级即中央区域照度至少达到500lx,边缘达到250lx。A级和AA级照度均匀度(最大值与最小值的比值)的要求均为不超过3;

2)灯具应有遮光性,避免眩光。读写台灯要有遮光性,当人处于坐姿的位置时,人眼观察到的所有发光部件的表面亮度不应高于2000 cd/m2;

3)色温不宜超过4000K。若高于4000K,灯具使用说明书上应有避免夜晚使用的说明;若具有色温调节功能,说明书上应提示夜晚使用时将色温调节到4000K以下;

4)防止视网膜蓝光危害。读写作业台灯的视网膜蓝光危害组别不能超过RG0。

5)控制灯具对人体的电磁辐射。评估内容包括20 kHz~10 MHz的感应电流密度和100 kHz~300 MHz的比吸收率(SAR)。

目前市场上的健康照明产品并不少,但质量参差不齐,更多是商家促销的噱头,市场较为混乱。无论是健康照明标准的建立,还是LED的光品质与健康医疗光照的研究和技术的应用,都仍需发展和完善。从另一个角度来看也意味着,目前国内外光健康产业技术及市场均处在同一个初始阶段的起跑线上,可拓展市场空间巨大。你有在关注健康照明吗?

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