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低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

2021-01-20  托尼虎

低蓝光显示正受到越来越多的关注。IPhone在2016年IOS9.3里就增加了“降低蓝光”选项;小米在2019年发布的小米9采用了OLED屏,号称可以有效降低蓝光伤害;Dell在2019年发布的AlienwareG7和XPS 13产品也宣布通过了德国TUV的低蓝光认证;2020年5月TUV和Eyesafe携一众面板厂,推出了新一代的EyeSafe低蓝光标准和产品。

低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

但是,随着低蓝光产品热度的升高,关于低蓝光产品质疑也越来越多。它到底是不是智商税?它到底是否能对人眼有帮助?它到底是否只是商家的营销噱头?

今天小编就带大家一起,围绕如下4个问题,抽丝剥茧,刨根问底,让你只低蓝光,不低智商。

1.什么是蓝光?

2.什么是蓝光伤害?

3.降低蓝光伤害的方法是什么?

4.如何选择低蓝光产品?


  1. 什么是蓝光伤害?

话说1665年的一个午后,虽然黑死病正在整个欧洲肆虐,但是并不妨碍在牛顿的故乡沃尔索斯普阳光明媚。一束强烈阳光从牛顿的窗户照射进它的房间,通过他刚刚打磨好的三棱镜,一束白光竟然分成了赤橙黄绿青蓝紫一条彩色光带,牛顿将这种现象称为“色散”,而将色散得到的彩色光带称为“光谱”。这道光谱也从此拉开了色彩学的大幕。

低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

下面这个光谱按照波长从小到大列出所有的射线。每一个波段都有它独有的作用:γ射线用于CT, x-ray则用于X光片,UV光可用于杀菌,红外线用于热成像和加热,毫米波则用于现在最热的5G通讯。其中380nm-760nm波段被称为可见光区,被用于显示。因为只有这部分波段是人眼可以看到的,其他波段是人眼不可见的。

低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

可见光部分的光之所以能够被人眼看到,且显示出不同的颜色是因为这部分光拥有特定的波长。波长的本质是能量(E=hc/λ,其中h和c是普朗克常数和光速,都是常数)。所以人眼感受到颜色的过程,其实就是一定能量的光量子刺激人眼的感光细胞,将其转换成相应的电信号,然后神经节细胞将视网膜处理后的视觉信息编码为神经冲动传输到大脑,经过大脑皮层的处理产生不同颜色感受的过程。

所以,可以看到在400nm-500nm波段的光,可以刺激人眼,让大脑感觉到它是蓝色的,所以这一波段的光被称为“蓝光”。


2.什么是蓝光伤害?

既然蓝光和其他所有光一样,都是大自然的恩赐,为什么偏偏蓝光就有伤害呢?

其实UV光也会导致角膜炎、白内障,红外线也会造成角膜灼伤。只是显示设备输出光谱主要是可见光,而可见光里只有蓝光伤害比较突出,才使蓝光伤害“声名远播”。

蓝光伤害首次提出是在1966年。Nell等人发现蓝光照射可以引起视网膜细胞的损伤,导致视力下降甚至丧失。其中,波长400-460纳米之间的短波蓝光对视网膜的危害程度最大。在其后的几十年里,各种生物、医学、光学等机构都在孜孜不倦地研究蓝光伤害及其伤害机理。

在网上还有诸如“世界卫生组织WHO爱眼协会在2008年就已经发出报告,因为蓝光辐射每年会导致全球30000人失明”。该协会并在2009年底发出橙色警告:“蓝光辐射对人类的潜在威胁将远远超过苏丹红、三聚氰胺、非典、HINI的破坏性,无形中吞噬人的双眼”这样的言论。其实这个完全是假新闻。所谓的“爱眼协会”到底如何证明30000人失明的原因是蓝光?而且后来也有人发现WHO下面根本就没有所谓的爱眼协会。这完全是某些商家杜撰的博眼球的软文。

作为一个严谨的小编,我只摘取来自正规论文的数据进行论证,数据来源见文后:

1)高能短波蓝光进入视网膜后,引发视网膜感光能力大幅提升,当视网膜捕获的光子达到一定的量之后,细胞开始死亡,从而造成视网膜损伤。【1】

2)脂褐素是视网膜色素上皮细胞在衰老过程中逐渐积累的一种棕黄色具有自发荧光特性的脂质蛋白聚合物,其激发光谱峰值约在440nm左右,主要对可见光中的蓝光具有强烈的吸收特性。它可导致单态氧等自由基产生,也是导致黄斑变性的重要原因。【2】

3)视网膜光感细胞受蓝光刺激,启动光氧化机制,发生光氧化反应,产生大量的活性氧,进而诱导线粒体膨大,产生大量的自由基,引起细胞色素C从内膜脱落并流失到细胞质中,产生半胱天冬酶活化等现象,从而诱发细胞凋亡。【3】

4)线粒体电子呼吸链可以吸收410-440nm蓝光,活性氧的迅速增多,同时引发p38等通路的激活,进而导致细胞凋亡。【4】

5)……

低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

好吧,我看到了你一脸懵逼的表情,就不再罗列。简单记住一句话就行“科学发现蓝光真的有伤害”。

然而,俗语有云“凡是不谈剂量只谈毒性的行为,都是在耍流氓”。而中华人民共和国1979年版《中国刑法》第160条规定“流氓罪要处以七年以下有期徒刑、拘役或者管制”。所以即使有科学撑腰,我依旧不敢“耍流氓”的。我必须用剂量来论证蓝光的毒性。

我们知道,影响一个人视力和眼睛健康的因素非常多,而且是一个长期的影响结果,其实很难从临床上排除其他因素,找到蓝光伤害和眼睛健康的直接关系。所以我们要站在一个更宏观的维度,从人类的进化来看待这个问题,人类历史上使用的光源依次是太阳、白炽灯、荧光灯和LED,而LED就是现在液晶显示常用的光源。在这四种光源中,我们看到蓝光能量占比依次是28%、4%、23%和32%。换句话说,人类进化的800万年里,人眼接受最多的是太阳光,而后是蓝光比例较少的白炽灯和荧光灯,而我们这一代人类正在使用历史上蓝光伤害最严重的光源。人类的眼睛是否能够接受这一伤害增加?是否一定会引起病变?我们不得而知。但是可以肯定的是,如果可以减少这部分蓝光伤害,低于太阳光的水平。一定对人们有好处。

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特别现在是“屏幕使用低龄化”现象尤其突出,3-5岁的小朋友就开始使用手机、平板电脑、电视等设备。他们的视觉系统正在生长发育中,你是否放心让他宝贵而脆弱的双眼暴露在人类进化史上从未有过的高强度蓝光伤害之中?

另一项佐证来自于中国的国家标准《灯和灯系统的光生物安全性GB/T 20145》,美国、欧盟也有相同的标准。这项标准明确认了不同波长的光的蓝光伤害强度,其中380nm-500nm波段的光都会产生蓝光伤害,其中415nm-455nm波段的光伤害强度>0.8,波长大于455nm的光的蓝光伤害强度就迅速下降。

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3.降低蓝光伤害的方法是什么?

既然380nm-500nm的光都有蓝光伤害,而且415nm-455nm的波段伤害尤其严重,罪行明确、证据确凿,那就很好办了。从显示器到眼睛之前,所有可以减少这部分光的方法其实都是有效的低蓝光保护措施。例如现在显示器里用软件条件的低蓝光模式,或者硬件低蓝光,或者贴附低蓝光薄膜,或者佩戴低蓝光眼镜,甚至闭上眼睛不看显示屏,都是有效的降低蓝光伤害的方法。

低蓝光显示到底是健康守护者还是智商税—上下篇

但是从蓝光显示的源头----显示屏上来解决这个问题,肯定是最佳方案。而显示器实现低蓝光有如下三种主要方案:

A.软件法: 用软件将显示屏像素中的蓝色像素的输出亮度调低。这样380nm-500nm波段的光都会减少,蓝光伤害就会降低,在显示器的光谱检测中蓝色光谱的波峰就会降低。某些用软件实现低蓝光的手机、显示器都采用这种方法。这种方法优点是成本上升几乎是零,缺点就是低蓝光模式下画面发黄。

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B.薄膜法: 在显示屏前面贴一张低蓝光薄膜,某些厂商号称该薄膜可以精准吸收415nm-455nm的蓝光可以更加有效地降低蓝光伤害。下图就展示了最为理想的薄膜的效果,但是,往往“理想很丰满,现实很骨感”,你们都懂的。

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C.光源法:将原本中心波长是445nm的LED换成中心波长是460nm的LED, 造成蓝光整体输出不减,但是415nm-455nm波段减少的局面。这样既可以精准地降低蓝光伤害较强的部分,又对于蓝光色彩输出影响较小。是业内公认的最佳低蓝光方案。

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其实,可以看到降低蓝光伤害是一个一维简单问题,只要尽量多的减少蓝光输出,特别是减少415-455nm波段的蓝光输出,就可以实现低蓝光的目标。但是在实际产品设计中,这绝对不是一个一维问题。采用软件法和薄膜法都会造成画面发黄,有如下图,本来情况万里的祈年殿陡然间进入了沙尘暴模式,这显然不是消费者愿意看到的画面。所以低蓝光产品的难点是如何在低蓝光伤害的前提下,确保良好的显示质量,这才是众多科技公司苦苦追寻的目标。

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4.如何选择低蓝光产品?

如果你只是简单地追求降低蓝光伤害,那么市面上所有号称能降低蓝光伤害的产品其实或多或少都可以实现。再不济,你把自己的显示设备的亮度调低,也是可以的。

相信看到这里的读者,都是追求生活品质的人。在获得低蓝光以后,还会考虑三个问题

A.蓝光伤害多低可以接受?

B.如何确保在低蓝光水平上,显示品质不降低?

C.作为普通消费者,我该如何判别低蓝光的有效性和显示品质得以确保?

其实蓝光伤害肯定越低越好。但是我们无法只看没有蓝色的内容,而且更加精准地减小蓝光伤害,必须付出更多的成本。所以,A问题只能是在“蓝光伤害低”、“显示品质良好”、“成本尚可接受”三者之间达到一个平衡。

对于上节所提到的软件法和薄膜法几乎没有办法在画面黄偏以后,改善画面品质的。因为它没有办法从其他地方获取更多的低伤害蓝光。所以业内大多采用“光源法”,红移LED的中心波长,然后再以该LED为核心,修改显示装置的光学系统,使其颜色保持正常,从而确保显示品质。

至于第三个问题,TUV和VDE等第三方国际认证机构提供产品认证,并且在产品上会贴上他们的标签,为该产品背书。而最新TUV所发布的EyeSafe认证,相比之前的认证更加完整合理。它规定有害蓝光在蓝光中的占比要<50%, 蓝光伤害因子<0.085, 色温在5500K-7000K, 色域≥72% NTSC。基本上达到了显示品质不降低,蓝光伤害创新低的目的。请认准如何TUV和eyesafe认证。

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当然,要保护眼睛,除了选择合适的显示装置,更需要良好的生活习惯,减少观看显示设备的时间,保持正确坐姿,多做户外运动,均衡饮食。低蓝光显示,只是在不得已时,最后一道防线上个的健康守护者。


参考文献:

[1]【Okuno T et al., 2008】Okuno T, Hazards of solar blue light[J]. Applied Optics, 2008, 47(16):2988-2992.

[2]【Dan R et al., 2006】Dan R and Dan R, Artificial Lighting and the Blue Light Hazard (The Facts About Lighting and Vision)[J]. Volume, 2006, 69: 233–235.

[3]【Roberts D et al., 2009】Roberts D, Director F and Quotes R, The Blue Light Hazard[J]. Mdsupport Org, 2009.

[4]【Davies et al., 2008】Davies. Genesis, phototoxicity and degradation of retinal lipofuscin[D]. Cardiff University, 2008.

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