LEDライトの青い光は目を傷つけることができますか?
LEDランプは、白熱灯、蛍光灯、省エネランプの後の新しいタイプの光源です。発光効率は高いですが、その発光原理やスペクトル特性を理解していない人も多く、発する光が目を傷つけるのではないかと心配することは避けられません。
3色LED
スペクトルの面では、LEDが発する光は、従来の白熱灯や蛍光灯が発する光とは大きく異なります。いわゆる「スペクトル」とは、物体が発する光が「虹」に相当することを意味します。
従来の白熱灯や蛍光灯が発する光は、太陽光と同じ「赤、オレンジ、黄、緑、青、青、紫」の7色です。
しかし、一般的なLEDが発する光は「RGB」の3色しかなく、Rは赤色、つまり赤色光を意味します。Gは緑色を意味し、緑色の光です。Bは青を意味し、青い光です。
これら3色のLEDのうち、400nm~500nmの「青色LED」が最も重要かつ最も基本的なものです。
ブルーライトの特産品
青い光はどこにありますか?
上のこの「虹」の画像を見てください。左から右に、それらは紫外線、可視、赤外線です。可視光の波長範囲は400ナノメートルから700ナノメートルの間であり、400ナノメートルから500ナノメートルまでの波長範囲は青色であるため、この帯域を青色光と呼ぶ。
光の基本単位は光子と呼ばれます。光子の波長は周波数に反比例します。青色光の波長は短いので、周波数が高いです。アインシュタインとプランクの光量子エネルギーの計算式によると、光子のエネルギーはプランク定数と光子の周波数の積に等しいので、青色光の光子エネルギーも赤色光や緑色光の光子エネルギーよりも高いことがわかります。これにより、青色光を使用して、青色光によって「励起」できる黄色光など、他の色の光を「励起」することができます。
青色LED技術はかつてノーベル物理学賞を受賞しました
青色LED技術は1998年に開発され、この技術は2014年にノーベル物理学賞を受賞しました。この背の高い青色LEDは、GaNチップをイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)でカプセル化することによって作られています。GaNチップは青色光を放出し、波長λは465nmに等しく、波長帯域幅は約30nmである。
白色LEDはどのように白色光を発するのですか?
では、家庭の白色光LEDはどのようにして白色光を生成するのでしょうか?前述のように、青色光子は高いエネルギーを有するので、蛍光を励起するために使用することができる。一般に、青色LEDで発生した青色光は、蛍光粉末に当たって黄色光を生成するために使用されます(蛍光ランプの原理と同様に、蛍光灯の光は蛍光管の内壁に蛍光粉末に当たる紫外線によって放出されます)。黄色い光が青い光で励起された後、それらは一緒にLEDから放出され、白い光を見たかのように感じるでしょう。実際、これは青と黄色が混ざり合った複合光にすぎません。
類推しましょう。ブルーレイは「母親」であり、黄光は「息子」です。母と息子は「ホワイトライト」と呼ばれるひとり親家庭を形成します。
この原理のために、白色LEDの輝度を改善するために、多くの製造業者は青色光の強度を直接増加させるので、黄色光もそれに応じて増加し、最終的に形成された白色光の輝度も増加する。「青色光過剰」問題の説明。
LED光スペクトルの実用的な測定
下図は、さまざまな種類の白色LEDの測定スペクトルです。400nmと500nmの間の「青色光」は強いピークを持っていることがわかります。
これは、白色光を発するように見えるLEDが、実際にはそのスペクトルに強い青色光成分を含むことを意味します。
網膜に対する青色光の影響
では、青色光は白色LEDの「母」なのだから、目は青色光についてどう感じるのだろうか。
人間の目で光を受けるために使用される組織は網膜と呼ばれます。光源の400~500nmの青色光帯の明るさが高すぎると、光源を長時間直接見た後に網膜に光化学的損傷を与える可能性があります。この損傷は、主に視覚視細胞において青色光が視覚色素と直接反応することによる損傷と、網膜色素上皮細胞において青色光がリポフスチンと反応することによる損傷の2つに分けられる。これらの光化学反応は、多数の細胞傷害性フリーラジカルを生成し、網膜細胞の正常な成長および働きを破壊する。
また、青色光の害を別の角度から考えることもできます。なぜ人間の目は青色LEDが発する「過剰な青色光」を受け入れることができないのでしょうか?人類は太陽系で進化したため、ウィーンの黒体放射の変位法則によると、太陽の表面温度を通る太陽光の中心波長は約550nmと計算でき、青色LEDの中心波長は太陽からずれている465nmです。光の中心波長なので、進化論的な観点から見ると、私たちの人間の目は「過剰な」青い光を受け入れることができません。
生活における過剰なLED青色光の検出基準
一般的に言って、国家品質検査に合格した通常の製造業者の製品には、過度の青色光の隠れた危険はありません。しかし、LEDランプのいくつかのメーカーは、青色光の強度を制御することに注意を払っていません。彼らが生成するLEDランプの青色光は「過剰」であり、目に青色光放射損傷があります。
ユバ、フラットパネルモニター、LEDネオンライト、蛍光灯、液晶モニター、iPad、大画面携帯電話など、人生には青色光を発することができる多くの光源があります。青色光が「過剰」の場合、網膜に影響を与えるので、目で光源を直接見ないようにし、使用時間に注意を払い、目を閉じて20〜30分ごとに休憩を取る必要があります。
購入したLEDライトやその他の電化製品の「過剰な青色光」の問題を心配している場合は、「中華人民共和国の国家規格GB / T 20145-2006 / CIE S 009 / E:2002(ランプおよびランプシステムの光生物学的安全性)」に従って、LEDランプの青色光が過剰であるかどうかを判断できます - この規格は、青色光の光束の上限を特定のものに与えます空間角度。(具体的な規格の内容はここでは詳しく記載しておりませんので、興味のある方はご自身でご確認いただけます。
しかし、市場に出回っているLEDランプでは、LEDの青色光の過剰をどう判断するかは複雑な問題です。例えば、下の写真のLEDライトは、それによって発表された「電圧と周波数」から、電圧と周波数が電気的なインジケータであり、青色光が光学インジケータであるため、青色光が過剰であるかどうかを計算することは不可能です。それが主張する「光束」は光学インジケータですが、それは青色光の光束ではなく、白色光の全光束のみであるため、このランプが過剰な青色光であるかどうかを一般消費者が判断することは困難です。
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