诺奖新宠蓝光LED是否为“蓝祸”?

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2014-10-15
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  蓝光发光二极管(LED)近日大放光彩,日本科学家赤崎勇等因此将2014年诺贝尔物理学奖收归囊中。在LED生产第一大国的中国,这个消息也成为刺激产业的积极信号。

  回顾蓝光LED的发现之旅,在享受科技进步带来的缤纷和明亮时,它的安全性讨论也几经起伏并日趋激烈。LED是否存在蓝光危害?这种危害是一种严重的“蓝祸”,还是在人们掌控之中?

  等了30年

  早在蓝光LED发明之前,红光LED、黄光LED、绿光LED就已相继问世,为三原色之一—蓝光LED的出现,科学家们努力了30余年。

  1960年,美国学者实现了半导体发光从红外到红光的过渡,人类第一次用LED获得了可见光中的红光,但这个材料体系的带隙比较小,它最多只能发到黄光为止,根本无法发出蓝光。获得2014年诺贝尔物理学奖的三位日本科学家则攻克了材料难关。

  日本科学家赤崎勇到名古屋大学后,决定做氮化镓材料,并发现它是非常稳定的,奠定了蓝光LE D研究的整体基础,他的学生天野浩则做出了实质突破。

  华中科技大学光学工程系博士生导师吴志浩介绍,据说天野浩做实验非常用功,对没有太大进展很苦闷,而恰好有一天实验设备出现了一些故障,温度下降,冻结后又升高,材料就会长好。这个基于平时努力的意外发现在一定程度上解决了晶体材料的生长问题。

  天野浩前往日本NTT公司实习时,通过低能电子束的轰击,让氮化镓材料产生空穴,真正实现了P型的掺杂,这一成果在报道后引发研究热潮。此时,日本日亚公司的中村修二建议公司用氮化镓进行蓝光LED的研制,“产业化的临门一脚是靠他做出来的。”吴志浩评价。

  “蓝光LED的出现在照明界产生了颠覆性影响。在得到白光的拼图里,蓝光LED是最重要、最难的一块,三个科学家不光在实验室里做出来,而且找到了产业化的方法”。复旦大学电光源研究所副所长张善端分析,这是2014物理诺奖颁给蓝光LED发明人的原因。

  蓝光LED出现后,整个LED产业实现了飞跃,而中国目前是全球最大的LED灯具制造基地。据去年《半导体科技发展“十二五”专项规划》显示,到2015年,LED在中国通用照明市场的份额要达到30%。张善端预计,到2020年,在我们的生活里用到的灯具里面,LED要占到一半。

  不过,LED的日益广泛使用,伴生着“蓝光危害”的忧虑。

  橙色预警

  日常生活中,长时间使用LED灯及电脑等,眼睛通常会出现疲劳、干涩、刺痛等不适感,这其实是LED灯中的蓝光在作怪。

  清华大学电子工程系霍玉晶教授介绍,人眼对黄光和绿光很敏感,这二者需要比较低的功率照明就可以,但人眼对蓝光不敏感,需要增加功率才能看得清。

  LED灯的光源发射的是白光,但白光的形成却主要靠波长450—460nm的蓝光激发荧光粉。通常LED光源的出厂波长控制在500nm之内,一般是450—455 nm或455—460 nm,都属于辐射伤害最强的区段。而生产厂家为了追求亮度,通常会加强L E D光源的蓝光强度,人眼如果长期对视,难免受伤。

  “蓝光危害”因此成为了专指400一500nm蓝光波段,在亮度过高,眼睛长时间直视光源后可能引起视网膜光化学损伤的词汇。

  在医学研究中,蓝光会被视网膜色素上皮细胞吸收,引发自由基形成。自由基是具有很强氧化能力的一种氧,正常条件下,自由基会被人体内的抗氧化物质所吸收并随血液代谢。如果长期在含蓝光成分较多的照明环境里工作与生活,过量的高能蓝光进入人眼,就会产生过量自由基,无法被体内抗氧化物质完全消除,它们会加速视网膜黄斑部氧化,未被黄斑吸收的蓝光也会直接损伤视觉细胞。而视觉细胞死亡后是不可再生的。

  世卫组织爱眼协会2009年底曾发出橙色预警:“蓝光辐射对人类的潜在隐性威胁将远远超过苏丹红、三聚氰胺、SARS和HINI的破坏性”,并同时公布数字:在2006年至2008年3年间,因蓝光辐射每年导致全球超过3万人失明。

  中华医学会眼科学分会数据显示,在中国4 .2亿网民中,63.5%的网民因蓝光辐射有视力下降、白内障、失明等不同程度的眼疾。而美国眼科学会(AAO)2010年有文章认为,蓝光相对其他波长的光更容易对视网膜尤其黄斑造成影响,有加重年龄相关黄斑变性的倾向。

  中山大学中山眼科中心主任医师何明光教授表示,蓝光对人眼的影响在业内被称为“蓝祸”。而美国眼科学会的文章还显示,蓝光会抑制褪黑素的分泌。褪黑素是调节昼夜节律的激素之一,深夜暴露于蓝光容易扰乱昼夜节律。

  “从医学角度,许多前沿研究在关注蓝光对人眼影响”,复旦大学眼耳鼻喉科医院眼科副主任、视光学与斜弱视学科主任周行涛介绍说,新加坡国立眼科中心最近有实验研究表明,用红色和蓝色不同波长的光,红光更容易诱发屈光度变大,也就是导致近视,而蓝光可以让屈光度变小。也有实验用鸡得到证实,蓝光可以让近视朝远视的方向发展。

  安全标准

  “无论哪种光,目视超过一定时长和过强的亮度都有不好的影响,所以蓝光达到怎样的水平很重要。”周行涛提醒。

  国家电光源质量监督检验中心(上海)曾在去年年初分析了27个LED光源和灯具样品,检测结论认为,蓝光危害是指当蓝光辐亮度达到标准规定的2类或者3类时,会在较短的时间或瞬间对人眼造成的伤害。

  而在普通情况下室内只能使用蓝光危害分类在1类及以下的LED照明产品。对于糖尿病人和光敏药物影响的人或者婴幼儿直视LED灯的情况,则应该用无危害的LED照明产品。而扩散板可以将灯具的亮度降低一个数量级,对减轻蓝光危害有明显的作用。

  这次检测的参与者曾建议,政府部门应对室内用LED照明产品开展专项的风险监测。

  目前我国LED产业的生产标准和国际同步,光生物安全标准也是与国际标准等同的,都是采用IEC(国际电工委员会)的标准。但复旦大学电光源研究所副所长张善端提醒说,现行标准的伤害测定是依据成年人的体质得出来的,对于儿童、尤其是婴儿,考虑得太少。比如婴儿的晶状体的透过率在蓝光部分,要比成人高1倍以上,限制值就要降低到成人的一半以下。

  湖北省人民医院主任医师、武汉大学眼科学副教授陈长征也认为,无须刻意躲避蓝光LE D,但婴幼儿等特殊人群需要做好防护。

  张善端去年完成各种光源的蓝光危害测试和评估实验显示,亮度是产生蓝光危害最重要的因素,对于色温低于6500K的白光光源,只要其亮度不超过10万坎德拉每平方米,或照度不超过1000勒克斯,就是完全安全的。他透露,目前涉及婴幼儿的蓝光标准尚未公布,但正在制定之中。


来源:南方都市报            责任编辑:赵晨
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