徐代升：健康照明光环境相关问题探讨

随着新一代照明光源LED光源技术和照明控制技术的进步，现代照明早就不在只关注照亮环境了，而是朝着关注照明对人们健康的影响发展了。如何通过照明来构建健康、舒适的光环境，已成为民生关注的热点问题，2016年欧洲照明组织发布2025年战略发展图路线，明确“以人为本的照明”作为今后照明发展的核心。

健康照明是通过照明，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，因此构建健康的照明光环境是健康照明基础。鉴于LED照明光源的诸多优点，尤其是其可控性好这一点，使它必将成为构建健康照明光环境的主要光源。要用LED照明光源构建健康照明光环境，必须先明确健康照明光环境是怎样的?在此笔者发表一点自己的浅见，就相关问题进行一些探讨。

1、健康光环境光源的光谱组成

人类进化的历史长河中，一直沐浴在太阳光里。图1给出了大气层外及海平面太阳光谱分布示意，从图中我们可以看出，太阳光谱主要包括紫外、可见及红外(780nm~1mm)光谱。大气层外太阳全部辐射能中，波长在150nm～4000nm之间的占99%以上，可见光区占太阳辐射总能量的约50%，红外区占约43%，紫外区的太阳辐射能较少，只占总量的约7%。在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为295nm～2500nm。短于295nm和大于2500nm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，已基本不能到达地面。

图1 大气层外及海平面太阳光谱辐照度分布

人类在长期的进化过程中，已经适应和习惯了太阳光谱的照射，因此对人及自然界生物来说，太阳光谱是最健康的光谱。太阳光谱中，紫外光具有杀菌消毒的作用，可以杀灭螨虫等微生物或病原体，促进维生素D合成，对佝偻病和软骨症有预防和治疗作用，还能预防老年人骨质疏松症，有消炎止痛、促进局部血液循环、调节免疫力等作用;红外光在人体组织代谢、血液循环、人体免疫功能增强等方面具有很好的治疗作用;同时对于肌肉痉挛、肌肉劳损、软组织损伤、身体组织消肿有治疗作用;可见光让我们感知五彩斑斓、色彩缤纷的大千世界，是视觉盛宴、精神愉悦的媒介。因此用人造光源LED来构建健康照明光环境，自然组成健康照明光环境的光谱成分应与太阳光谱一致。

就正常人而言普通的人造(特别是密闭的空间)健康照明光环境的光谱应与太阳光谱一致，但对于特殊人群，譬如小孩、老人、病人等室内活动空间，光环境中是不是要有太阳光谱里没有的光谱、还是要去掉太阳里的某些光谱，才是最健康的照明光环境，这些都值得进一步研究。

2、健康光环境光源的光谱密度

希望健康照明光环境与太阳光谱尽可能一致，但还必须对光谱密度进行控制，无论紫外光还是红外光，太强都会对人体有害，可见光太强至少会造成眩光，也叫人不舒服。

2.1 强紫外光照射引起的危害

紫外光照射主要引起光化学反应和光免疫学反应，长波紫外线对人体健康的影响主要是皮肤、眼睛、免疫系统。

　　对皮肤的影响。UV-A激活已存在于上部皮肤细胞中的黑色素，UV-A渗透到更深的皮肤层，结缔组织和血管等受到影响，UV-A使得皮肤逐渐失去弹性并开始起皱，导致过早衰老。最近的研究强烈地表明它可能会促进皮肤癌的发展，初步认为UVA会增加细胞内的氧化应激。黑色素瘤是最严重的皮肤癌，是15-29岁群体中最常见的癌症之一，虽然黑色素瘤约占皮肤癌病例的3%，但它导致超过75%的皮肤癌患者死亡。强紫外光照射对皮肤危害如图2所示。

　　图2 强紫外光照射对皮肤的危害

　　对眼睛损害。眼睛占全身经常接触光的表面积不到2%，是唯一可以让UV-A深入人体的器官。UV-A可以引起黄斑病变、光角膜炎和光合结膜炎，光角膜炎是角膜的炎症，而光结膜炎是指结膜的炎症。

　　对免疫系统的影响。迄今为止的大多数实验都集中在UVB上，因为它似乎比UVA更有效的引起免疫调节，然而，近几年医学研究对UVA对免疫系统的影响研究一直在增加，有研究表明，过量的UV-A会抑制免疫系统功能。UV-A辐射被皮肤中的分子吸收，将导致免疫系统的一些关键分子和细胞的分布和活动发生变化，通过细胞和抗体改变免疫反应的平衡可能会降低身体抵御某些疾病的能力。人和动物免疫系统能力下降，表现为容易患各种疾病。

　　2.2 强可见光照射引起的危害

　　照射可见光太强至少会造成眩光，叫人不舒服。可见光波段对人体健康的影响主要是指高能可见光(HEV)，即波长在400-490nm范围的蓝光，他会产生对人眼视网膜的损伤，医学上把HEV称为蓝光危害(BLH)。

　　长期在HEV照明环境中，有一些个体会引起不可逆的视觉细胞损伤，老年后增加黄斑病变的风险，黄斑病变使人失去视力能力，因是不可逆转的病变，将无法治疗。图3给出了蓝光危害致视觉细胞损伤引起黄斑病变情形。

　　图3 蓝光危害致视觉细胞损伤引起黄斑病变

　　2.3 强红外光照射引起的危害

　　近红外光照射让人体并没有明显发热的感觉，许多人甚至感觉不到发热，这使得近红外线对眼睛和皮肤等敏感组织特别危险。人的眼睛无法检测到近红外线，因此，不会发生眨眼或闭眼帮助预防或减少伤害。人长时间在这种含有近红外线光谱下工作，近红外线会提高了眼睛的内部温度，不断“烘烤”着人眼。

　　医学研究表明，长时间接触红外线会导致晶状体，角膜和视网膜损伤，角膜溃疡和视网膜灼伤，人眼长期受到高强度红外线辐射会产生玻璃体浑浊，对于一些体质的人老年后容易产生白内障。

　　近红外线通过其热辐射效应使皮肤温度升高, 毛细血管扩张, 充血, 增加表皮水分蒸发等直接对皮肤造成不良影响。过量的红外线辐射使得人体皮肤温度升高, 毛细血管扩张充血, 增加表皮水分蒸发等直接对皮肤造成不良影响，皮肤会过早衰老和色素紊乱，甚至出现红色丘疹。图4是强近红外线辐射引起的人体红色丘疹照片。

　　图4 强近红外线辐射引起人体红色丘疹

　　2.4 各种光谱辐照度的合理值

　　图5给出了一组自然可见光谱相对强度的分布情况。从太阳光谱辐照度分布图1和图5可以看出，在可见光波段各光谱辐照度差别，除紫光部分小一点外，其他光谱辐照度差别不是很大，因此可在满足GB50034-2013室内照明指标要求的条件下，对照可见波段太阳光谱辐照度的比例，构建健康照明光环境可见光谱部分辐照度大小。

　　图5 一组自然可见光谱相对强度的分布