台灯的光源和角度对人眼影响

董源 黄子怡 黄颖 高淼 王君

【摘 要】为解决某些台灯耗电量大，容易造成视觉疲劳，没有保护眼睛的功能等问题，做了实验，挑选出市场上性价比高，适合学生读书写字学习的台灯。

【关键词】台灯；光源；人眼；LED；荧光灯；白炽灯；节能灯

中图分类号： TM923.44 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）16-0175-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.079

【Abstract】In order to solve some lamp power consumption is big，easy to cause visual fatigue，there is no such problems as the function of protecting our eyes，do the experiment，selected costeffective on the market，the desk lamp that is suitable for students to read and write.

【Key words】Desk lamp；The light source；The human eye；The LED；Fluorescent lamp；Incandescent lamp；Energy-saving lamps

0 引言

台灯，是灯的一种，小巧精致，方便携带。该电器主要放置在写字台或餐桌上，以供照明之用。台灯的光亮照射范围相对比较小和集中，因而不会影响到整个房间的光线，作用局限在台灯周围，便于阅读、学习，节省能源。可以说是家家的必备品。台灯不同光源不同的摆放角度必然对我们人眼睛有或多或少的影响，因而，我们要找出对人的眼睛伤害最小的光种、摆放角度，从而达到保护眼睛的效果。

台灯的光源一般有白炽灯，荧光灯，LED。根据相关数据显示，白炽灯只有5%的电耗用于发光照明，其他全部转换成热能消耗掉，在夏天使用甚至会使人有灼热感。由于白炽灯灯丝发光比较集中，因此其功率稍大就会产生眩光，反之又会造成亮度不夠。普通荧光灯的台灯，由于供电方式的原因导致其亮度不可调节，容易造成能源浪费。LED灯亮度大，打开的一瞬间刺眼。LED灯的优点在于节能，不是prwn调光，无频闪，缺点在于蓝光激发黄粉混合成的白光led光谱存在明显的问题，蓝光太多，红绿光谱少，然而短促的蓝光对眼睛的伤害非常大。光谱的连续性差，显色性差。

针对每种台灯的光源都存在其自身的一些问题，设计一组实验，在对比价格，性能，对人眼伤害，频闪等发面，找出性价比较高的台灯。

1 方案设计

1.1 研究对象

2017年10月至12月，采用便利抽样法选取南京晓庄学院环境科学学院某班级的健康男女生各10名作为本次研究的受试者。纳人标准为：（1）眼部结构和功能正常；（2）无眼部相关疾病；（3）年龄18-20岁；（4）检查合作。按随机数字表法将20名受试者分为A、B两组各10名。A组男5名、女5名，年龄18-19岁，B组男5名、女5名，年龄19-20岁。两组受试者的性别、年龄等一般资料经比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。所有受试者均告知本研究的目的及过程，知情同意。

1.2 研究方法

拟采用对3种主要台灯的型号即LED，荧光灯，白炽灯分别实验在0.5h，1h，1.5h，2h，观察同一个人在同一时间段里的眨眼次数，眼红程度以及受试者对眼睛舒适程度的自我感觉。经过多次实验，取平均值。

2 实验结果

3 得出结论

3.1 已有成果

光源的光辐射会对视网膜造成光化学危害，可能引发视网膜炎等症状，对人眼视网膜造成不可逆损伤。GB/T 20145-2006中规定：即便是大家习以为常的可见光可能会对人眼组织造成伤害，例如蓝光普通照明用灯或灯系，评价其危害主要是从皮肤和眼睛的光化学紫外危害，眼睛的近紫外危害，蓝光危害，眼睛的红外辐射等方面来评价，光生物安全性检测主要对辐照度、辐亮度等方面进行测试。[1]容易引起视网膜上的感光细胞巧光化学损伤和色素上皮功能的退化；过强的红外线照射眼睛引起视网腹的热损伤。高强度的紫外福射短时间照射人眼，就可能会损伤眼前节的组织，导致角膜和结膜最外层细胞被破坏，从而引发光致角膜炎和光致结膜炎。[2]

白炽灯虽然依靠加热灯丝来发光，但灯光颜色偏黄或者偏红，灯光会减弱被照物体黑白对比度和人眼对事物的分辨力。 普通灯泡会产生眩光和阴影等问题，从而加重眼晴负担使眼睛过度疲劳。[3]

光对人体除了上述提及的直接的光危害效应外，在间接方面还会对人体的生理规律产生影响。蓝光波长与人体的司辰视觉有关，有较强的使人分總槛黑色素抑制剂的作用，褪黑包素的减少会使人兴奋而不易进入睡眠状态，从而影响人的免疫运行机制。[4]

光生物安全评价工作围绕以下三个方面开展：第一，光辐射对人体组织的损伤机制研究；第二，人体组织对光福射的耐受限值研究；第三，光辐射安全评价方法和标准研究。针对于日常生活应用的光源而言，我们更多的关注焦点在于评价标准和评价方法的研究。[5]

3.2 实验成果

关于台灯角度，本实验采取的是放在左手边，灯源高度置于眉眼的上方。针对灯源对眼睛的影响方面，由表二、表三（横坐标波长，纵坐标反射率）可知，总的来说LED灯光是白光，在打开一瞬间较刺眼，对眼睛伤害比较大；较为推荐办公学习时使用led灯。白炽灯灯光是自然光，比较柔和，相对来说眼睛舒适程度较好；荧光灯灯光也是白光闪频高，亮度大，眼睛极易疲劳，眼睛酸涩。

但是，由于本实验的主观性较大，所以本实验的误差较大，只能片面的给出结论。

4 结论分析

4.1 白炽灯

白炽灯是热光源，费电，光连续，光谱是自然光，对视力有利。白炽灯又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000多摄氏度）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达2000摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。

4.2 荧光灯

荧光灯的能源利用率高，荧光灯又叫做日光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放电管。管內主要气体为氩（argon）气气压约大气的0.3%。另外包含几滴水銀——形成微量的水银蒸汽。水银原子约佔所有气体原子的千分之一的比例。日光灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光。所消耗的电能约60%可以转换为紫外光。其他的能量則转换为热能。不同的荧光物质 会发出不同的可見光。一般紫外光转换为可見光的效率约为40%。

4.3 LED灯（1）

LED灯亮度大，打开的一瞬间刺眼。LED灯的优点在于节能，不是prwn调光，无频闪，缺点在于蓝光激发黄粉混合成的白光led光谱存在明显的问题，蓝光太多，红绿光谱少，然而短促的蓝光对眼睛的伤害非常大。光谱的连续性差，显色性差。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。

4.4 节能灯（LED灯（2））

节能灯灯管中的气体通电后发出荧光，热量小，发出的光有频闪，光谱单一光，对眼睛有害。节能灯节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），体积小，使用方便等优点。它的工作原理和日光灯基本相同。一般來说在同一瓦数之下，一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍，热辐射仅20%。

【参考文献】

[1]李芹，王杰，赵海波，孟祥伟，郭阳.《LED球灯泡的光生物安全测试与分析》.

[2]郑健，牟同升.《应用于儿童的LED光源光福射安全评价研究》.

[3]许名传.《绿色新光源给力低碳生活》.

[4]郑健，牟同升.《应用于儿童的LED光源光福射安全评价研究》.

[5]郑健，牟同升.《应用于儿童的LED光源光福射安全评价研究》.