臺燈的光源和角度對人眼影響

董源 黃子怡 黃穎 高淼 王君

【摘 要】為解決某些臺燈耗電量大，容易造成視覺疲勞，沒有保護眼睛的功能等問題，做了實驗，挑選出市場上性價比高，適合學生讀書寫字學習的臺燈。

【關鍵詞】臺燈；光源；人眼；LED；熒光燈；白熾燈；節能燈

中圖分類號： TM923.44 文獻標識碼： A 文章編號： 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

臺燈，是燈的一種，小巧精致，方便攜帶。該電器主要放置在寫字臺或餐桌上，以供照明之用。臺燈的光亮照射范圍相對比較小和集中，因而不會影響到整個房間的光線，作用局限在臺燈周圍，便于閱讀、學習，節省能源?？梢哉f是家家的必備品。臺燈不同光源不同的擺放角度必然對我們人眼睛有或多或少的影響，因而，我們要找出對人的眼睛傷害最小的光種、擺放角度，從而達到保護眼睛的效果。

臺燈的光源一般有白熾燈，熒光燈，LED。根據相關數據顯示，白熾燈只有5%的電耗用于發光照明，其他全部轉換成熱能消耗掉，在夏天使用甚至會使人有灼熱感。由于白熾燈燈絲發光比較集中，因此其功率稍大就會產生眩光，反之又會造成亮度不夠。普通熒光燈的臺燈，由于供電方式的原因導致其亮度不可調節，容易造成能源浪費。LED燈亮度大，打開的一瞬間刺眼。LED燈的優點在于節能，不是prwn調光，無頻閃，缺點在于藍光激發黃粉混合成的白光led光譜存在明顯的問題，藍光太多，紅綠光譜少，然而短促的藍光對眼睛的傷害非常大。光譜的連續性差，顯色性差。

針對每種臺燈的光源都存在其自身的一些問題，設計一組實驗，在對比價格，性能，對人眼傷害，頻閃等發面，找出性價比較高的臺燈。

1 方案設計

1.1 研究對象

2017年10月至12月，采用便利抽樣法選取南京曉莊學院環境科學學院某班級的健康男女生各10名作為本次研究的受試者。納人標準為：（1）眼部結構和功能正常；（2）無眼部相關疾??；（3）年齡18-20歲；（4）檢查合作。按隨機數字表法將20名受試者分為A、B兩組各10名。A組男5名、女5名，年齡18-19歲，B組男5名、女5名，年齡19-20歲。兩組受試者的性別、年齡等一般資料經比較，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。所有受試者均告知本研究的目的及過程，知情同意。

1.2 研究方法

擬采用對3種主要臺燈的型號即LED，熒光燈，白熾燈分別實驗在0.5h，1h，1.5h，2h，觀察同一個人在同一時間段里的眨眼次數，眼紅程度以及受試者對眼睛舒適程度的自我感覺。經過多次實驗，取平均值。

2 實驗結果

3 得出結論

3.1 已有成果

光源的光輻射會對視網膜造成光化學危害，可能引發視網膜炎等癥狀，對人眼視網膜造成不可逆損傷。GB/T 20145-2006中規定：即便是大家習以為常的可見光可能會對人眼組織造成傷害，例如藍光普通照明用燈或燈系，評價其危害主要是從皮膚和眼睛的光化學紫外危害，眼睛的近紫外危害，藍光危害，眼睛的紅外輻射等方面來評價，光生物安全性檢測主要對輻照度、輻亮度等方面進行測試。[1]容易引起視網膜上的感光細胞巧光化學損傷和色素上皮功能的退化；過強的紅外線照射眼睛引起視網腹的熱損傷。高強度的紫外福射短時間照射人眼，就可能會損傷眼前節的組織，導致角膜和結膜最外層細胞被破壞，從而引發光致角膜炎和光致結膜炎。[2]

白熾燈雖然依靠加熱燈絲來發光，但燈光顏色偏黃或者偏紅，燈光會減弱被照物體黑白對比度和人眼對事物的分辨力。 普通燈泡會產生眩光和陰影等問題，從而加重眼晴負擔使眼睛過度疲勞。[3]

光對人體除了上述提及的直接的光危害效應外，在間接方面還會對人體的生理規律產生影響。藍光波長與人體的司辰視覺有關，有較強的使人分總檻黑色素抑制劑的作用，褪黑包素的減少會使人興奮而不易進入睡眠狀態，從而影響人的免疫運行機制。[4]

光生物安全評價工作圍繞以下三個方面開展：第一，光輻射對人體組織的損傷機制研究；第二，人體組織對光福射的耐受限值研究；第三，光輻射安全評價方法和標準研究。針對于日常生活應用的光源而言，我們更多的關注焦點在于評價標準和評價方法的研究。[5]

3.2 實驗成果

關于臺燈角度，本實驗采取的是放在左手邊，燈源高度置于眉眼的上方。針對燈源對眼睛的影響方面，由表二、表三（橫坐標波長，縱坐標反射率）可知，總的來說LED燈光是白光，在打開一瞬間較刺眼，對眼睛傷害比較大；較為推薦辦公學習時使用led燈。白熾燈燈光是自然光，比較柔和，相對來說眼睛舒適程度較好；熒光燈燈光也是白光閃頻高，亮度大，眼睛極易疲勞，眼睛酸澀。

但是，由于本實驗的主觀性較大，所以本實驗的誤差較大，只能片面的給出結論。

4 結論分析

4.1 白熾燈

白熾燈是熱光源，費電，光連續，光譜是自然光，對視力有利。白熾燈又叫做電燈泡，它的工作原理是電流通過燈絲（鎢絲，熔點達3000多攝氏度）時產生熱量，螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集，使得燈絲的溫度達2000攝氏度以上，燈絲在處于白熾狀態時，就象燒紅了的鐵能發光一樣而發出光來。燈絲的溫度越高，發出的光就越亮。故稱之為白熾燈。

4.2 熒光燈

熒光燈的能源利用率高，熒光燈又叫做日光燈，它的工作原理：日光燈管簡單的說是個密閉的氣體放電管。管內主要氣體為氬（argon）氣氣壓約大氣的0.3%。另外包含幾滴水銀——形成微量的水銀蒸汽。水銀原子約佔所有氣體原子的千分之一的比例。日光燈管是靠著燈管的汞原子，由氣體放電的過程釋放出紫外光。所消耗的電能約60%可以轉換為紫外光。其他的能量則轉換為熱能。不同的熒光物質 會發出不同的可見光。一般紫外光轉換為可見光的效率約為40%。

4.3 LED燈（1）

LED燈亮度大，打開的一瞬間刺眼。LED燈的優點在于節能，不是prwn調光，無頻閃，缺點在于藍光激發黃粉混合成的白光led光譜存在明顯的問題，藍光太多，紅綠光譜少，然而短促的藍光對眼睛的傷害非常大。光譜的連續性差，顯色性差。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。

4.4 節能燈（LED燈（2））

節能燈燈管中的氣體通電后發出熒光，熱量小，發出的光有頻閃，光譜單一光，對眼睛有害。節能燈節能效果明顯，壽命長（是普通燈泡的8倍），體積小，使用方便等優點。它的工作原理和日光燈基本相同。一般來說在同一瓦數之下，一盞節能燈比白熾燈節能80%，平均壽命延長8倍，熱輻射僅20%。

【參考文獻】

[1]李芹，王杰，趙海波，孟祥偉，郭陽.《LED球燈泡的光生物安全測試與分析》.

[2]鄭健，牟同升.《應用于兒童的LED光源光福射安全評價研究》.

[3]許名傳.《綠色新光源給力低碳生活》.

[4]鄭健，牟同升.《應用于兒童的LED光源光福射安全評價研究》.

[5]鄭健，牟同升.《應用于兒童的LED光源光福射安全評價研究》.