新型LED（light emitting diodes，發(fā)光二極管）照明光源以其節(jié)能,、環(huán)保,、耐用的特點，正逐漸取代常規(guī)照明光源大有成為主流世界照明的發(fā)展趨勢,。隨著LED產(chǎn)業(yè)的擴大,，應(yīng)用的廣泛，LED對人體的影響開始受到關(guān)注,。然而,，全球?qū)ED照明的光生物安全評估至今未有定論。僅僅以節(jié)能環(huán)保為宗旨大力推行LED照明可能為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展中埋下隱患,，如LED照明存在人體生物安全方面的風(fēng)險將使未來這一新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到質(zhì)疑和重創(chuàng),。有必要集合政府、學(xué)術(shù)界,、商界力量開展LED光生物安全戰(zhàn)略研究,?？茖W(xué)理性地進行產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時空布局，從技術(shù)角度尋找減除LED生物危害的解決方案,，不僅關(guān)乎LED光照明產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展,，而且可以通過LED光照明國家標(biāo)準(zhǔn)之謀劃以及相關(guān)專利之布局，爭取標(biāo)準(zhǔn)制定之話語權(quán),，對于整個新型半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)突破專利壁壘,，培育自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代照明核心技術(shù)都具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略意義。
LED（Light Emitting Diode,，發(fā)光二極管）,，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體部件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為照明光,。LED是一種綠色光源：工作電壓低,，耗電量少，供電電壓在6-24V之間,，根據(jù)產(chǎn)品不同而異,，消耗能量較同光效的白熾燈減少80%；性能穩(wěn)定,，壽命長(一般為10 萬小時),；抗沖擊，耐振動性強,。LED照明產(chǎn)品能提升照明系統(tǒng)的光效,，顯色性高并且具有很強的發(fā)光方向性；調(diào)光性能好,，色溫變化時不會產(chǎn)生視覺誤差,；冷光源發(fā)熱量低，可以安全觸摸,；改善眩光,，減少和消除光污染。盡管LED照明技術(shù)在節(jié)能及高效照明方面具有明顯優(yōu)勢,，但同時,，LED光源對視網(wǎng)膜的危害以及對生物日常生活節(jié)律的影響也在提示我們要清醒地看到LED照明對人體生物安全方面的風(fēng)險。
在光輻射波段中,，紫外線及藍(lán)光波段對人體的危害尤為明顯,。LED的光譜中有不同比例的紫外及藍(lán)光譜段，其中可見光藍(lán)光部分會對視網(wǎng)膜色素層產(chǎn)生損傷,。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的幾種主要光輻射危害有：光致角膜炎和光致結(jié)膜炎,、白內(nèi)障、視網(wǎng)膜灼傷,、視網(wǎng)膜藍(lán)光損害,、皮膚曬黑,、紫外紅斑、皮膚老化,、皮膚癌等,。多芯片集成及二次光學(xué)設(shè)計技術(shù)發(fā)展，令LED芯片功率及外量子效率日益提高,，紫外和藍(lán)光波段的短波LED芯片被廣泛應(yīng)用,，技術(shù)與市場占有率的提高均使得LED的危害性更加顯著。有別于日光,，LED是利用特定波長組分單色光通過配光方案模擬自然光,，光源光譜具有不連續(xù)，特定組分單色光高亮度的特點,。短波段藍(lán)光除了對人眼尤其是視網(wǎng)膜有潛在損傷威脅外,，對松果體產(chǎn)生的褪黑素比其他類型人造光源有更明顯的降低作用。有研究指出LED照明光源連續(xù)輸出光譜中的藍(lán)光成分對正常的恒河猴的視網(wǎng)膜具有損傷作用,；過強的短波藍(lán)光容易引起視網(wǎng)膜上感光細(xì)胞的光化學(xué)損傷和色素上皮功能的退化,，過強的輻射還會引起視網(wǎng)膜的熱損傷。
隨著光生物學(xué)研究的快速發(fā)展,，近幾年LED的光生物安全日益引起國際社會的關(guān)注,。從2002年開始，有關(guān)人類第三種非視覺光接收器（細(xì)胞）,、光輻射對生理節(jié)律及內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響等基礎(chǔ)研究的進展,，為人們發(fā)現(xiàn)和研究人工光源在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的潛在危害提供了有效分析工具和證據(jù)。Melanopsin是一種視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞表達(dá)的感光視蛋白,，是哺乳動物繼視錐和視桿細(xì)胞之外的第三種光感受性細(xì)胞,，其功能是參與非視覺成像系統(tǒng), 參與調(diào)控生物節(jié)律、瞳孔對光反射的活動?，F(xiàn)有研究表明，Melanopsin是感受周圍環(huán)境光輻射照度的,，這種感光蛋白比較與于三種感光色素來說對440-480 納米譜段更敏感,，這種光刺激對機體的生物節(jié)律調(diào)節(jié)機制是非常重要的。非哺乳脊椎動物存在多種能感受光節(jié)律性變化的組織,，如松果體及其周圍組織,、皮膚黑色素細(xì)胞等。哺乳動物僅有melanopsin/pRGC系統(tǒng)能夠感受光節(jié)律變化,。有實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)melanopsin對瞳孔對光反射的調(diào)節(jié)作用較視錐細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用大3倍,。上述研究表明人類生物節(jié)律的調(diào)節(jié)有可能受到LED光輻射極大的影響，不規(guī)范的LED照明可能在人群中廣泛產(chǎn)生失眠,，眩暈,，頭痛,，情感障礙等廣泛的神經(jīng)系統(tǒng)功能異常。
目前市場上大多是高色溫,、高亮度的LED產(chǎn)品,。隨著芯片功率的提升，光子晶體等新技術(shù)的應(yīng)用,，芯片射出光的輻射亮度大幅度提高,，通過增大驅(qū)動電流、多芯片集成,，增大二次光學(xué)設(shè)計,，如采用透鏡匯聚等，使得LED光束越來越窄,，視網(wǎng)膜受到的損傷越來越大,。與此同時，紫外及短波藍(lán)光LED被廣泛應(yīng)用,，波長在440nm左右的藍(lán)光輻射對人眼視網(wǎng)膜產(chǎn)生的光化學(xué)危害明顯提高,，尤其是嬰兒和兒童，眼睛對短波長光的過濾能力不如成年人,。近50年來我國青少年近視發(fā)生率的顯著上升也與光源的不合理光譜組合和亮度配置有重要的相關(guān)性,。老年人的視網(wǎng)膜黃斑區(qū)功能性退化與藍(lán)光輻射的傷害也有直接關(guān)系。
值得注意的是,，政府近年來逐年加大對LED照明產(chǎn)業(yè)的投入,，各地LED企業(yè)正在建造一系列新型照明LED芯片生產(chǎn)線。在如火如荼的新型照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展背后,，LED光源隱含的的生物安全技術(shù)風(fēng)險問題卻常被人們忽視,。首先，LED光源自身的特點使其強度過大,，易造成人眼損傷,。LED照明光譜是較窄，所以具有低能耗,，高亮度的優(yōu)點,。但相對自然光的全光譜性，缺乏了全光譜帶來的對眼睛的護目特性,，過高的亮度,，使其缺乏自然光的柔和性，對眼睛有較大的刺激性,。其次,，窄譜光顯色性差，易導(dǎo)致色弱。窄譜光顯色性差,，不能還原真實顏色,，雖然短時間內(nèi)光線本身未使視覺感受發(fā)生變化，但實際上是對人眼的“欺騙”,。LED的光譜不連續(xù),波長單一,而且短波長的光譜能量很高,長期在一種波段的強光照射下,，必然會降低對其他顏色的分辨能力，導(dǎo)致色弱的可能性會很高,。最后,，長時間使用易造成視覺疲勞。當(dāng)下的各種燈具在光源方面提出了各種改良方案,，卻未考慮到近視物體,，且長時間暴露于非自然光下的人眼疲勞。這與視網(wǎng)膜微循環(huán)短期障礙,，血供障礙造成的眼睛干澀疲勞有密切關(guān)系,。由于LED屬于窄光譜光，與自然光的連續(xù)光譜有很大區(qū)別,，LED光譜更窄,，看起來較刺眼。LED的光譜不連續(xù),波長單一, 而且短波長的光譜能量很高,長期在一種波段的強光照射下,，必然會降低對其他顏色的分辨能力,，導(dǎo)致色弱的發(fā)生率升高。
LED 是定向式,、窄光束的光源,。，發(fā)光特性不同于傳統(tǒng)光源,，并且經(jīng)多顆LED 組成后的照明產(chǎn)品其發(fā)光特性又不同于單顆LED,。如何準(zhǔn)確的評價LED 照明產(chǎn)品的光特性是個新課題也是重要而關(guān)鍵的技術(shù)，至今還未有準(zhǔn)確性的評估方法和結(jié)論,。眩光是現(xiàn)代照明質(zhì)量評價的重要指標(biāo),常用的眩光評價方法有美國的視覺舒適幾率(VCP),、英國的眩光指數(shù)(GI)、德國的眩光限制系統(tǒng)(亮度限制曲線),、北歐的眩光指數(shù)方法和近幾年來國際照明委員會(CIE)的統(tǒng)一眩光指數(shù)(UGR),。迄今為止，眩光評價應(yīng)用最廣的是CIE 的統(tǒng)一眩光指數(shù),。鑒于目前光生物安全評估指標(biāo)的含糊性，LED 照明產(chǎn)品會產(chǎn)生的不舒適眩光迫切需要準(zhǔn)確測量和評價,。
LED光生物安全的評估需要高精度的LED成像亮度計,，目前中國遠(yuǎn)方具備了成像亮度計的自主開發(fā)制造能力，產(chǎn)品指標(biāo)可以與美國Radiant、德國Opteema 相媲美,。在LED光生物安全的評估的另一項重要基礎(chǔ)設(shè)備LED分布光度計技術(shù)方面,，我國遠(yuǎn)方公司也具備了與德國LMT、美國Lingting Science 等高精度分布光度計抗衡的研發(fā)制造能力,。LED 照明產(chǎn)品有時其顏色看似很高,，但測出的顯色性卻不高，經(jīng)常會造成視覺與測試結(jié)果的相反情況,，這主要是因為目前評價LED 照明顯色性的體系依然是60 年代設(shè)計的評價傳統(tǒng)照明的體系,，而傳統(tǒng)照明與LED 照明有著截然不同的特性。關(guān)于顯色性測試及評價方面,，日本色彩研究所指出,，由于照明光種類將造成觀看對象的差異，在反射率不變的情況下,，人眼對于R,、G、B 形成3 色不同波長的感測反應(yīng),，會隨著光源及分光分布變化而產(chǎn)生認(rèn)知差異,。日本照明相關(guān)國際規(guī)格委員會工作小組已達(dá)成決議要在兩年內(nèi)，針對新光源顯色性評鑒方法提出新案,。如何準(zhǔn)確反應(yīng)人眼判讀的實驗已經(jīng)成為國際關(guān)注的焦點,，對該問題的系統(tǒng)化研究將是光生物安全研究的重要熱點，我國將在LED光生物安全標(biāo)準(zhǔn)測量及制訂的初始階段牢牢把握該重要領(lǐng)域的話語權(quán),。
目前國際上主要LED廠商都在利用其所掌握的若干核心專利技術(shù),，采取橫向和縱向擴展方式，在世界范圍內(nèi)設(shè)置專利網(wǎng),，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并通過專利授權(quán)和產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證來搶占國際市場,。鑒于現(xiàn)有LED照明系統(tǒng)中美、日,、臺灣地區(qū)中巨頭的壟斷地位,，我們更需要以光生物安全戰(zhàn)略引導(dǎo)具有中國特色的LED照明產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)建立及積累大步走向世界的資本。目前美,、日,、臺灣地區(qū)巨頭壟斷下的LED體系具有一個共同的致命缺陷便是其生物安全性沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這也必將成為我們整個產(chǎn)業(yè)的突破點,。雖然各國存在著一系列的LED光生物安全評價標(biāo)準(zhǔn),，但是各個標(biāo)準(zhǔn)間存在著較大的差異。同時不能排除照明巨頭將自身利益凌駕于生物安全進行暗箱操作的可能性,，從而影響了其客觀指標(biāo)對整個產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意義,。面對現(xiàn)在國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展之勢,，我們必須積極進行位于世界前沿的光生物安全研究，以避免整個產(chǎn)業(yè)由于忽視光生物安全性的研究而處于被動地位導(dǎo)致的巨大戰(zhàn)略損失,。正是由于LED產(chǎn)業(yè)生物安全檢測標(biāo)準(zhǔn)的缺位,，令目前政府、社會公眾對于LED的危害認(rèn)識不足,，統(tǒng)一的科技技術(shù)認(rèn)定可以有效地協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,。只要我國建立起世界認(rèn)可的生物安全標(biāo)準(zhǔn)，便可以掌握整個產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán),，從而指導(dǎo)上游各種生產(chǎn)及安全標(biāo)準(zhǔn)的制定,，進一步以此為依據(jù)建立一整套完善的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的LED標(biāo)準(zhǔn)。
常規(guī)的光生物安全研究主要集中在器質(zhì)性損害,，以及各種形態(tài)學(xué)變化方面,，但這種光生物安全評估是建立在實驗動物基礎(chǔ)上的。光生物安全的最終立足點應(yīng)該是無創(chuàng)性的人類學(xué)實驗,，利用神經(jīng)科學(xué)技術(shù)與光生物安全檢測體系進行整合將奠定中國光生物安全在全球照明產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位,。隨著功能核磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的迅猛發(fā)展,，以反映器官功能狀態(tài)為成像目的的磁共振成像技術(shù)為功能性研究提供了一條嶄新的道路,。基于臨床與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)結(jié)合的LED光生物安全功能核磁共振檢測中心的建設(shè)將有利于光生物安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定及相關(guān)技術(shù)的革新,，促使更健康,、更環(huán)保的LED照明新產(chǎn)品的問世，對我國LED產(chǎn)業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)展及維護有重要意義,，有利于爭取LED照明領(lǐng)域的國際話語權(quán),。在全國建設(shè)一個照明LED測試標(biāo)準(zhǔn)制定平臺，給各個機構(gòu)之間的溝通交流架設(shè)一個橋梁,，并最終在我國建立起標(biāo)準(zhǔn)化的測試體系,，這將對我國照明LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力的支持，將有利于引導(dǎo)LED生產(chǎn)廠商生產(chǎn)對人體健康無害的LED照明光源,，使LED照明產(chǎn)業(yè)向真正利國利民的方向健康發(fā)展,，使人民群眾真正從高新技術(shù)發(fā)展的成果中受益。同時新型照明標(biāo)準(zhǔn)的制定也將為整個照明產(chǎn)業(yè)打出了一片天空,，進而可以促進全球的產(chǎn)業(yè)布局,，為民族企業(yè)的發(fā)展開辟一片天空。
LED光源的結(jié)構(gòu),、特性,、應(yīng)用與傳統(tǒng)光源相比存在較大差別，用于傳統(tǒng)光源的檢測標(biāo)準(zhǔn)和評估手段大多不適用于LED光源的生物安全評估和檢測,。LED應(yīng)用產(chǎn)品的多樣性,、多變性,、創(chuàng)新性，相關(guān)技術(shù)的突破發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn),，加深了LED照明的檢測、評估工作的難度,。僅依靠生產(chǎn)企業(yè)自行對產(chǎn)品進行檢測,，會極大增加工作量，效率低下,，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一,。建立科學(xué)合理檢測系統(tǒng)必須依靠科研實力強的高等院校和科研院所。最佳資源配置方案是由企業(yè)和科研機構(gòu)多方合作,、互利共享的共性技術(shù)的LED光生物安全檢測平臺,。
基于功能核磁共振技術(shù)的LED光生物安全功能核磁共振檢測中心是一個高效、準(zhǔn)確的光生物安全檢測平臺,。該中心的建立將有利于將高等院校,、科研院所以及企業(yè)的資源的整合，實現(xiàn)資源共享,；通過構(gòu)建現(xiàn)代化管理體系,，提高檢測的效率，降低社會成本,；優(yōu)化戰(zhàn)略布局,，促進公平競爭。值得欣慰的是,，中國現(xiàn)階段LED光生物安全標(biāo)準(zhǔn)化工作已得到國家“863”計劃的支持及國際社會的肯定,。中國專家正積極爭取LED光生物安全領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)權(quán)。在全國建設(shè)照明LED光生物安全測試標(biāo)準(zhǔn)制定平臺,，構(gòu)建保障人民群眾健康的的光生物安全測試體系,，最終實現(xiàn)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，這將成為中國照明LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有力技術(shù)指導(dǎo),，切實規(guī)避LED照明生物安全隱患,，為產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展保駕護航。（生物谷Bioon.com）
