通过物理知识看现有灯具的照明

摘 要：作为高中学生，紧张的高三生活让我们都无可避免的需要挑灯夜战，晚上的学习时间在高三时候经常会达到六到七个小时。因此，我们无可避免的需要在灯下有比较高强度的用眼时间，眼睛疲劳是很多同学都遇到的问题。那么在不影响复习进度的同时，如何更好的保护视力，提高复习效率呢。本文通过对现有集中常用光源进行分析，简要介绍了光源光谱、频闪等对使用者市里的影响，初步讨论了如何选择更合适光源的方法。

关键词：光谱；LED灯；护眼效果

作为学生的我们，总以学习为第一要务，在现在的高考压力下，我们每个高三学生的或多或少的不自觉的增加了自己的学习时间。也因此，我们在灯光下用眼的时间也越来越长。抛开我们每个人坐姿、用眼习惯的人为影响因素不谈，单论灯光、及光源对我们的视力是否有影响呢？市面上推出的护眼灯受到了很多学生家长的追捧，那么它们是否能达到真正护眼的作用呢？

我通过结合高中物理光学知识，以及自己对资料的所及整理与思考，通过实际的数据与理论，对我们学生学习所使用的灯具进行了简要的分析，希望能够对我们每位同学对灯具的选择起到一定的参考作用，在紧张的高考之外，做好充分的辅助备战工作。

一、人眼视物的特点和对光线的反应

了解光源对眼睛的影响，首先应当清楚的是我们眼睛对光线的反应。虽然人眼有着非常复杂的结构，但是，通过课本上的知识我们知道，其原理与相机类似。当光线进入人眼，先后经过眼角膜、瞳孔、晶状体等最后在视网膜上投影出物体的倒像。

视网膜是将视觉的光学转化为电生理过程中介，当光线聚集到视网膜上时，我们的视觉就开始工作了。而视网膜上的光感觉细胞可以分为柱状细胞（视杆细胞）和锥状细胞（视锥细胞）两种，其中视杆细胞一般在低亮度条件下起作用光敏感度强，色敏感度弱；而视锥细胞对光的分辨能力高，但光敏感性低，所以一般在高亮度的情况下分辨颜色。其实现在普遍理论认为视网膜上的细胞主要对红绿蓝三色直接的反应，至于我们看到的五颜六色其实都是我们的大脑通过三原色补充而成的，这才是名副其实的“脑补”。

在视觉敏感度方面有一个非常重要的曲线，即相对视敏函数曲线：如下图所示：

二、关于光源的分析

由上述分析可知道，人们在不同的亮度环境下对颜色的感觉敏感程度是不同的。从上图中我们也可看到，人们对绿色的敏感度是最高的，所以这是多看绿色对眼睛好的依据。通过对人眼视物特点的分析，我们可以明确从三个方面考虑光源对视力的影响，即亮度、颜色、频率（是否连续发光）。

通过查看阳光的光谱图，我们不难看到太阳的光谱非常连续，并且阳光的光色是一种复合色。根据我们视网膜的特点，我们可以知道阳光的光色是让眼睛很舒服的，当然这也是生物进化逐渐适应的结果。所以如果使用各类灯具的人造光源，应当分析其光谱是否更加接近阳光。对于更加接近日光照明的光源在一定程度上会对视力比较有益。下面我们就常见的几种家居照明光源进行初步的分析。

（一）白炽灯

白炽灯的光谱在目前来说是最接近自然光的一种电光源，它的色温通常在2700K左右。白炽灯具有显色性好的优点，理论值甚至接近100，可以比较好的还原物体本色，并且瞬时启动，便宜，还可以调节光的亮度。但是白炽灯的缺点也非常明显，它的光电转换效率低非常低，大部分耗能都用来发热。从光谱来看，白炽灯辐射的红外光线相对较高。同时，钨矿资源有限，由于白炽灯光电转换效率太低，我国已经决定在16年十一之后就开始全面淘汰白炽灯了。

（二）节能灯

紧凑型荧光灯，通常我们称之为节能灯。可以说是人造电光源领域的一个伟大发明，其特点是可以形成任意色温并且具有较高的显色性，由于荧光粉的辉光作用，对视觉疲劳造成比较大影响的频闪，基本可以忽略。其优点是光的转化效率高，比如10W左右的节能灯可完全替代60W的白炽灯。节能灯通常使用三基色的荧光粉，保证显色性都能达到80以上。但是节能灯的缺点是荧光管内充满了汞蒸气，制造和回收过程中对环境影响非常大。

（三）LED

LED灯是目前国家大力推动的一类照明产品。由于发光原理的不同，LED灯彻底消除了频闪并且拥有很高的光效及开发出更高光效的潜力。LED灯具有体积小、无频闪、不含紫外线、光效高的，使用优质芯片的LED产品显色性可以超过80甚至达到95，并且LED灯具有很长的使用寿命。但是目前LED灯具还处于发展阶段，制作标准较为混乱，没有比较统一的规范。并且色温不同的情况下，LED灯光谱平衡性不好，因为LED芯片在电子通过后就直接产生了可见光蓝光，LED灯是基于蓝光基础上通过覆盖在芯片表面的荧光粉调色而产生出我们想要的光色。

三、护眼灯的工作原理

目前市面上宣传的所谓“护眼”的概念，除去商家对概念的炒作之外，大多数只是减少或避免在灯具下用眼时，对眼睛的伤害，并非绝对意义上的护眼。

目前护眼灯的技术上一般分为两种形式，一种是通过采用变频电子镇流器，利用把低频闪提高至高频闪的工作原理，使得频闪基本可以忽略；另一种方式是将交流电进行降压整流变为直流电，输入特制的直流灯管，这种情况下确实可以避免光源的频闪，而且光照柔和，但采用这种方式的护眼灯工艺较为复杂，价格也相对昂贵。从改善眼睛的阅读疲劳的方面来讨论，后者效果确实会明显些。

四、灯具的选择

其实，通过上述的分析，我们可以看到，光源对视力确实有一定的影响，但除去极端的环境条件（过于刺眼获过于昏暗）情况下，光源和灯具的选择对视力的影响并未达到使人谈虎色变的地步，关键还在于我们养成良好的阅读习惯，保持正常良好的室内照明，选择质量可靠、通过国家检测的灯具就完全可以。既没必要花大价钱去强求护眼的噱头，更不至于因为使用的灯具而产生心理的情绪。

作者简介：尹雪松（1999-），男，汉族，河北邯郸人。