1. Efect fotobiologic
Pentru a discuta problema siguranței fotobiologice, primul pas este clarificarea efectelor fotobiologice. Diferiți savanți au definiții diferite ale conotației efectelor fotobiologice, care se pot referi la diferite interacțiuni dintre lumină și organismele vii. În acest articol, discutăm doar despre reacțiile fiziologice ale corpului uman cauzate de lumină.
Impactul efectelor fotobiologice asupra corpului uman este cu mai multe fațete. În funcție de diferitele mecanisme și rezultate ale efectelor fotobiologice, acestea pot fi împărțite aproximativ în trei categorii: efecte vizuale ale luminii, efecte non-vizuale ale luminii și efecte ale radiațiilor luminii.
Efectul vizual al luminii se referă la efectul luminii asupra vederii, care este cel mai fundamental efect al luminii. Sănătatea vizuală este cea mai fundamentală cerință pentru iluminare. Factorii care afectează efectele vizuale ale luminii includ luminozitatea, distribuția spațială, redarea culorii, strălucirea, caracteristicile de culoare, caracteristicile de pâlpâire etc., care pot provoca oboseală ochilor, vedere încețoșată și scăderea eficienței în sarcinile legate de vizual.
Efectele non-vizuale ale luminii se referă la reacțiile fiziologice și psihologice ale corpului uman cauzate de lumină, care sunt legate de eficiența muncii, sentimentul de securitate, confort, sănătatea fiziologică și emoțională a oamenilor. Cercetările asupra efectelor non-vizuale ale luminii au început relativ târziu, dar s-au dezvoltat rapid. În sistemul actual de evaluare a calității luminii, efectele non-vizuale ale luminii au devenit un factor important care nu poate fi ignorat.
Efectul de radiație al luminii se referă la deteriorarea cauzată țesuturilor umane de efectele diferitelor lungimi de undă ale radiațiilor luminoase asupra pielii, corneei, cristalinului, retinei și altor părți ale corpului. Efectul de radiație al luminii poate fi împărțit în două categorii în funcție de mecanismul său de acțiune: deteriorarea fotochimică și deteriorarea radiației termice. Mai exact, include diverse pericole, cum ar fi pericolele chimice UV de la sursele de lumină, pericolele luminii albastre retiniene și pericolele termice ale pielii.
Corpul uman poate rezista sau repara într-o oarecare măsură efectele acestor leziuni, dar atunci când efectul radiației luminoase atinge o anumită limită, capacitatea de auto-reparare a corpului este insuficientă pentru a repara aceste leziuni, iar daunele se vor acumula, ducând la efecte ireversibile precum precum pierderea vederii, leziunile retinei, afectarea pielii etc.
În general, există interacțiuni complexe cu mai mulți factori și mecanisme de feedback pozitiv și negativ între sănătatea umană și mediul luminos. Efectele luminii asupra organismelor, în special asupra corpului uman, sunt legate de diverși factori, cum ar fi lungimea de undă, intensitatea, condițiile de funcționare și starea organismului.
Scopul studierii efectelor fotobiologiei este de a explora factorii corelați dintre rezultatele fotobiologiei și mediul luminos și starea biologică, identificarea factorilor de risc care pot dăuna sănătății și aspectele favorabile care pot fi aplicate, căutarea beneficiilor și evitarea daunelor, și să permită integrarea profundă a opticii și științelor vieții.

2. Fotobiosecuritate
Conceptul de fotobiosecuritate poate fi înțeles în două moduri: îngust și larg. Definită restrâns, „fotobiosecuritatea” se referă la problemele de siguranță cauzate de efectele radiațiilor luminii, în timp ce definită în linii mari, „fotobiosecuritatea” se referă la problemele de siguranță cauzate de radiațiile luminoase asupra sănătății umane, inclusiv efectele vizuale ale luminii, efectele non-vizuale ale luminii. , și efectele radiațiilor luminii.
În sistemul de cercetare existent al fotobiosecurității, obiectul de cercetare al fotobiosecurității îl reprezintă dispozitivele de iluminat sau de afișare, iar ținta fotobiosecurității sunt organe precum ochii sau pielea corpului uman, manifestate ca modificări ale parametrilor fiziologici precum temperatura corpului și diametrul pupilei. . Cercetările privind fotobiosecuritatea se concentrează în principal pe trei direcții majore: măsurarea și evaluarea radiațiilor de fotobiosecuritate generate de sursele de lumină, relația cantitativă dintre fotoradiație și răspunsul uman și limitările și metodele de protecție pentru radiațiile de fotobiosecuritate.
Radiația luminoasă generată de diferite surse de lumină variază ca intensitate, distribuție spațială și spectru. Odată cu dezvoltarea materialelor de iluminat și a tehnologiei inteligente de iluminare, noi surse inteligente de lumină, cum ar fi sursele de lumină LED, sursele de lumină OLED și sursele de lumină cu laser, vor fi aplicate treptat în scenarii de iluminat casnic, comercial, medical, de birou sau special. În comparație cu sursele tradiționale de lumină, noile surse inteligente de lumină au o energie de radiație mai puternică și o specificitate spectrală mai mare. Prin urmare, una dintre direcțiile de prim plan în cercetarea siguranței fotobiologice este studiul metodelor de măsurare sau evaluare a securității fotobiologice a noilor surse de lumină, cum ar fi studiul siguranței biologice a farurilor cu laser auto și sistemul de evaluare a sănătății și confortului uman. a produselor de iluminat cu semiconductor.
Reacțiile fiziologice cauzate de diferite lungimi de undă ale radiațiilor luminoase care acționează asupra diferitelor organe sau țesuturi umane variază, de asemenea. Întrucât corpul uman este un sistem complex, descrierea cantitativă a relației dintre radiația luminoasă și răspunsul uman este, de asemenea, una dintre direcțiile de vârf în cercetarea în domeniul fotobiosecurității, cum ar fi impactul și aplicarea luminii asupra ritmurilor fiziologice umane și problema luminii. doza de intensitate declanșând efecte non-vizuale.
Scopul efectuării cercetărilor privind siguranța fotobiologică este de a evita daunele cauzate de expunerea umană la radiații luminoase. Prin urmare, pe baza rezultatelor cercetării privind siguranța foto-biologică și efectele foto-biologice ale surselor de lumină, sunt propuse standarde de iluminare și metode de protecție corespunzătoare și sunt propuse scheme de proiectare a produselor de iluminat sigure și sănătoase, care este, de asemenea, una dintre direcțiile de prim plan ale fotografiei. cercetarea în domeniul siguranței biologice, cum ar fi proiectarea sistemelor de iluminare sanitară pentru nave spațiale mari cu echipaj, cercetarea sistemelor de iluminare și afișare a sănătății și cercetarea privind tehnologia de aplicare a foliilor de protecție a luminii albastre pentru sănătatea și siguranța luminii.

3. Benzi și mecanisme de fotobiosecuritate
Gama de benzi de radiații luminoase implicate în siguranța fotobiologică include în principal unde electromagnetice cuprinse între 200 nm și 3000 nm. Conform clasificării lungimii de undă, radiația optică poate fi împărțită în principal în radiații ultraviolete, radiații de lumină vizibilă și radiații infraroșii. Efectele fiziologice produse de radiațiile electromagnetice de diferite lungimi de undă nu sunt în totalitate aceleași.
Radiația ultravioletă se referă la radiația electromagnetică cu o lungime de undă de 100nm-400nm. Ochiul uman nu poate percepe prezența radiațiilor ultraviolete, dar radiațiile ultraviolete au un impact semnificativ asupra fiziologiei umane. Când radiațiile ultraviolete sunt aplicate pe piele, aceasta poate provoca vasodilatație, rezultând înroșire. Expunerea prelungită poate provoca uscăciune, pierderea elasticității și îmbătrânirea pielii. Atunci când radiațiile ultraviolete sunt aplicate pe ochi, acestea pot provoca cheratită, conjunctivită, cataractă etc., provocând leziuni ale ochilor.
Radiația luminii vizibile se referă de obicei la unde electromagnetice cu lungimi de undă cuprinse între 380-780 nm. Efectele fiziologice ale luminii vizibile asupra corpului uman includ în principal arsuri ale pielii, eritem și leziuni oculare, cum ar fi leziuni termice și retinite cauzate de lumina soarelui. În special lumina albastră de înaltă energie, cuprinsă între 400 nm și 500 nm, poate provoca leziuni fotochimice retinei și accelera oxidarea celulelor din zona maculară. Prin urmare, se crede în general că lumina albastră este cea mai dăunătoare lumină vizibilă.