1. Fotobiologisch effect
Om de kwestie van fotobiologische veiligheid te bespreken, is de eerste stap het verduidelijken van de fotobiologische effecten. Verschillende wetenschappers hebben verschillende definities van de connotatie van fotobiologische effecten, die kunnen verwijzen naar verschillende interacties tussen licht en levende organismen. In dit artikel bespreken we alleen de fysiologische reacties van het menselijk lichaam veroorzaakt door licht.
De impact van fotobiologische effecten op het menselijk lichaam is veelzijdig. Volgens de verschillende mechanismen en resultaten van fotobiologische effecten kunnen ze grofweg in drie categorieën worden verdeeld: visuele effecten van licht, niet-visuele effecten van licht en stralingseffecten van licht.
Het visuele effect van licht verwijst naar het effect van licht op het gezichtsvermogen, het meest fundamentele effect van licht. Visuele gezondheid is de meest fundamentele vereiste voor verlichting. De factoren die de visuele effecten van licht beïnvloeden, zijn onder meer helderheid, ruimtelijke verdeling, kleurweergave, verblinding, kleurkenmerken, flikkeringskenmerken, enz., die oogvermoeidheid, wazig zicht en verminderde efficiëntie bij visueel gerelateerde taken kunnen veroorzaken.
De niet-visuele effecten van licht verwijzen naar de fysiologische en psychologische reacties van het menselijk lichaam veroorzaakt door licht, die verband houden met de werkefficiëntie, het gevoel van veiligheid, het comfort en de fysiologische en emotionele gezondheid van mensen. Het onderzoek naar niet-visuele effecten van licht begon relatief laat, maar heeft zich snel ontwikkeld. In het huidige evaluatiesysteem voor de lichtkwaliteit zijn de niet-visuele effecten van licht een belangrijke factor geworden die niet kan worden genegeerd.
Het stralingseffect van licht verwijst naar de schade die aan menselijke weefsels wordt veroorzaakt door de effecten van lichtstraling met verschillende golflengten op de huid, het hoornvlies, de lens, het netvlies en andere delen van het lichaam. Het stralingseffect van licht kan op basis van het werkingsmechanisme in twee categorieën worden verdeeld: fotochemische schade en schade door thermische straling. Het omvat met name verschillende gevaren, zoals chemische UV-gevaren van lichtbronnen, gevaren van blauw licht in het netvlies en thermische gevaren van de huid.
Het menselijk lichaam kan tot op zekere hoogte de effecten van deze verwondingen weerstaan ​​of herstellen, maar wanneer het lichtstralingseffect een bepaalde limiet bereikt, is het zelfherstellende vermogen van het lichaam onvoldoende om deze verwondingen te herstellen en zal de schade zich ophopen, wat resulteert in onomkeerbare effecten zoals zoals verlies van gezichtsvermogen, letsels aan het netvlies, huidbeschadiging, enz.
Over het geheel genomen zijn er complexe multifactor-interacties en positieve en negatieve feedbackmechanismen tussen de menselijke gezondheid en de lichte omgeving. De effecten van licht op organismen, vooral op het menselijk lichaam, houden verband met verschillende factoren, zoals de golflengte, intensiteit, bedrijfsomstandigheden en de toestand van het organisme.
Het doel van het bestuderen van de effecten van fotobiologie is het onderzoeken van de gerelateerde factoren tussen de resultaten van fotobiologie en de lichtomgeving en biologische toestand, het identificeren van de risicofactoren die de gezondheid kunnen schaden en de gunstige aspecten die kunnen worden toegepast, het zoeken naar voordelen en het vermijden van schade, en de diepe integratie van optica en levenswetenschappen mogelijk maken.

2. Fotobioveiligheid
Het concept van fotobioveiligheid kan op twee manieren worden begrepen: smal en breed. Eng gedefinieerd verwijst “fotobioveiligheid” naar de veiligheidsproblemen veroorzaakt door de stralingseffecten van licht, terwijl breed gedefinieerd verwijst “fotobioveiligheid” naar de veiligheidsproblemen veroorzaakt door lichtstraling op de menselijke gezondheid, inclusief visuele effecten van licht, niet-visuele effecten van licht en stralingseffecten van licht.
In het bestaande onderzoekssysteem van fotobioveiligheid is het onderzoeksobject van fotobioveiligheid verlichting of weergaveapparatuur, en het doelwit van fotobioveiligheid zijn organen zoals de ogen of de huid van het menselijk lichaam, die zich manifesteren als veranderingen in fysiologische parameters zoals lichaamstemperatuur en pupildiameter. . Het onderzoek naar fotobioveiligheid richt zich voornamelijk op drie hoofdrichtingen: het meten en evalueren van fotobioveiligheidsstraling gegenereerd door lichtbronnen, de kwantitatieve relatie tussen fotostraling en menselijke respons, en beperkingen en beschermingsmethoden voor fotobioveiligheidsstraling.
De lichtstraling die door verschillende lichtbronnen wordt gegenereerd, varieert in intensiteit, ruimtelijke verdeling en spectrum. Met de ontwikkeling van verlichtingsmaterialen en intelligente verlichtingstechnologie zullen nieuwe intelligente lichtbronnen zoals LED-lichtbronnen, OLED-lichtbronnen en laserlichtbronnen geleidelijk worden toegepast in thuis-, commerciële, medische, kantoor- of speciale verlichtingsscenario's. Vergeleken met traditionele lichtbronnen hebben nieuwe intelligente lichtbronnen een sterkere stralingsenergie en een hogere spectrale specificiteit. Daarom is een van de belangrijkste richtingen in het onderzoek naar fotobiologische veiligheid de studie van meet- of evaluatiemethoden voor de fotobiologische veiligheid van nieuwe lichtbronnen, zoals de studie van de biologische veiligheid van laserkoplampen voor auto's en het evaluatiesysteem voor de menselijke gezondheid en comfort. van halfgeleiderverlichtingsproducten.
De fysiologische reacties die worden veroorzaakt door verschillende golflengten van lichtstraling die op verschillende menselijke organen of weefsels inwerken, variëren ook. Omdat het menselijk lichaam een ​​complex systeem is, is het kwantitatief beschrijven van de relatie tussen lichtstraling en menselijke reactie ook een van de meest geavanceerde richtingen in onderzoek naar fotobioveiligheid, zoals de impact en toepassing van licht op menselijke fysiologische ritmes, en de kwestie van licht intensiteitsdosis die niet-visuele effecten veroorzaakt.
Het doel van het uitvoeren van onderzoek naar fotobiologische veiligheid is het voorkomen van schade veroorzaakt door menselijke blootstelling aan lichtstraling. Daarom worden, op basis van de onderzoeksresultaten over de fotobiologische veiligheid en fotobiologische effecten van lichtbronnen, overeenkomstige verlichtingsnormen en beschermingsmethoden voorgesteld, en worden veilige en gezonde ontwerpschema's voor verlichtingsproducten voorgesteld, wat ook een van de belangrijkste richtingen is op het gebied van fotobiologie. biologisch veiligheidsonderzoek, zoals het ontwerp van gezondheidsverlichtingssystemen voor grote bemande ruimtevaartuigen, onderzoek naar gezondheidsverlichting en weergavesystemen, en onderzoek naar de toepassingstechnologie van blauwlichtbeschermende films voor lichtgezondheid en lichtveiligheid.

3. Fotobioveiligheidsbanden en -mechanismen
Het bereik van lichtstralingsbanden dat betrokken is bij fotobiologische veiligheid omvat voornamelijk elektromagnetische golven van 200 nm tot 3000 nm. Volgens de golflengteclassificatie kan optische straling hoofdzakelijk worden onderverdeeld in ultraviolette straling, zichtbare lichtstraling en infraroodstraling. De fysiologische effecten die worden veroorzaakt door elektromagnetische straling met verschillende golflengten zijn niet helemaal hetzelfde.
Ultraviolette straling verwijst naar elektromagnetische straling met een golflengte van 100 nm-400 nm. Het menselijk oog kan de aanwezigheid van ultraviolette straling niet waarnemen, maar ultraviolette straling heeft een aanzienlijke impact op de menselijke fysiologie. Wanneer ultraviolette straling op de huid wordt toegepast, kan dit vasodilatatie veroorzaken, met als gevolg roodheid. Langdurige blootstelling kan uitdroging, verlies van elasticiteit en veroudering van de huid veroorzaken. Wanneer ultraviolette straling op de ogen wordt toegepast, kan dit keratitis, conjunctivitis, cataract enz. veroorzaken en schade aan de ogen veroorzaken.
Zichtbare lichtstraling verwijst doorgaans naar elektromagnetische golven met golflengten variërend van 380-780 nm. De fysiologische effecten van zichtbaar licht op het menselijk lichaam omvatten voornamelijk brandwonden aan de huid, erytheem en oogbeschadiging zoals thermisch letsel en retinitis veroorzaakt door zonlicht. Vooral hoogenergetisch blauw licht, variërend van 400 nm tot 500 nm, kan fotochemische schade aan het netvlies veroorzaken en de oxidatie van cellen in het maculaire gebied versnellen. Daarom wordt algemeen aangenomen dat blauw licht het schadelijkste zichtbare licht is.