顯示器產品低藍光危害的測量與分析

張志平 張煒斌 楊熙沖

（1.威凱檢測技術有限公司 廣州 510663；2.佛山科學技術學院 佛山 528231）

引言

新冠疫情使得人們的工作和生活發生了較大的變化，上班族在工作或學生在學習時使用顯示器產品的時間逐漸增加，使得顯示器產品的視網膜藍光危害問題也越來越被人們所提及。消費者對于低藍光含量顯示器的需求，也驅動著生產商去研發和生產具有降低藍光危害功能的顯示器。目前市場上銷售的具有降低藍光危害的顯示器，多數是通過調節顯示器的光源光譜分布或對顯示器的結構進行光學設計來降低藍光危害。既有通過硬件方式（如使用藍光反射膜層、增大藍光芯片波長等）來降低藍光危害，也有通過硬件+軟件方式（如降低藍光光譜輻射能量）來降低藍光危害。

但是，市場上的顯示器種類繁多，產品質量參差不齊，顯示器的光學設計是否對藍光危害的防護起到積極的作用，另外顯示器在低藍光模式下能夠在多大程度上減少藍光危害。

因此，本文旨在通過對藍光危害的原理進行分析，使用專業測試設備按照標準的測試方法，對不同的電腦顯示器在正常使用模式和低藍光模式下進行藍光危害測試，并對防護效果進行分析和評價，為消費者選擇適合的具有防藍光功能的電腦顯示器提供建議。

1 藍光危害原理

眼睛在接收到照射光線中（400 ～500）nm的藍光部分輻射照射后，會引起光化學作用，從而導致視網膜損害的風險。如果眼睛接收超過10 s照射時間的藍光輻射后，由此產生的視網膜損害將會是熱損害的數倍[1]。

當光線照射進入人眼時，不同波長的光在人眼的不同組織結構中的吸收和透過程度也是不同的，所以不同的波長的光在人眼中的穿透深度也是不一樣的[2,3]，如圖1所示。可以從圖1看出，（400 ～500）nm波長范圍的光線可以穿過晶狀體到達視網膜。

圖1 不同波長光輻射在人眼組織中的穿透深度[4]

晶狀體可以阻斷大部分（315～380）nm的紫外光線進入人眼內部，與此同時，大部分（380～780）nm的可見光輻射則可以通過晶狀體[5]。與原輻射相比，有（40～65）%的藍紫光輻射（波長介于（460～500）nm）會被視網膜所吸收[6]。位于人眼視網膜上的視覺細胞是藍光危害的主要作用對象。長期受到藍光輻射的視網膜會產生視網膜光化學損傷。

2 藍光危害測量方法

人眼受到的藍光輻射如果超過一定的限值，將會對人眼視網膜造成一定的光化學損傷。所以，為了降低藍光輻射對視網膜造成損傷，則人眼接收到的藍光危害曝輻值不應超過GB/Z 39942—2021標準規定的藍光危害曝輻限值，即要求藍光加權輻亮度LB不應該超過下列式（1）和式（2）的限值：

式中：

Lλ（λ，t）—光譜輻亮度，單位為W·m-2·sr-1·nm-1；

B（λ）—藍光危害加權函數；

△λ—波長帶寬，單位為nm；

t—輻射持續時間，單位為s。

B（λ）為藍光危害加權函數為恒定值，各波長的值詳見表1。

表1 藍光危害加權函數[1]

由式（1）、式（2）以及表1可知，藍光危害主要由（400～500）nm波長范圍內的光譜輻亮度強度、以及輻射持續時間決定。

根據GB/Z 39942-2021標準，最大允許曝輻時間與風險組別的關系如表2所示。

表2 最大允許曝輻時間與風險組別的關系

其中，無風險（RG0）表示在直視光線的情況下，10 000 s 內不會造成視網膜藍光危害；低風險（RG1）表示在直視光線的情況下，100 s內不會造成視網膜藍光危害；中度風險（RG2）表示在直視光線的情況下，0.25 s內不會造成視網膜藍光危害。高風險（RG3）在產品發出的可見光中極其罕見。

結合顯示器產品的實際情況，根據GB/Z 39942-2021標準，其光源均屬于大光源（光源尺寸＞2.2 mm），故顯示器產品的視網膜藍光危害均是在200 mm距離和11 mrad視場角條件下進行測試。

3 藍光危害測試數據及分析

本次選取4臺不同品牌的電腦顯示器進行視網膜藍光危害測試，其中2臺宣稱帶有低藍光模式（品牌A和品牌B）、2臺沒有低藍光模式（品牌C和品牌D）。對不同品牌的顯示器選擇不同模式（具體詳見表3）的最亮狀態下測試藍光危害，測試數據見表3。

表3 不同品牌在不同測試模式下的藍光危害

表3的結果顯示，沒有宣稱低藍光模式的品牌C和品牌D的藍光危害輻亮度值均高于有宣稱低藍光模式的品牌A和品牌B。對于宣稱低藍光模式的品牌A和品牌B，數據顯示，在相同色溫條件下，低藍光模式下的藍光危害輻亮度明顯降低，降低幅度達到80 %左右，這說明在低藍光模式下確實能達到較好的防護效果。

分別對品牌A和品牌B，在相同色溫狀態下，分析在不開啟和開啟低藍光模式時的相對光譜分布（見圖2～5），可以看到在低藍光模式下，相對光譜分布圖的藍光部分的波長峰值出現明顯的下降，這說明所測試的2款顯示器是通過大量降低藍光波長的能量來降低藍光危害。

圖2 品牌A在冷色溫狀態下的相對光譜分布圖

圖3 品牌A在暖色溫狀態下的相對光譜分布圖

圖4 品牌B在冷色溫狀態下的相對光譜分布圖

圖5 品牌B在暖色溫狀態下的相對光譜分布圖

4 結論

通過上述的試驗數據對比，宣稱有低藍光模式的顯示器的藍光危害要低于沒有宣稱低藍光模式的顯示器，以及對于宣稱有低藍光模式的顯示器，在低藍光模式下使用能明顯降低藍光危害。顯示器一般可以通過降低藍光波長的光譜能量來達到降低藍光保護眼睛視網膜的功能。

如果消費者在工作或學習或生活時，需要長時間看著顯示器，建議選購帶有低藍光功能的顯示器產品，同時建議在使用時使顯示器工作在低藍光模式下。