荧光灯知识诠释

1荧光灯仍是主导光源

自20世纪50年代起，我国的学校、家庭普遍开始采用荧光灯（fluorescent lamp）照明［3］。迄今，在全球范围内，荧光灯仍是工作环境中的主导光源。从节能、使用寿命角度，国家标准提出“教室照明光源宜采用荧光灯”［1，4］。很多人认为荧光灯的光效高、亮度大，是理想的照明光源［3］。热销的“护眼灯”的发光原理也是荧光原理［1，5］。但荧光灯是否是最适宜的人工照明光源，笔者认为值得商榷。

2缺乏长波光是荧光灯的一个重要缺陷

荧光灯与白炽灯（incandescent lamp）的发光原理不同。荧光灯为气体放电原理（电能转化为紫外线，再由紫外线激发荧光粉发光），辐射的为非连续光谱，即光谱不全；而白炽灯与太阳的发光原理相同，为炽热的辐射体发光，辐射的是连续光谱［1，3，5］。因此，荧光灯略带蓝色（短波相对多），白炽灯略带红色（长波多）［6］。国内有研究以低色调值（色调H=14，为一种橙色）、高饱和度值（饱和度S=95，即深色）的纸张为反射测量面，测得白炽灯的反射系数比荧光灯高88.4%。由于这种纸张主要反射长波光（吸收绝大部分的中、短波光），说明荧光灯辐射的长波光明显比白炽灯少［1］。荧光灯发射的光谱不全，发出的4条光谱短波区为407 nm和435 nm，中波区为546 nm和576 nm，明显缺乏长波光，使眼睛蒙受强烈刺激［3］。由于短波光比长波光更容易被大气层散射，到达室内的阳光由于缺乏短波而为淡黄色（中波多）［1］。根据进化的原理，长期以来人类所适应的就是这种日光（短波少）［1，7］。荧光灯的短波较多，引起了人眼的不适应。按照荧光灯对3条色觉通路功能的可能影响（色觉效应）［1，8-12］，王智勇等［1］推断荧光灯对人眼有潜在的不利影响。假定自然光对人的视觉系统的3条色觉通路的影响为正常（自然状态），由于白炽灯的发光原理类似于自然光，故为“相对正常”；而由于荧光灯发射长波光较少，则其对视网膜的长（L）锥提供的刺激少，这样，其对红-绿通路（L-M）、亮度通路（L+M）、蓝-黄通路（（L+M）-S）3条色觉通路的影响均为异常［1］。见表1。

表1荧光灯与白炽灯对3条色觉通路的功能影响（略）

注：L锥即长锥、红锥，可以感受长波光；M锥即中锥、绿锥，主要感受中波光；S锥即短锥、蓝锥，主要感受短波光［10］。3条色觉通路的特点：L+M通路为红(长)、绿(中)锥体相加；L-M通路为红(长)、绿(中)锥体相减；(L+M)-S通路为红锥加绿锥，再与蓝(短)锥相减［10-11］。

3荧光灯对眼睛的其他影响

各项研究表明，短波多的光源会使人眼不适应［1，6，13-15］，<320 nm的短波光（UVC）对生物组织有损害［1］。对环境中UV光（紫外光）的来源分析发现，虽然臭氧层吸收了阳光中全部UVC和部分UVB［16］，但由于目前普遍使用的室内照明是冷白荧光灯，其发散光中含有6%的UV光［17］。这就使人们所处环境中UV光成分，特别是UVC和UVB大量增加。有研究发现，到达眼的紫外线中，UVB（280～320 nm）的生物性损伤最强，可导致白内障，并提示UVB作用的靶组织主要是生物体的DNA、膜系统等，其机制可能为通过升高细胞的氧化水平，直接作用于细胞成分或通过受体以及受体以外途径引发细胞（主要是细胞核）的生理状态改变［16］。Robertson在现代“建筑病”的病因研究中，揭示出办公室照明是可能的致病因素之一的证据；针对一些因自然采光较少而用大量人工照明替代的现代化建筑物，室内工作面的照度较低，且厌恶荧光灯的人员较多，普遍对荧光灯的灯光有不舒适感，阅读时眩光高，导致视疲劳发生率大幅度提高，视力普遍下降。建议最大程度地通过无色窗户充分利用自然光，减少荧光灯的视觉危害［18］。Soldatova［13］发现，荧光灯压抑了视网膜的功能；黄斑营养不良者比正常人对中波光的依赖性更大，在提供黄色光谱的钠灯下，这种病人的视觉功能最高。一项对370名大学新生的调查表明，使用荧光灯的学生近视率为81.34%，使用白炽灯的学生近视率为36.05%。但是，这个调查并没有完全消除城乡差异及其他因素的可能影响，且使用荧光灯的大多来自城市，使用白炽灯的大多来自山区［3］。波兰的Czepita等对3 000余名6～19岁学生进行了屈光检查，并对筛查出的屈光不正者出生后2 a的睡眠时的光暴露情况进行了问卷调查。统计结果表明，期间夜间点燃荧光灯睡眠的儿童散光发生率比白炽灯明显增加(P＜0.01)［19-20］。照度高低明显影响了调节反应时间，在高照度条件下（2 000 lx），调节收缩的时间均延长。临界闪光频率（CFF）受到照度与色温的明显影响。因此，Kobayashi［21］指出照度和色温均对视觉功能产生了影响（光源由3种荧光灯提供）。

4荧光灯的其他缺陷

Siopes［22］发现，与白炽灯相比，冷白荧光灯推迟了鸡开始产蛋的时间，并显著降低产蛋量。Colman［23］研究发现，在荧光灯下孤独症儿童做出的重复性动作比白炽灯下明显偏多。Poh-Fitzpatrick［24］发现，在荧光灯下血浆标本中原卟啉半衰期短且光降解速度快，而血浆卟啉在普通白炽灯下或贮存于暗处则能被保存数天。荧光灯色温明显影响舒张压已被Kobayashi［21］研究证实，高色温可以使舒张压增高。除了影响舒张压外，荧光灯灯光还能引起血浆α-MSH浓度的波动，并使一些受试者血浆中的氢化可的松含量快速增加，即可诱导内分泌反应［25］。现已证实荧光灯UV光对沙门菌有致突变性，并且主要的致突变成分(254 nm的短波光，UVC）是近紫外光 (365nm，UVA)的104倍［14］。此外，UV光也与一些肿瘤的发生有关［15］。

5对“护眼灯”的认识

目前，“护眼灯”在国内处于热销之中。文献综述结果表明，“护眼灯”存在2个方面的问题：一是频闪问题没有定论。由于设计者认为普通荧光台灯的频率太低（50～100 Hz）而存在所谓频闪［3，26-27］，并认为其对视觉不利，故主张采用高频化的电子镇流器（>10 000 Hz）以消除频闪［1］。关于频闪对于视觉的影响，国外很早就有人提出，但至今再未见相关研究［26］，国内随后开展了一些研究，取得了一些阳性结果［27-29］。二是先天不足，即荧光灯存在诸多缺陷，“护眼灯”的本质（发光原理）为荧光灯。对待新生事物，要反对保守，并鼓励与积极参与创新。但是，还要严谨，要有科学的根据，并克服急功近利，更不能单纯盈利思想，不负责任地炒作。从全球的研究进展来看，尽管取得了一些积极结果［26-29］，对于所谓“护眼灯”还应采取谨慎的态度。

6人工照明需要更大的变革

研究表明，白炽灯和荧光灯都没有实现对自然光的完全模拟［1，5-6］。尽管白炽灯的发光原理与太阳相同，但是，借助纸张测定反射系数，自然光平均比白炽灯高1/3，这与白炽灯的色温（3 000 K）只能达到太阳的1/2有关［1］。同时，虽然荧光灯的相关色温（6 200 K）可以达到与太阳接近，但借助纸张测定的反射系数甚至低于白炽灯，白炽灯平均高17.5%。这与荧光灯的发光原理（气体放电）与太阳不同有关［1］。因此，读写用的人工照明需要更大的变革，新光源应最大可能地接近自然光的水平；如果不能达到自然光的水平，则根据前述的色觉3条通路原理判断［1，8-12］，若能在长波的量上略微超出白炽灯，也可能是重要的突破。人工照明的新近研发进展表明，白光LED（发光二极管）与白炽灯和荧光灯相比有很多优点，尤其是耗电少、环保、体积小，正被一些大公司重点研发，并被预期将成为第4代电光源，替代白炽灯和荧光灯［30］。其发光材料为某种半导体晶片加上相应种类（可为多种）的荧光粉，最终混合成白色光［30］。因此，同荧光灯一样，LED也涉及荧光粉，故其光谱成分亦要从防近角度加以考虑，即需要防止光谱不全。

7对目前学生学习环境中光源选择的建议

(1)小学教室由于人工照明的使用时间较短，加之小学生处于视觉发育的主要时期，应选用白炽灯。(2)中学教室可以混合使用荧光灯与白炽灯，以弥补普通荧光灯长波少的缺陷。考虑到白炽灯寿命，可以安装2组白炽灯，轮换使用，周期为1课时。在经济条件允许的情况下，可考虑使用3基色荧光灯等。(3)家庭局部照明（书写台灯）宜使用白炽灯。

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