1. Efekt fotobiologiczny
Aby omówić kwestię bezpieczeństwa fotobiologicznego, pierwszym krokiem jest wyjaśnienie efektów fotobiologicznych. Różni badacze mają różne definicje konotacji efektów fotobiologicznych, które mogą odnosić się do różnych interakcji między organizmami świetlnymi i żywymi. W tym artykule omawiamy jedynie reakcje fizjologiczne organizmu ludzkiego wywołane światłem.
Wpływ efektów fotobiologicznych na organizm człowieka jest wieloaspektowy. Ze względu na różne mechanizmy i skutki efektów fotobiologicznych można je z grubsza podzielić na trzy kategorie: wizualne efekty światła, niewizualne efekty światła i radiacyjne efekty światła.
Wizualny efekt światła odnosi się do wpływu światła na wzrok, który jest najbardziej podstawowym efektem światła. Zdrowie wzroku jest najbardziej podstawowym wymogiem stawianym oświetleniu. Czynniki wpływające na efekty wizualne światła obejmują jasność, rozkład przestrzenny, oddawanie barw, odblaski, charakterystykę kolorów, charakterystykę migotania itp., które mogą powodować zmęczenie oczu, niewyraźne widzenie i zmniejszoną wydajność w zadaniach związanych z widzeniem.
Pozawizualne skutki światła odnoszą się do fizjologicznych i psychologicznych reakcji organizmu człowieka wywołanych światłem, które mają związek z wydajnością pracy człowieka, poczuciem bezpieczeństwa, komfortem, zdrowiem fizjologicznym i emocjonalnym. Badania nad pozawizualnymi skutkami światła rozpoczęły się stosunkowo późno, ale szybko się rozwinęły. W dzisiejszym systemie oceny jakości oświetlenia pozawizualne efekty światła stały się ważnym czynnikiem, którego nie można zignorować.
Efekt promieniowania światła odnosi się do uszkodzeń tkanek ludzkich spowodowanych wpływem różnych długości fali promieniowania świetlnego na skórę, rogówkę, soczewkę, siatkówkę i inne części ciała. Efekt promieniowania światła można podzielić na dwie kategorie w zależności od mechanizmu działania: uszkodzenia fotochemiczne i uszkodzenia spowodowane promieniowaniem cieplnym. W szczególności obejmuje różne zagrożenia, takie jak zagrożenia chemiczne UV ze źródeł światła, zagrożenia związane z niebieskim światłem siatkówki i zagrożenia termiczne skóry.
Organizm ludzki jest w stanie w pewnym stopniu oprzeć się skutkom tych obrażeń lub je naprawić, jednak gdy efekt promieniowania świetlnego osiągnie pewien limit, zdolność organizmu do samonaprawy staje się niewystarczająca, aby naprawić te obrażenia, a szkody będą się kumulować, powodując nieodwracalne skutki, takie jak jak utrata wzroku, uszkodzenia siatkówki, uszkodzenia skóry itp.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją złożone interakcje wieloczynnikowe oraz mechanizmy pozytywnego i negatywnego sprzężenia zwrotnego między zdrowiem człowieka a środowiskiem świetlnym. Wpływ światła na organizmy, zwłaszcza na organizm ludzki, jest związany z różnymi czynnikami, takimi jak długość fali, natężenie, warunki pracy i stan organizmu.
Celem badania efektów fotobiologii jest zbadanie czynników powiązanych pomiędzy wynikami fotobiologii a środowiskiem świetlnym i stanem biologicznym, identyfikacja czynników ryzyka, które mogą zaszkodzić zdrowiu i korzystnych aspektów, które można zastosować, poszukiwanie korzyści i unikanie szkód, i umożliwią głęboką integrację optyki i nauk przyrodniczych.

2. Fotobiobezpieczeństwo
Pojęcie fotobiobezpieczeństwa można rozumieć dwojako: wąsko i szeroko. Wąsko definiowane „fotobiobezpieczeństwo” odnosi się do kwestii bezpieczeństwa spowodowanych promieniowaniem światła, natomiast szeroko rozumiane „fotobiobezpieczeństwo” odnosi się do kwestii bezpieczeństwa powodowanych przez promieniowanie świetlne na zdrowie człowieka, w tym wizualnych skutków światła, niewizualnych skutków światła i radiacyjne działanie światła.
W istniejącym systemie badań fotobiobezpieczeństwa przedmiotem badań fotobiobezpieczeństwa są urządzenia oświetleniowe lub wyświetlające, natomiast celem fotobiobezpieczeństwa są narządy takie jak oczy czy skóra ciała ludzkiego, objawiające się zmianami parametrów fizjologicznych, takich jak temperatura ciała i średnica źrenicy . Badania nad fotobiobezpieczeństwem skupiają się głównie na trzech głównych kierunkach: pomiarze i ocenie promieniowania fotobiobezpiecznego generowanego przez źródła światła, ilościowym związku pomiędzy fotopromieniowaniem a reakcją człowieka oraz ograniczeniach i metodach ochrony promieniowania fotobiobezpiecznego.
Promieniowanie świetlne generowane przez różne źródła światła różni się intensywnością, rozkładem przestrzennym i widmem. Wraz z rozwojem materiałów oświetleniowych i inteligentnej technologii oświetleniowej nowe inteligentne źródła światła, takie jak źródła światła LED, źródła światła OLED i laserowe źródła światła, będą stopniowo stosowane w scenariuszach oświetlenia domowego, komercyjnego, medycznego, biurowego lub specjalnego. W porównaniu z tradycyjnymi źródłami światła, nowe inteligentne źródła światła charakteryzują się większą energią promieniowania i wyższą swoistością widmową. Dlatego jednym z czołowych kierunków badań nad bezpieczeństwem fotobiologicznym są badania metod pomiaru lub oceny bezpieczeństwa fotobiologicznego nowych źródeł światła, takie jak badanie bezpieczeństwa biologicznego samochodowych reflektorów laserowych oraz system oceny zdrowia i komfortu człowieka. półprzewodnikowych produktów oświetleniowych.
Reakcje fizjologiczne wywołane promieniowaniem świetlnym o różnej długości fali działającym na różne narządy lub tkanki ludzkie również się różnią. Ponieważ organizm ludzki jest złożonym systemem, ilościowe opisanie zależności pomiędzy promieniowaniem świetlnym a reakcją człowieka jest również jednym z najnowocześniejszych kierunków badań nad fotobiobezpieczeństwem, takich jak wpływ i zastosowanie światła na rytmy fizjologiczne człowieka oraz problematyka światła dawka intensywności wywołująca efekty pozawizualne.
Celem prowadzenia badań nad bezpieczeństwem fotobiologicznym jest uniknięcie szkód powodowanych przez narażenie człowieka na promieniowanie świetlne. Dlatego w oparciu o wyniki badań nad bezpieczeństwem fotobiologicznym i fotobiologicznym działaniem źródeł światła zaproponowano odpowiadające im normy oświetleniowe i metody ochrony, a także zaproponowano schematy projektowania bezpiecznych i zdrowych produktów oświetleniowych, co jest jednocześnie jednym z czołowych kierunków fotobiologii. badania nad bezpieczeństwem biologicznym, takie jak projektowanie systemów oświetlenia zdrowotnego dla dużych załogowych statków kosmicznych, badania nad oświetleniem prozdrowotnym i systemami wystawowymi oraz badania nad technologią aplikacji folii chroniących przed niebieskim światłem w celu zapewnienia zdrowia i bezpieczeństwa świetlnego.

3. Pasma i mechanizmy fotobiobezpieczeństwa
Zakres pasm promieniowania świetlnego mających wpływ na bezpieczeństwo fotobiologiczne obejmuje głównie fale elektromagnetyczne w zakresie od 200 nm do 3000 nm. Zgodnie z klasyfikacją długości fali promieniowanie optyczne można podzielić głównie na promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie światła widzialnego i promieniowanie podczerwone. Skutki fizjologiczne wywołane promieniowaniem elektromagnetycznym o różnych długościach fal nie są całkowicie takie same.
Promieniowanie ultrafioletowe odnosi się do promieniowania elektromagnetycznego o długości fali od 100 nm do 400 nm. Ludzkie oko nie jest w stanie dostrzec obecności promieniowania ultrafioletowego, jednakże promieniowanie ultrafioletowe ma znaczący wpływ na fizjologię człowieka. Nałożenie na skórę promieniowania ultrafioletowego może spowodować rozszerzenie naczyń krwionośnych, co objawia się zaczerwienieniem. Długotrwałe narażenie może powodować wysuszenie, utratę elastyczności i starzenie się skóry. Narażenie oczu na promieniowanie ultrafioletowe może spowodować zapalenie rogówki, zapalenie spojówek, zaćmę itp., powodując uszkodzenie oczu.
Promieniowanie światła widzialnego zazwyczaj odnosi się do fal elektromagnetycznych o długości fali w zakresie 380–780 nm. Fizjologiczne skutki światła widzialnego na organizm ludzki obejmują głównie oparzenia skóry, rumień i uszkodzenia oczu, takie jak urazy termiczne i zapalenie siatkówki spowodowane światłem słonecznym. Szczególnie wysokoenergetyczne światło niebieskie o długości fali od 400 nm do 500 nm może powodować fotochemiczne uszkodzenia siatkówki i przyspieszać utlenianie komórek w obszarze plamki żółtej. Dlatego powszechnie uważa się, że światło niebieskie jest najbardziej szkodliwym światłem widzialnym.