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科技人文雜誌 NO.135
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夜間照明新覺醒新商機

夜間照明的普及,讓人們脫離黑暗,延長了日常生活的時間,帶來許多便利;然而,背後有一個威脅人類健康甚鉅的隱形殺手─藍光,正悄悄奪走你我的健康而不自知…究竟漠視它的後果有多嚴重?

電燈的發明在人類歷史上毋庸置疑絕對是空前的重大事紀,夜間的照明延長了人們日常活動時間,進而加速帶動社會的文明;這項偉大的發明著實是人類文明的轉捩點。然而,電燈問世的一百六十多年後的今日,美國哈佛大學研究團隊卻赫然發現,錯誤的夜間照明竟然是人們健康的隱形殺手,恐與性早熟、糖尿病、失眠、肥胖、憂鬱症、癌症有相當程度的關連。隨著更多的研究報告出爐,這項推論一再被印證,照明設備廠商紛紛據此研發新的照明相關產品,照明市場勢將進入新思維的光世代!


■文.圖/楊順發



一切要從褪黑素講起,褪黑素被發現全然是一個將錯就對的誤會,1950年代,當時醫學界發現褪黑素的存在,美國一個皮膚醫學實驗室認為它在皮膚色素沉著方面會發揮作用,研究人員們大量服用了這種新發現的化學物質,並希望能讓皮膚變白;但結果,他們只是覺得昏昏欲睡。經進一步研究,科學家們始發現褪黑素其實是一種向機體傳達「夜晚」訊號的激素。它分泌於松果體(大腦深處一個松果樣的結構)。

褪黑素的釋放受干擾

1960年代,沃特曼(Dick Wurtman)與他在麻省理工學院的團隊又進一步發現,光線可以透過眼睛對哺乳動物的松果體產生刺激,並控制褪黑素的釋放。在白天,光線會抑制褪黑素的分泌;在晚上,褪黑素分泌入血;除非我們暴露在亮光或藍光之下,這些光線會抑制褪黑素的釋放,並讓我們保持清醒。

當褪黑素入血後,它將負責傳遞訊息、擔任信使。對於人類和其他晝行性動物,褪黑素會幫助機體做好休息的準備,並在夜間維持睡眠狀態。換言之,在動物體內,褪黑素是一種調節生物鐘的激素。褪黑素可以用來幫助入睡和治療睡眠障礙。

在正常情況下,由視網膜感知環境中的藍光亮度,以利發出光暗信號傳遞給松果體,令其在黑暗的情況下製造褪黑素,因此,褪黑素亦稱「黑暗荷爾蒙」。褪黑素的分泌於晚間中段時間最多,晚間後段時間較少,再隨時間逐漸減少至天明。

在日出而作、日落而息的古代,中低緯度的人們冬季會有十到八小時生活在黑暗當中,夜晚無藍光的干擾,褪黑素遵循著生理時鐘消長,即使普遍使用而篝火和白熾燈的早期生活,夜間照明的藍光成分也很少;反之,現代人廣泛使用日光燈,身處黑暗的時間減至八小時或以下。即使是微弱的日光燈照明下褪黑素的產生都會受到一定程度的影響;在強光下的影響就更大。缺乏褪黑素被懷疑很有可能是夜班工作者得癌病的成因,而現代於晚間亮燈的習慣亦被認為是發達國家越來越多人得癌症的原因之一。

這項推論在哈佛大學研究團隊進行的一項相關研究中得到證實,研究人員發現夜晚照明發出的藍光可能與肥胖、糖尿病有相當程度的關連。這項研究安排了10個接受實驗對象,在限定的一個時間表上,逐漸改變他們的晝夜節律時間,他們的血糖濃度明顯增加,一如糖尿病前期。此外,瘦素(控制餐後飽足感的激素)水平亦下降。

從研究結果中果然發現夜班工作和夜間暴露在光線下,與若干類型的癌症(指的是乳癌和前列腺癌)、糖尿病、心臟疾病和肥胖有關。研究團隊相信其中的原因有很多,但可以確定的是控制晝夜節律的褪黑素受到干擾,影響內分泌所導致,係其中最大的主因!

除此之外,哈佛醫學院也針對夜間的人工照明做了一項研究,並在2012年發表一篇研究結果的文章「藍光的黑暗面(Blue light has a dark side)」,文中點出夜間暴露在電子產品與節能燈泡的藍光下,有礙健康。文章進一步指出,會發出藍光的照明燈具在夜間是不適當的,它會干擾控制晝夜節律的褪黑素,因而打亂人體的生理時鐘,身體的內分泌也因此受到影響,代謝疾病因之產生,其中包括前述的若干癌症、糖尿病、心臟疾病、肥胖和失眠等等!



一切從色溫說起

究竟藍光為何物?這要從光線的色溫說起,色溫並非如表面上的字義,不是顏色的溫度,指的是光線的色階,色溫為各色階分界的單位。根據太陽一天當中在天空移動的位置,其與大氣層的反射作用,使得太陽的顏色會轉變成紅色、橘色、黃色、白色等由低到高的不同色溫。色溫越低藍光越弱,反之,色溫越高藍光越強。

由於白天的自然光源屬於較高的色溫,藍光較強,而到了黃昏的自然光源屬於低色溫,藍光很弱,陽光是昏黃色的。不過,藍光並非全然有害的,白天人類的大腦在高色溫的強度藍光照明下會比較有精神,而晚上在低色溫的弱藍光(全無藍光最佳)照明下則會覺得愛睏。

K是色溫的單位,數值越高代表色溫越高,藍光越強;反之數值越低代表色溫越低,藍光越弱。舉一些實物為例:火柴光1700 K/蠟燭1850 K/鎢燈(白熾燈)2800 K/鹵素燈及黃光日光燈3000 k/演播室「CP」燈3350 K/演播室檯燈,、照相泛光燈3400 K/月光、淺黃光日光燈4100 K/日光5000 K/氙弧燈    6420 K/電視螢幕9300 K…

色溫在3300K以下屬於暖色光,暖色光與白熾燈相近,2000K上下的色溫則類似燭光,紅光成分較多,能給人以溫暖,健康,舒適,比較想睡的感受。適用與家庭,住宅,宿舍,賓館等場所或溫度比較低的地方;睡前一段時間將光源調整為暖色光較佳,越低的色溫越可以維持褪黑激素的分泌量。

色溫在3300K到5300K之間屬冷白色光(又叫中性色),中性色由於光線柔和,使人有愉快,舒適,安詳的感受。適用與商店,醫院,辦公室,飯店,餐廳,候車室等場所。色溫在5300K以上屬冷色光(又叫日光色)它的光源接近自然光,有明亮的感覺,使人精力集中及不容易睡著。適用與辦公室,會議室,教室,繪圖室,設計室,圖書館的閱覽室,展覽櫥窗等場所;在睡前一段時間使用冷色光照明會增加入睡難度及患病可能,因此目前白光LED街燈的流行,其實對公眾健康有害。

日間藍天白雲的色溫從5000k起跳,而黃昏的色溫不到3000k,月光色溫是4100k,過去使用的火光色溫則不到3000k。人類透過視覺傳達對自然光源的變化有了生理反應。在白天時採用較高色溫的光源照明,夜間照明則使用低色溫光源,這樣生理時鐘就比較不容易紊亂。

 

通信工程師現身說法

在台灣,相關的研究並不多見,相關的報導也似乎未引起廣泛的討論,並未受到重視,直到三年前,一位任職於ASUS的工程師紀兆濃,發覺才四歲半的女兒竟然提早長出六歲牙(第一顆大臼齒的恆牙),求教醫師時,醫師分析可能的原因,包括嗜吃油炸食品或長時間看電視,均會影響生長激素過度分泌。但紀兆濃心想女兒既不愛吃油炸食品,亦未有長時間看電視的習慣。此時醫師又提到不當的夜間室內照明,致使褪黑素水平偏低,也會干擾生長激素,這才引起紀兆濃對室內照明的注意,並試著去研究!

紀兆濃從網路蒐羅許多國外的研究報告,在在指出不當的夜間照明對人體健康的確造成不小傷害,但由於是日積月累,逐漸惡化,一般人都不會特別去注意,堪稱健康上的隱形殺手!他蒐羅的資料其中有一篇對岸的報導,讓他更篤信不當的夜間照明是導致孩子早熟的元凶之一。

報導中指出「嬰兒性早熟」問題成了社會關注的話題。採訪記者走訪一些醫院,各家醫院都收治過性早熟患兒,其中女孩比男孩多。文中提到專家的看法指出,嬰兒性早熟並非常見病例,發病原因也很複雜,經常服用含有激素的食物、接觸化妝品或誤服避孕藥等都可能導致嬰幼兒性早熟。日常生活中,有些魚和豬吃的飼料裡含有激素,嬰幼兒吃了這些魚和豬肉,也可能會導致性早熟。

文中更提到光照過度也是誘發兒童性早熟的重要原因之一,因為光線會影響大腦中的內分泌器官松果體的正常工作。松果體的功能之一就是在夜間當人體進入睡眠狀態時,分泌大量的褪黑素,這種激素在深夜十一時至次日凌晨分泌最旺盛,天亮之後有光源便停止分泌。松果體有個特點,只要眼球一見到光源,褪黑素就會被抑制或停止分泌。兒童若受過多的光線照射,會減少松果體褪黑素的分泌,引起睡眠紊亂後就可能導致卵泡刺激素提前分泌,從而導致性早熟。

兒童性早熟發生率正逐年增多,但真正因疾病導致性早熟的不足一成,90%的孩子發生性早熟是受外部因素影響,其中過度的燈光刺激應引起重視,尤其是孩子夜間睡覺時,如果沒有特殊情況,最好不要開燈,且儘可能保證充足的睡眠。另外,還要避免長時間電腦顯示屏的光照刺激,避免由此引發性早熟。

紀兆濃警覺到事態的嚴重性,但家長們似乎對此都一無所知,於是,他決定擔任起負責喚醒沈睡人們的公雞角色,大聲疾呼,籲請大眾重視此一長期存在的健康危機!他也同時化為行動,辭去工作,著手研發可以改善夜間不當照明的相關產品,希望能在照明市場帶來革命性的全新作法!

由於擁有台大電信所電波組的學歷,又有通信工程師的資歷,曾任職於華碩,他善用本身的專長,包括RF電路設計、BT protocol GATT、IOS app design等等,和結識十三年的夥伴莊凱智(中央大學電機系畢業,曾任職於廣達,擁有BB電路設計、firmware設計、android app設計專長),合作前後花了三年研發出一款比滑鼠還小的掌上型色溫檢測器,可以隨身攜帶,走到那裡測到那裡。扁橢圓形可愛的造型有點像迷你飛碟一般,科技感十足。

這只可以檢測光源色溫的迷你檢測器,開啟之後會感應週遭的光源,白色的儀器透出紅色或綠色的光,據以檢測出有無藍光,並可從透出的色光亮度判斷藍光的強弱。使用者藉著這只檢測器隨時掌握置身的環境光源,以避免夜間遭受藍光的危害!



「自然光韻律系統」的問世

不過,這個初階步驟有如醫師問診,一旦發現病兆之後,還必須開處方才能治癒。於是,紀兆濃和莊凱智二人進一步研發一套「自然光韻律系統」。藉由智慧型的韻律光盒和後處理器,以及無線通信功能,能透過手機APP遙控,或自動控制LED照明燈具的色溫變化與照度控制。照度控制係藉由內建標準照明資料庫、感光元件和藍芽的Rainbow Eye回授控制,可視各種不同的室內活動(諸如觀賞電視、打電玩、聆聽音樂、閱讀、工作、休憩、睡眠等)調整不同的照度。色溫變化控制方面,系統內的IS-01可隨不同的時序,產生不同色溫的光照!

紀兆濃指出,韻律光盒內的IS-01依大自然每天日夜運行的時序,以及人體的生理時鐘,設定LED照明設備的色溫變化,從零時的2700K逐漸往上升,接近早上六點時快速提升到6000K,一直維持到下午四點才又開始逐漸往下降,至晚上十點已降回2700K。猶如自然光源的變化一般!換言之,透過藍光的增減,控制褪黑素的消長,如此有助於使用者自動調整生理時鐘,讓生活作息恢復正常,不僅獲得充份的睡眠,每天清晨也有如被晨光喚醒一般精神煥發,元氣飽滿!即使沒有設定鬧鐘也能自然醒來,從此揮別懶床的壞習慣!

由於生活作息中會有寫作、閱讀、電腦工作、一般辦公、精密工作、休閒娛樂等等的活動,需要不同的照度,使用者可透過Rainbow Eye加以調整,例如寫作會調整至500-1000LUX,電腦工作會調整至200-400LUX,一般辦公會調整至300-750LUX,精密工作會調整至750-1500LUX…,藉以得到充份的照明,以保護視力!

業者指出,由於歐美針對藍光對人體健康的影響所進行的研究不少,歐美市場上燈具廠商早已注意到相關研究報告,很早就將藍光的增減概念運用在產品,解決的方案則是生產不同色溫的燈泡,設計師在設計室內照明時,會同時安裝不同色溫的燈具,屋主再依使用時間和當下需求,開啟不同色溫的照明。

市場上包括奇異和菲利浦都有相似的作法,但業者表示,這種作法將大幅增加照明設備的預算,也會造成裝潢上的諸多限制,且使用上不甚方便,最重要的是,整體而言跟國人的裝潢習慣扞格不入!而「自然光韻律系統」最大的優點是無中控中心的設計、一燈解決,成本低廉、使用方便,與市面上現有照明架構相同,安裝簡單,主要運用在室內的層板燈和吸頂燈。

紀兆濃和莊凱智成立了全元通公司,負責將Rainbow Eye系列的光源檢測工具的概念和功能,介紹給一般消費者,並宣導健康照明的正確觀念。同時由台灣亮亮公司將Rainbow Eye結合IS-01推薦給住家/店家/企業辦公室/燈具廠。紀兆濃強調,照明設備色溫對人體健康影響的立論,未來勢必越來越受到重視,歐美燈具大廠早已跨出一大步,很快也會帶動國內燈具市場。

導正夜間照明市場潛力大

他說,LEDinside預估2016年全球LED智慧照明市場規模為23.5億美元,2020年可達134.27億美元,複合成長率高達30%;此外,單是2012年日本吸頂燈市場一年就多達500萬盞,其中60%為LED吸頂燈。2014年中國大陸居家照明LED的滲透率為13.57%,隨著中國國家LED照明政策的推動,未來將呈爆發式的成長,市場潛力無限!在在都是「自然光韻律系統」的市場良機!

不過,紀兆濃和莊凱智最在意還是國人的健康,尤其是發育中的小朋友,長期遭受不當照明的戕害而嚴重影響正常發育,兩人希望藉著正確運用藍光的照明新觀念,找回大家的健康!