Với sự phổ biến của đèn LED, đã có khá nhiều lo ngại về tác động tiêu cực tiềm ẩn của bước sóng ánh sáng xanh do đèn LED tạo ra. Một trong những khía cạnh hữu hình và thường được thảo luận nhất của ánh sáng xanh là khả năng tác động đến nhịp sinh học và ảnh hưởng đến chất lượng giấc ngủ của một người. Chúng tôi đã thực hiện một số tính toán trên quang phổ ánh sáng của sản phẩm và so sánh các giá trị tỷ lệ M/P của chúng với các sản phẩm cạnh tranh khác có khả năng hiển thị màu thấp hơn để xem chúng xếp chồng lên nhau như thế nào.
Tỷ lệ M/P là gì?
Một số liệu được phát triển gần đây có tên là tỷ lệ M/P đang đạt được đà như một cách hiệu quả để đo lượng năng lượng ánh sáng xanh mà một nguồn sáng chứa. M/P là viết tắt của melanopic lux / photopic lux, và nó cố gắng mô tả khả năng ảnh hưởng đến nhịp sinh học của nguồn sáng. Về bản chất, tỷ lệ M/P mô tả tỷ lệ giữa lượng năng lượng ánh sáng thúc đẩy sự tỉnh táo (đường cong melanop) so với lượng năng lượng ánh sáng tạo ra nhận thức về độ sáng (đường cong quang ảnh).
Đường cong quang ảnh nghe có vẻ kỹ thuật, nhưng nó thực sự là cùng một đường cong được sử dụng để tính toán các giá trị phát sáng (lumen) đặc trưng cho độ sáng của bóng đèn. Nói chung, độ sáng là “tốt” – nó giúp chúng ta nhìn mọi thứ một cách trực quan và là lý do chúng ta sử dụng bóng đèn ngay từ đầu.
Mặt khác, đường cong melanopic ít liên quan đến độ sáng tổng thể của nguồn sáng mà nhiều hơn về lượng năng lượng ánh sáng xanh tương đối trong nguồn sáng. Như bạn mong đợi, đường cong này có tâm gần với bước sóng năng lượng ánh sáng xanh hơn (xem biểu đồ bên dưới).
Có thể hữu ích khi nghĩ về tỷ lệ M/P như một cách để mô tả số lượng “lumen độ sáng” so với “lumen tỉnh táo”. Ví dụ: tỷ lệ M/P là 0,5 cho thấy rằng cứ 100 lumen độ sáng do bóng đèn phát ra thì 50 lumen tỉnh táo được phát ra. Nếu bạn đang tìm cách hạn chế mức độ tác động sinh học, giá trị “lumen tỉnh táo” thấp hơn sẽ được ưu tiên, do đó, theo đó, tỷ lệ M/P thấp hơn cũng sẽ được mong muốn.
Kết quả tính toán
Chúng tôi đã thử nghiệm và trích xuất dữ liệu phân bổ công suất quang phổ (SPD) từ ba đèn LED có giá trị CRI là 82, 91 và 97, cũng như một đèn halogen. Tất cả các đèn có giá trị nhiệt độ màu tương ứng xấp xỉ 3000K.
Đèn 1 – Nhãn hiệu X (82 CRI)
CCT: 2976K
CRI / R9: 82/13
Tỷ lệ M/P: 0,513
Đèn 2 – Nhãn hiệu Y (91 CRI)
CCT: 2947K
CRI / R9: 91/56
Tỷ lệ M/P: 0,546
Bóng đèn 3 – Nhãn hiệu Z (97 CRI)
CCT: 2987K
CRI/R9: 97/86Tỷ lệ M/P: 0,548
Đèn 4 – Đèn Halogen (100 CRI)Tỷ lệ CCT: 3000KCRI / R9: 100/100M/P: 0,581Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng khi CRI tăng, tỷ lệ M/P cũng tăng, điều này cho thấy rằng đèn LED có CRI cao thực sự có thể có tác động sinh học mạnh hơn so với các đèn LED có CRI thấp hơn.
Tại sao đèn CRI cao có tác động sinh học mạnh hơn?
Bạn có ngạc nhiên với những kết quả này không? Rốt cuộc, CRI cao hầu như luôn là một điều tốt từ góc độ quang phổ, vì vậy chúng tôi cũng mong đợi các nguồn sáng CRI cao cũng tốt cho việc hạn chế tác động sinh học. Tuy nhiên, hóa ra, tỷ lệ M/P không tính đến bất kỳ khía cạnh thể hiện màu nào của nguồn sáng. Cuối cùng, đó là một phương trình toán học đơn giản so sánh lượng năng lượng ánh sáng tạo ra độ sáng với năng lượng ánh sáng tạo ra sự tỉnh táo. Nếu một nguồn sáng thực sự hiệu quả trong việc tạo ra năng lượng ánh sáng nằm dưới đường cong quang ảnh, nhưng lại có năng lượng phát ra tương đối thấp dưới đường cong melanopic, thì chỉ riêng điều đó thôi cũng sẽ mang lại cho nó một tỷ lệ M/P thấp. Nhìn từ góc độ này, kết quả bắt đầu có ý nghĩa hơn.
Như chúng ta đã khám phá trước đây, đèn LED CRI cao thực sự không hiệu quả trong việc tạo ra độ sáng cảm nhận được, với một trong những lý do chính là nguồn đèn LED CRI cao phát ra ít ánh sáng vàng hơn và tạo ra nhiều bước sóng xanh lam, lục lam, đỏ và đỏ đậm hơn. Dưới đây là một ví dụ cực đoan nhưng mang tính minh họa về cách nguồn sáng CRI rất thấp có thể dẫn đến tỷ lệ M/P rất thấp. Trong biểu đồ bên dưới, chúng ta thấy nguồn LED màu hổ phách 590 nm, được so sánh với đường cong melanopic (màu xanh dương) và đường cong photopic (màu xanh lá cây). Hầu hết năng lượng ánh sáng của đèn LED màu hổ phách nằm dưới đường cong quang phổ (màu xanh lá cây) và rất ít năng lượng nằm dưới đường cong melanopic (màu xanh lam), dẫn đến tỷ lệ M/P rất thấp là 0,117.
Không cần phải nói rằng đèn LED màu hổ phách có CRI khủng khiếp và sẽ không phù hợp với ánh sáng chung trong nhà. Tuy nhiên, nói một cách chính xác, nó có thể là một cách hiệu quả để hạn chế các tác động của chu kỳ sinh học do tỷ lệ M/P rất thấp của nó. Bằng trực giác, chúng ta cũng có thể xác nhận điều này bằng cách xác minh rằng rất ít năng lượng ánh sáng được tạo ra bởi đèn LED màu hổ phách trong vùng dưới đường cong melanopic (màu xanh lam). Biểu đồ tiếp theo cho thấy quang phổ của đèn halogen được biểu đồ dựa trên cùng các đường cong melanopic và photopic. Không giống như đèn LED màu hổ phách, quang phổ rất mượt mà và dần dần. Lượng năng lượng tăng lên khi bước sóng tăng từ các màu tím, lam, lục, vàng và đỏ. Nhìn chung, sự phân bố bị chi phối bởi các bước sóng màu cam và đỏ (phù hợp với những gì chúng ta quan sát bằng mắt thường ở màu ấm và hơi vàng của đèn halogen).
Tuy nhiên, điều bạn cũng sẽ nhận thấy là có rất nhiều năng lượng ánh sáng dưới đường cong melanopic (màu xanh lam). Chúng ta cũng thấy, so với đèn LED màu hổ phách, lượng năng lượng ánh sáng màu vàng thấp hơn một chút, nhưng lượng năng lượng bước sóng màu cam và đỏ đậm lại rất cao. Kết quả là có lượng năng lượng ánh sáng melanopic cao hơn và lượng năng lượng ánh sáng quang điện thấp hơn, dẫn đến tỷ lệ M/P cao hơn nhiều là 0,581. Một cách khác để suy nghĩ về điều này là từ quan điểm của ánh sáng quang phổ hẹp và quang phổ đầy đủ. Như chúng ta đã thấy ở trên, khả năng hiển thị màu của đèn LED màu hổ phách phổ hẹp có thể được cải thiện bằng cách tăng độ rộng của phổ. Bằng cách tăng chiều rộng, chúng ta sẽ cần bổ sung thêm năng lượng bước sóng đỏ, cũng như năng lượng lục lam, lục lam và lam lam. Trên cơ sở tương đối, điều này sẽ làm giảm năng lượng bước sóng quang và về mặt tuyệt đối, làm tăng lượng năng lượng bước sóng melanop. Như bạn có thể thấy, việc tăng các giá trị tỷ lệ M/P gần như không thể tránh khỏi khi phổ trở nên đầy đủ hơn hoặc đầy đủ hơn.
Kết luận
Các nguồn sáng có quang phổ đầy đủ và khả năng hiển thị màu cao thường liên quan đến các lợi ích sức khỏe tích cực, nhưng kết quả thử nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng chúng có thể tác động đến chu kỳ sinh học nhiều hơn so với đèn có CRI thấp hơn. Hãy nhớ rằng các giá trị tỷ lệ M/P rất hữu ích, nhưng các yếu tố khác như thời gian trong ngày, khoảng cách gần và thời gian tiếp xúc với nguồn sáng được cho là có tác động lớn hơn nhiều đến chu kỳ sinh học. Một phép loại suy mà chúng tôi thường sử dụng là hàm lượng caffein trong cà phê. Tỷ lệ M/P có thể được coi là tương đương với hàm lượng caffein tính bằng miligam trên một tách cà phê. Nếu bạn lo lắng về tác động của caffein đối với chất lượng giấc ngủ, có thể hữu ích khi uống cà phê có hàm lượng caffein thấp hơn, nhưng bạn cũng sẽ biết rằng cà phê bạn uống khi nào và bao nhiêu tách cũng quan trọng.
