1. Effetto fotobiologico
Per discutere la questione della sicurezza fotobiologica, il primo passo è chiarire gli effetti fotobiologici. Diversi studiosi hanno definizioni diverse della connotazione degli effetti fotobiologici, che possono riferirsi a varie interazioni tra la luce e gli organismi viventi. In questo articolo trattiamo solo le reazioni fisiologiche del corpo umano causate dalla luce.
L’impatto degli effetti fotobiologici sul corpo umano è multiforme. In base ai diversi meccanismi e risultati degli effetti fotobiologici, questi possono essere approssimativamente suddivisi in tre categorie: effetti visivi della luce, effetti non visivi della luce ed effetti di radiazione della luce.
L'effetto visivo della luce si riferisce all'effetto della luce sulla visione, che è l'effetto più fondamentale della luce. La salute visiva è il requisito fondamentale per l’illuminazione. I fattori che influenzano gli effetti visivi della luce includono luminosità, distribuzione spaziale, resa cromatica, abbagliamento, caratteristiche del colore, caratteristiche dello sfarfallio, ecc., che possono causare affaticamento degli occhi, visione offuscata e diminuzione dell'efficienza nelle attività legate alla vista.
Gli effetti non visivi della luce si riferiscono alle reazioni fisiologiche e psicologiche del corpo umano causate dalla luce, che sono legate all'efficienza lavorativa delle persone, al senso di sicurezza, al comfort, alla salute fisiologica ed emotiva. La ricerca sugli effetti non visivi della luce è iniziata relativamente tardi, ma si è sviluppata rapidamente. Nell'attuale sistema di valutazione della qualità dell'illuminazione, gli effetti non visivi della luce sono diventati un fattore importante che non può essere ignorato.
L'effetto della radiazione luminosa si riferisce al danno causato ai tessuti umani dagli effetti delle diverse lunghezze d'onda della radiazione luminosa sulla pelle, sulla cornea, sul cristallino, sulla retina e su altre parti del corpo. L'effetto della radiazione luminosa può essere suddiviso in due categorie in base al suo meccanismo d'azione: danno fotochimico e danno da radiazione termica. Nello specifico, include vari pericoli come i rischi chimici UV derivanti da fonti di luce, i rischi della luce blu sulla retina e i rischi termici della pelle.
Il corpo umano può in una certa misura resistere o riparare gli effetti di queste lesioni, ma quando l'effetto della radiazione luminosa raggiunge un certo limite, la capacità di autoriparazione del corpo è insufficiente per riparare queste lesioni e il danno si accumulerà, provocando effetti irreversibili come come perdita della vista, lesioni retiniche, danni alla pelle, ecc.
Nel complesso, esistono complesse interazioni multifattoriali e meccanismi di feedback positivi e negativi tra la salute umana e l’ambiente luminoso. Gli effetti della luce sugli organismi, in particolare sul corpo umano, sono legati a vari fattori come la lunghezza d'onda, l'intensità, le condizioni operative e lo stato dell'organismo.
Lo scopo dello studio degli effetti della fotobiologia è esplorare i fattori correlati tra i risultati della fotobiologia e l'ambiente luminoso e lo stato biologico, identificare i fattori di rischio che possono danneggiare la salute e gli aspetti favorevoli che possono essere applicati, cercare benefici ed evitare danni, e consentire la profonda integrazione tra ottica e scienze della vita.

2. Fotobiosicurezza
Il concetto di fotobiosicurezza può essere inteso in due modi: ristretto e ampio. Con una definizione ristretta, la “fotobiosicurezza” si riferisce ai problemi di sicurezza causati dagli effetti delle radiazioni luminose, mentre con una definizione ampia, la “fotobiosicurezza” si riferisce ai problemi di sicurezza causati dalle radiazioni luminose sulla salute umana, compresi gli effetti visivi della luce, gli effetti non visivi della luce ed effetti di radiazione della luce.
Nel sistema di ricerca esistente sulla fotobiosicurezza, l'oggetto della ricerca sulla fotobiosicurezza sono i dispositivi di illuminazione o di visualizzazione, e l'obiettivo della fotobiosicurezza sono organi come gli occhi o la pelle del corpo umano, manifestati come cambiamenti nei parametri fisiologici come la temperatura corporea e il diametro della pupilla . La ricerca sulla fotobiosicurezza si concentra principalmente su tre direzioni principali: misurazione e valutazione delle radiazioni di fotobiosicurezza generate da sorgenti luminose, relazione quantitativa tra fotoradiazione e risposta umana e limitazioni e metodi di protezione per le radiazioni di fotobiosicurezza.
La radiazione luminosa generata da diverse sorgenti luminose varia in intensità, distribuzione spaziale e spettro. Con lo sviluppo di materiali per l'illuminazione e tecnologie di illuminazione intelligenti, nuove sorgenti luminose intelligenti come sorgenti luminose a LED, sorgenti luminose OLED e sorgenti luminose laser verranno gradualmente applicate in scenari di illuminazione domestici, commerciali, medici, d'ufficio o speciali. Rispetto alle sorgenti luminose tradizionali, le nuove sorgenti luminose intelligenti hanno un’energia di radiazione più forte e una maggiore specificità spettrale. Pertanto, una delle direzioni d'avanguardia nella ricerca sulla sicurezza fotobiologica è lo studio di metodi di misurazione o valutazione della sicurezza fotobiologica di nuove sorgenti luminose, come lo studio della sicurezza biologica dei fari laser automobilistici e il sistema di valutazione della salute e del comfort umano di prodotti di illuminazione a semiconduttori.
Variano anche le reazioni fisiologiche causate dalle diverse lunghezze d'onda della radiazione luminosa che agiscono su diversi organi o tessuti umani. Poiché il corpo umano è un sistema complesso, descrivere quantitativamente la relazione tra radiazione luminosa e risposta umana è anche una delle direzioni all'avanguardia nella ricerca sulla fotobiosicurezza, come l'impatto e l'applicazione della luce sui ritmi fisiologici umani e la questione della luce dose di intensità che innesca effetti non visivi.
Lo scopo di condurre ricerche sulla sicurezza fotobiologica è evitare i danni causati dall'esposizione umana alle radiazioni luminose. Pertanto, sulla base dei risultati della ricerca sulla sicurezza fotobiologica e sugli effetti fotobiologici delle sorgenti luminose, vengono proposti standard di illuminazione e metodi di protezione corrispondenti e vengono proposti schemi di progettazione di prodotti di illuminazione sicuri e salutari, che è anche una delle direzioni all'avanguardia della fotografia ricerca sulla sicurezza biologica, come la progettazione di sistemi di illuminazione sanitaria per veicoli spaziali con equipaggio di grandi dimensioni, ricerca sull'illuminazione sanitaria e sui sistemi di visualizzazione e ricerca sulla tecnologia applicativa di pellicole protettive contro la luce blu per la salute e la sicurezza della luce.

3. Fasce e meccanismi di fotobiosicurezza
La gamma di bande di radiazione luminosa coinvolte nella sicurezza fotobiologica comprende principalmente onde elettromagnetiche che vanno da 200 nm a 3000 nm. In base alla classificazione della lunghezza d'onda, le radiazioni ottiche possono essere suddivise principalmente in radiazioni ultraviolette, radiazioni luminose visibili e radiazioni infrarosse. Gli effetti fisiologici prodotti dalle radiazioni elettromagnetiche di diverse lunghezze d'onda non sono del tutto gli stessi.
La radiazione ultravioletta si riferisce alla radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda compresa tra 100 nm e 400 nm. L'occhio umano non può percepire la presenza della radiazione ultravioletta, ma la radiazione ultravioletta ha un impatto significativo sulla fisiologia umana. Quando le radiazioni ultraviolette vengono applicate sulla pelle, possono causare vasodilatazione, con conseguente arrossamento. L'esposizione prolungata può causare secchezza, perdita di elasticità e invecchiamento della pelle. Quando la radiazione ultravioletta viene applicata agli occhi, può causare cheratite, congiuntivite, cataratta, ecc., causando danni agli occhi.
La radiazione luminosa visibile si riferisce tipicamente alle onde elettromagnetiche con lunghezze d'onda comprese tra 380 e 780 nm. Gli effetti fisiologici della luce visibile sul corpo umano comprendono principalmente ustioni cutanee, eritemi e danni agli occhi come lesioni termiche e retiniti causate dalla luce solare. Soprattutto la luce blu ad alta energia compresa tra 400 nm e 500 nm può causare danni fotochimici alla retina e accelerare l’ossidazione delle cellule nell’area maculare. Pertanto, si ritiene generalmente che la luce blu sia la luce visibile più dannosa.