手机屏幕与伤眼 三星 A 屏 pwm 与蓝光损伤详解

ZEALER订阅号 发表于 12-07 收藏 已收藏
赞(0) •  评论(0

评论

当前没有评论,快来抢沙发
打开电子发烧友,查看全部评论
赞(0) •  评论(0

手机屏幕与伤眼 三星 A 屏 pwm 与蓝光损伤详解

ZEALER订阅号 发表于 12-07 收藏 已收藏

 

我们之前做过两个屏幕专题,一个频闪专题,一个蓝光损伤专题。今天我们系统的来好好的说说,手机屏幕与伤眼的关系。除了科技,这个话题应该更多的从医学的角度来解读。才能知道伤害的有无,更知道伤害的程度大小,准确的投射到我们自己的生活中去。

1.屏幕怎么伤眼?

很多人在讨论伤眼的时候,都不能准确的表达。比如我觉得累,我觉得瞎,这些都不准确。人眼损伤的方法有非常多。屏幕常见的有两个,蓝光损伤与频闪。其次的还有光线不好,距离不恰当对晶状体和睫状肌的影响,主要造成视疲劳和真性近视。还有长时间盯着东西看,瞬目太少导致的眼睛干涩,容易造成角膜病变或穿孔。还有美瞳或隐形眼镜,化学物品侵害,风沙侵害等等。不健康用眼不仅仅局限于屏幕。我们从重到轻来看

2.了解蓝光损伤

蓝光损伤是指光源中的高能短波蓝光。自然界中还有很多不同的波长,人眼会识别成不同的颜色。有的还看不出颜色,比如 X 光和一些射线,还有颜色不恒定的波长。我们先看看正常可见光光谱

每一种颜色的光大概的波长都列举了。那么短波蓝光在哪呢?就在蓝色偏左一点。因为越往左,波长小,能量大。但是蓝色后面还有紫外线,X 射线,我们平时也会接触到,貌似短波蓝光也没有那么可怕呀。

没错,短波蓝光的能量高,是相对于其他波长的可见光来说的,本身能量高,但是没有高到有直接杀伤力的程度。跟激光枪完全不同。我们看到的蓝色光一般都没事。但是放到屏幕上,情况就发生了一些改变。

改变主要是短波蓝光的密度,和与人眼近距离接触的时间。如果没有这3个条件,距离,密度,时间,那么蓝光就不可怕。那么屏幕为什么会改变这些呢。我们要大体看看两种主流屏幕是怎么工作的。

(a)LCD 屏幕

LCD 就是液晶显示屏啊。我们科普过很多次了。不用去了解详细的原理,简单说就是用很多 LED 灯光照亮屏幕的下面,这些 LED 灯光是蓝光。在经过荧光粉,或者理解成滤光片也行,蓝光通过无色滤光片,红色滤光片和绿色滤光片,增加了红绿色,加起来就满足了 RGB 的三原色。每一个像素下面有 RGB3 个子像素,就可以显示千变万化的图像了。真正的原理我们也讲过,太长了影响阅读体验。

那么这里就有问题了,LED 发出的蓝光,就有能量比较高的短波蓝光。所以 LED 灯,都会对人眼造成蓝光损伤。具体伤害的程度就是 3 原则。距离,密度和时间。家里的照明灯和电视一般伤害小一点,距离远。但是盯着看太久也不行。

LCD 手机就同时满足了 3 原则,所以伤害大一些。大到多少呢,每个人情况不同,没办法非常严谨的量化。但是常年用显示器和手机工作的人,患病风险会非常的高。老年几乎无法避免黄斑病变,白内障等疾病。如果不是常年,则没有那么严重。

(b)OLED 屏幕

OLED 屏幕的原理不同了,不需要蓝光激发荧光粉那一套,就是 3 个颜色的子像素来发光。理解成有机材料,或者就理解成 3 个有颜色灯泡就行了。也就是 RGB 的灯泡。蓝色就显示蓝色,没有蓝色就灭掉,不亮了。所以短波蓝光的能量密度和接触时间都会变小。所以 OLED 屏幕的蓝光损伤是会小的。

说到这里,我们要明确一个概念,「蓝光损伤是什么?」之前没看过我科普的小伙伴可以再看一下。

我们很容易看到,自然光中的短波光,会通过晶状体,进入人眼,和其他光一样在视网膜成像。但是由于短波光的能量大,穿透力强, 能够穿透晶状体直达视网膜,引起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡。光敏感细胞的死亡将会导致视力下降甚至完全丧失,这种损坏是不可逆的。所以蓝光会导致黄斑病变。

人眼中的晶状体会吸收部分蓝光渐渐混浊形成白内障,而大部份的蓝光会穿透晶状体,尤其是儿童晶状体较清澈,无法有效抵挡蓝光,从而更容易导致黄斑病变以及白内障。

所以这种损伤就非常明确了,儿童伤害最大。长期会发生不可逆的损伤和白内障。除此之外, 由于蓝光的波长短,聚焦点并不是落在视网膜中心位置,而是离视网膜更靠前一点的位置。 要想看清楚,眼球会长时间处于紧张状态,引起视疲劳。长时间的视觉疲劳,可能导致人们近视加深、出现复视、阅读时易串行、注意力无法集中等症状。

另外还有,蓝光会影响睡眠。蓝光会抑制褪黑色素的分泌,而褪黑色素是影响睡眠的一种重要激素,目前已知的作用是促进睡眠、调节时差。所以现代人晚睡和玩手机也有一些关系。

我们在之前的科普视频中,还补充了很多食品来增加褪黑色素和调节睡眠。

蓝光损伤的结论就很容易得出了。LCD 影响大很多,OLED 小很多。但是都必须配合用眼习惯,才能说明危害的大小。日常减少不健康的用眼习惯,适当多补充褪黑色素,就可以大大降低病变的风险。

忠告就是:尽量不要近距离,长时间使用 LCD 屏幕,尤其儿童!

接下来我们说频闪危害。这是我在一加 5 评测中详细说明的。

3.那么频闪频率是什么呢?

要明白频闪,我们要跟刷新率一起来说。频闪,指的是光源在发出光,和熄灭之间速度的描述。频闪的频率,就是每秒内,光源亮起和熄灭的次数。50hz,就是亮灭 50 次。1 万 hz,就是 1 万次。这个次数,是亮,和灭的交替。一定要弄清楚。

那么刷新率是什么呢,刷新率是屏幕每秒显示多少个画面。50hz就是50个画面。这50个画面,都是亮的。没有黑的。比如我们看电影,就是每秒24个画面,刷新率是24hz。显示器一般是60hz,电竞还有144hz。超过24hz,人看这些画面就是动的。低于的话看着就是卡的。刷新率越高,人看到的画面就越连贯。主要是针对高速移动的物体,24帧的话,每一帧的间隔就是24分之一秒,这个时间高速移动的物体已经移动很远了,两个画面直接就跳动了,过度不连贯了。如果你看的就是ppt,一个画面的话,刷新率没有任何影响。每秒都是这一个画面来回刷。这个频率,跟光源闪烁没有任何关系!两个是分开独立计算的两个东西。

结论,刷新率跟频闪没有任何关系!

因为光源就是一个颜色的光,一个画面都没有,频闪怎么闪跟刷新率有关系吗?刷新率是1,频闪是可见光的频闪,怎么可能有关系。那么屏幕有关系吗?也没有关系,频闪是亮和灭的交替。刷新率是画面和画面的交替,有关系就见鬼了。一般频闪都远远大于刷新率。一个画面会亮灭交替很多次。当然,有可能有例外。那是理论来说,实际产品不太可能出现。

(a)频闪是如何造成的?

光源频闪很好理解。我们的交流电是 50hz。初中物理就学过,电是一下一下的,不是持续的。这个间隙,如果给灯通上,那灯的频闪往往就是 50hz。我们地下室的破灯泡,或者直接跟交流电零线火线接通的灯泡,一般都这样。

而我们用的电池,一般是直流电。直流电是不是就没有间隙了呢,理论上也有,就是间隙小的忽略不计了。或者说频率大的足够大了,就无法被感知到了。这是我们理解下面内容的基础。

手机或者显示器,如果通过电阻去调节电流大小,灯泡的电流是调整了,电阻会发热耗电的。电器肯定不会这么蠢。用电源控制输出电流也可以,电源就要控制的很精确。这也很麻烦,电流太小了输出会不稳定的。那么还有一个方法,就是让频闪减少。本来 1 秒闪烁 1 万次的,亮度很高。我让他闪 1 千次,亮度就低了呀。因为光线在这么段的时间内叠加,人眼看到的是叠加后的亮度,人眼可分不清每一次的频闪。这样亮度调节就更简单了。比你加电阻的成本低多了。老的调光台灯都是用电阻调节的。很多年轻朋友可能都接触不到了。我之后做电磁辐射专题还会再聊到。

所以到这里,频闪的原因大家就明白了。这种降低闪烁调光的方式,就是 pwm。实际市场是 LCD 屏幕已经基本在抛弃这种 pwm 调光了。但是 OLED 屏幕发展时间短,目前基本都在使用。尤其是三星的 AMOLED 屏幕,我印象中没有一个是例外的。

那么有没有不是 pwm 调光的呢。有是有,不过本质上还是有频闪的。ccfl 也有。其实不能看是不是 pwm 调光,而是看调光之后的频率是多少。

重点来了:pmw 是不是原罪呢?

并不是,我们要看的是调节后最终的频率,频率才是频闪。是不是pmw则没有必然联系。比如 pmw 从 100 万降低到 1 万 hz 了,是不是伤眼呢?不可能的。那么从 3000 降低到 100 是不是伤眼呢,那是当然的。

(b)频闪出现在什么地方?

了解危害的发生还不够,关键是严重程度。不谈程度的损伤都是耍流氓。

频闪的主要分类,我个人分为 3 种。只是个人经验和习惯,我认为这样好理解。当然可以分的更细。

第一种,交流电频闪,50hz。我小时候是没有电灯的,用煤油灯。也用过猪油灯。其实也不舒服,光线太集中了。后来有一个汽灯。但是我最头痛的,就是后来的灯管。我当时买不起台灯,就头顶一个灯,那就是交流电频闪。学习看书把眼累的不行。

第二种,光源频闪。有直流电的,也有交流电的。屏幕一般是 A 屏最低 200hz 左右,最高也几千。不同 A 屏都不一定。LED 灯一般是几千的。常见的 8000 左右,亮度很出色。但是也有几百的,不见得lcd比a屏的频闪高。中国对光源频闪的规定是 3125hz。不能低于这个数字,否则可以去投诉厂家,或者起诉。那么 A 屏就低于 3125 了吧。是的,我们后面会说严重程度。但是这里都放在光源频闪里面。

第三种,护眼灯频闪。护眼灯为什么能护眼,我们之前科普说过,因为有一个变频电子镇流器,这玩意可以把 50hz 的交流电,一下子加到 30-50kHz,就是有几万 hz 的频闪。这样荧光粉的余晖效应就让人眼看不出频闪的间隙了。注意。护眼灯是频闪高到人差距不到间隙,不是没频闪!

还有一种方法是用 直流镇流器,就是把交流电变成直流电。这种情况下,频闪几乎就消除了,电磁干扰也比变频器要小。我们电磁辐射专题再展开。这里就不多说了。

所以挑选护眼灯,就要频闪尽量高的。最低不能低于 3125,最好高于 3 万。

那么假设买不到,就是有频闪了。那么

 

(c)频闪损伤有多严重?

第一个档次是 24hz 分水岭,区间为 3-70hz。如果低于这个频率,人看的就是一闪一闪亮晶晶了。别管是频闪还是刷新率,低于这个数字都很不连贯了。多一点,人就觉得闪的特别快。亮灭的闪烁比画面跟画面的切换明显多了,一直到 70hz,人都会觉得闪的特别难受。低于 24 之后,越低,就越无所谓。低于 3hz,就是半天亮灭一次。跟广告牌似的,灭就灭去吧,一抖一抖的切换那种也不是很难受。

第二个档次,70-3125hz。高于 70 以后,人基本上看上去就是明暗的差别,人已经看不出这是闪了。就是亮和灭的间隙小到人脑分不清了。但是细胞分得清。144hz 就是很多人还能分的出。尤其画面内容在高速移动的时候。这就是电竞屏幕的刷新率。频闪也一样,到这种程度以后就更难分清楚。但是细胞还是分得清。人眼的细胞会感知到细微的明暗变化,驱动肌肉调节。人的神经属于电信号,局部器官尤其眼球的反射依然在进行。频繁的调节就会引发难受。频率大概到了3125就基本没事了。不排除天赋异禀的人可能还有感知。国家的这个标准是有参考意义的。注意,这个档次是 3125. 不是 300

第三个档次 3125 - 3 万-无穷大

超过 3125 基本上就差不多了,但是小孩子,或者长时间集中注意力用眼的话,还是有影响的。注意是视疲劳加剧,程度会低一些。最好是使用护眼灯,参考频率就是 3 万 - 5 万左右吧,最低 3 万,越大越好,但是就没多大必要了。这就不是伤眼的程度了,而是从影响不大,到护眼的转变。

这里面其实是有 LCD 屏幕和 A 屏满亮度的。

了解几个档次,我们再看具体的频闪损伤。

(1) 头痛和眼疲劳:许多偏头痛患者对光非常敏感,如亮光并且闪烁,则更容易引起偏头痛。慢速闪烁通常比快速闪烁更容易引起偏头痛。参考值,所有低于3万的都有。别管是电视,电脑,灯光,手机,基本都涵盖了。只能是自己控制自己的使用习惯。当然屏幕不是不能达到护眼灯的水平,本来也是直流电,主要是调光问题。牵扯到屏幕,电池供电的多个方面。

(2) 光敏性癫痫病:对光敏感的人群在 3-70HZ 范围内的可见光调制下即使短时间接触也会发作癫痫,这大概会影响到 1/4000 的年龄在 5 - 24 岁人群,通常是在青春期左右开始发作,并且有 75% 的人群会终生对光敏感。

(3) 视力下降。这个不用多少了,各种伤害最后都可能造成视力下降。而且幅度都不一样。有时候人睡觉让血液回流不好都会视力下降。或者你按一下自己的眼睛也会。不用多解释。

(4) 注意力分散:人眼视场的周围对频闪更加敏感,例如频闪不停的信号灯或者汽车尾灯产生的快速调制会吸引司机一直盯着看。而提前将眼睛移开可能会对司机或者在驾驶道路上的人和物有危险。与运行中的机器结合的频闪光源会产生开合效应,对人产生的伤害,会导致显著不同的移动和停止速度。这个属于额外的了,人是有主观能动性的。

(5) 自闭症:有自闭症的儿童尤其对环境的改变很敏感,而照明中的频闪则增加了这种行为的反复发作。自闭症的情况比较复杂,我就不做临床判定方面的说明了。

 

(d)我们怎么判断频闪有多少?

最最重要的就是这个。只有知道频闪,才能知道对我们的刺激有多大。

方法我们之前就介绍过,正好找到这样的一个图片。方法有两个。

1,相机法。人眼有余晖效应,无法察觉频闪的间隙。相机只有快门。是可以捕捉到蛛丝马迹的。我们看左边的两个图片。上面的一个是频闪高的表现。下面是低的表现。就是出现波浪纹了。

但是注意,我在评测中说过,任何录像设备都能拍出这种效果,关键要看快门速度是多少。只要快门足够快,再好的频闪也能被捕捉到。我们当时给大家的是 1/30,1/60 秒这两个参数。1/30 别出现闪就好。但是出现闪,不代表就是频闪 30hz,因为这一个图片里面有很多次频闪交替。也不是严格的一个黑线就是一次。这个是不好说的。 1/60 快门还有的话伤害程度就不那么明显了。这个确实因人而异。我暂时推荐大家最低用 1/30 测试。宽松一点就用 1/60。其他参数无所谓的,看得清屏幕就行。

2,晃动法。晃动的间隙可以显示出重影,就是频闪的表现。晃手指或者电扇都行。这个方法只能对比的时候,两个屏幕看哪个屏幕频闪严重。但是没办法量化。不如相机好说话。我们都可以用手指试试自己的显示器,电视和手机。一般来说是电视和显示器差不多,都不如 LCD 手机。因为 LCD 手机的亮度高。频闪也高。除非亮度最低,频闪最低的时候可能有几百的样子。

(e)电器频闪的参考数据

电器方面我还是业余外行,手头上也没有详细的测试数据。一般来说是频闪最高的护眼灯,然后是质量好的亮度高的直流电灯光。其次 LCD 手机最高亮度(一般最高亮度 500 尼特的都很好)其次液晶电视显示器,亮度低于 300 尼特的比较多。

那么a屏在哪里呢?我们目前测试的 A 屏最好的是 Note8 和 S8,最高亮度 1000 尼特,基本上在正常 LCD 手机的档次。甚至还偏好一些。亮度低于 450 尼特的,就偏低一些。基本都是屏幕面板决定的。而 LCD 最低亮度也都不一样,正常的手机大概也有几百 hz,小米的 1 尼特暗光屏就低一点。具体的数值我是测不出来,只能比较大小,测不出具体的数。那么a屏最低亮度是多少呢。s8我们测试的时候也有几百左右,1/30 的快门和 1/60 的快门都不是特别严重。但是!但是一加 5,R11,等等一系列的 A 屏,低亮度都会出现非常明显的相机频闪。人眼虽然看不见,但是相机告诉我们,亮度越低,频闪越严重是妥妥的。

我们先看看一加 5 的效果

 

上面的图就是一加 5 对比 LCD 的屏幕。最低亮度的表现。

接下来我们看看三星 S8

正常亮度的话,右边的s8出现一个横的黑线,但是不会闪,就一直在那。而且是根据摄影机的角度出现的。摄影机动一下,这个黑线就跟着动。摄影机不动,它就不动了。比 A 屏稳定了太多。

还是 1/60 的快门,黑线也没了,我们继续降低亮度到最低看看

一直到变成全黑,也没有出现一加 5 的那种情况。大家看我的视频会清楚的多,动态的视频一目了然。所以s8最低亮度的频闪要比一加 5 的 20% 亮度还高。我不能说具体是不是没有影响,还是因人而异,但是情况比一加 5 的 A 屏要好的多。至少说明 A 屏的频闪是有差别的。差别还不小。所以明显频闪不能根据是不是 A 屏判断,也不能根据 pwm 判断,具体情况具体对待。

结论

1.pwm 调光虽然降低频闪,但是具体程度要细看最终数字。不能妖魔化 pwm。更不能无视 pwm 的问题。

2.A 屏的频闪不一定厉害,看具体屏幕的亮度和调节机制。LCD 屏幕的频闪也不一定好。一般正作用大于副作用的,就是对人类有利的。我们尽量控制副作用就行了。不能因噎废食,更不能饮鸩止渴。叶秋评测都会做这些对比的。

3.屏幕对人眼的影响除了本身的蓝光影响黄斑区,频闪加重视疲劳和偏头痛以外,还有色彩对人的刺激。有的人看艳丽的舒服。有的人看了就恶心难受。我们要区别严重程度。蓝光伤害大于一般频闪大于屏幕色彩喜好。

4.屏幕是一方面,关键是用眼健康。再好的屏幕,如果一直看,也不行。哪怕看书久了,瞬目少了也一样的难受。应该尽可能挑选好的屏幕和灯光,同时更注意用眼卫生。用眼健康好了,其实屏幕的影响没那么大。我们应该折中自己的喜好跟健康。不能顾此失彼,也不能以偏概全。

5.发现任何问题都不要一棍子打死一船人。用优点和缺点综合考虑。优点大缺点小就可以接受,再尽量弥补缺点。对你来说优点小缺点大,你就别选。但是每个人不一样,表达自己可以,别夸大情况带节奏。一般社会发展还是尽量去接受外在因素,改变自己。严重的也可以去抵制,但是轻重缓急要科学,不能完全听一家之言。真有依据的严重情况,我们才应该集体抵制。

叶秋评测用眼健康建议

1。佩戴蓝光镜片。除了看屏幕,日常的所有 LED 光源无处不在,都有蓝光损伤的风险。墨水屏最好,A 屏其次,LED 最差。但是也要注意蓝光外的指标。没蓝光,但是有其他问题也不行。儿童优先选择 A 屏,且不能使用最低亮度。

2。台灯购买护眼灯。晚上看屏幕一定要开灯。有一个护眼灯在旁边,哪怕显示器和手机有严重频闪,也能一定程度缓解。如果只有一个光源,还有频闪,那是很容易加重视疲劳的。

3。禁止睡前长时间玩手机。尤其不开灯,漆黑的环境对着手机屏幕,最毁眼睛。何况a屏还有更严重的频闪。LCD 最低亮度也不能长时间看,还不开灯。

4。多补充我们推荐的食物,适当补充褪黑色素和维生素 E。

5。不管看什么,都要多瞬目,多眨眼。如果出现眼睛干涩,可以搭配人工泪液,泪然等眼药水。长期待的环境要保证湿度。大概 50% 左右比较好。尤其睡觉不老实的人,有时候睡着了眼睛会张开一点点,特别需要湿度。张飞那种睁眼睡觉要使用红霉素眼药膏。

6。增加户外活动。看屏幕久了要放松放松。以 40 分钟为例,40 分钟就四周看看,最好往窗外的远处看。喝口水或者深呼吸几次。休息一下再继续。


文章来源专栏
ZEALER订阅号

热门推荐

分享到

QQ空间 QQ好友 微博
取消