意大利米兰用富含蓝色的白色LED光源代替了钠路灯。现在，与郊区相比，城市中心的照明看起来更明亮，更蓝。

地球上的生命在昼夜周期中演化。2017年诺贝尔生理学或医学奖得主表示，动植物（包括果蝇等昆虫）都有一个生物钟来控制其昼夜节律。现在，人类对人造照明的日益依赖正在改变这些节奏。

一个多世纪以来，白炽灯光源一直为我们服务。这些灯泡生产和处置很便宜，并且容易变暗。它们的光谱是连续的，包括彩虹的大多数颜色，就像落日一样。在1990年代，一些研究人员指责人工照明将我们的睡眠模式从两个四个小时的自然节奏（被一个小时的清醒打断了）改变为每晚一个八个小时的自然节奏。白炽灯非常耗能，决策者担心它们对加剧全球变暖。在2005年，照明消耗的能源约占世界的五分之一。

2009年，欧盟委员会开始从欧洲市场撤出白炽灯。随后是其他国家，从瑞士和瑞典到俄罗斯，美国和中国。低能耗灯（最初主要是替代型荧光灯（CFL），后来又是发光二极管（ LED））已得到推广。该政策对人类，动植物造成的健康风险尚未得到彻底评估。

作为一名照明研究人员和设计师，我深信这种过渡的成本远远超过了对人类健康和环境的好处。由于世界城市人口在人工照明下花费的时间比白天的时间更长，因此对健康的影响已经显而易见。全球约有十亿人缺乏维生素d或维生素d不足。季节性情感障碍正在增加，季节性情感障碍是一种自然现象，最有可能发生在自然光线较少的冬天。轮班工人（夜间上班）面临患癌症，肥胖和睡眠问题的风险增加。

我呼吁物理学家，工程师，医学专家，生物学家和设计师进行开发对生物友好的节能照明形式。政策制定者，计划者和监管者应重新考虑标准，鼓励使用自然光，并尽量减少夜间照明，室内照明和摩天大楼人工照明的负面影响。

尖峰光谱

我认为，现在有足够的证据得出结论，第一类低能耗光源是有害的。节能灯最危险。它们含有汞，汞是一种神经毒素。没有用于回收或处置——80％被扔进垃圾填埋场。紫外线可能会从有缺陷的管涂层中逸出，从而在近距离灼伤皮肤或损坏视网膜。美国食品和药物管理局（US Food and Drug Administration）建议，每天超过一个小时不超过30厘米的CFL。

节能灯具有“尖峰”而不是平滑的光谱：它们仅发射某些蓝，绿和橙红色频率。它们以100-120赫兹的频率闪烁会导致头痛和眼睛疲劳。节能量可能被高估了-节能灯需要几分钟的时间进行预热，因此可能会保留更长时间。多次打开和关闭时，它们会更快地失效。

LED形式的固态照明更有希望。LED不包含汞，并且仅产生少量的UV紫外线（与CFL甚至白炽灯相比）。它们比节能灯更节能，更明亮且寿命更长。与CFL不同，它们可以调暗或调整并很好地呈现颜色。但是LED也有缺点。有些含有镍，铅和铜等重金属，以及砷等有毒物质。同样，没有用于回收或处置它们的特殊程序。劣质的LED还会闪烁并产生频闪效应，例如可能使行人，骑车人或汽车驾驶员感到困惑的灯光轨迹。

照明行业开始解决室内空间缺乏日光的问题。近年来，它已在办公室和家庭环境中推广了人工，生物有效的照明，即以人为中心或昼夜节律的照明。这有望通过使用LED变色灯来模仿室内光线，从而根据一天中的时间调整人们在室内空间的日常节奏。德国职业健康与安全与标准化委员会（KAN）已对这些做法表示关注。仍然存在不利影响的风险，因为对光刺激和非视觉反应之间的联系仍然知之甚少。需要进行研究以发现更多信息并相应地确定标准。

蓝光问题

同时，在我看来，人工照明正在成为对公共健康的危害。与日落或白炽灯相比，CFL和LED发出的短波长蓝光更多。大多数白色LED灯是通过在蓝色或有时是紫色的LED上涂上黄色颜料（通常是荧光粉）制成的。

人体昼夜节律系统对眼睛可见的光谱（尤其是蓝色波长）及其数量和强度非常敏感。除了用于视觉的视杆和视锥感受器外，眼睛还包含称为内在光敏性视网膜神经节细胞（ipRGC）的细胞。这些信号全天向大脑发送信号，触发身体产生或抑制神经递质和激素。黑色素视蛋白（ipRGCs的光色素）的光谱灵敏度在约480纳米处达到最大吸光度，与中午时分湛蓝的天空相匹配。

早晨，白天的蓝色波长触发了神经递质5-羟色胺和多巴胺以及皮质醇激素的释放，帮助醒来。到了晚上，随着自然水平的蓝光下降并被暗红色取代，褪黑激素产生并帮助我们入睡。晚上需要完全黑暗才能启动细胞更新过程。

当人们在晚上受到屏幕，电子设备以及人工照明下富含人工蓝光的白光照射时，视网膜中的光敏神经节细胞发出信号，通知大脑停止产生褪黑激素。此类干扰可能具有广泛的影响：对睡眠和苏醒周期，进食方式，新陈代谢，生殖，精神机敏，血压和心率，激素产生，温度，情绪模式和免疫系统产生影响。

夜间的人造光也会影响其他物种。飞蛾，苍蝇和甲虫等授粉媒介被吸引到灯光下，而不是专注于觅食，交配或繁殖。蝙蝠会改变其喂养行为；鸟类，鱼类和乌龟改变了迁徙路线；树木和植物的生长受到影响。

城市范围

随着城市将钠路灯改为LED，我们暴露在人造照明下的规模正在增加。在美国，10％的路灯已换成LED灯。纽约市正在更换所有25万盏路灯。意大利的米兰是欧洲第一个大规模更换LED灯的城市，其结果可以从太空中看到。到2015年，市中心的照明比郊区的照明更明亮，更蓝。

好的照明设计可以减轻一些问题。通过设计向下发光或使用防护罩阻挡杂散光线的户外灯具，可以减少进入包括卧室在内的起居区的“光侵入”。使用智能控制系统和运动传感器的无线网络可以使路灯变暗。例如，位于荷兰努嫩（Nuenen）市的梵高（Van Gogh）村在没有活动的情况下将路灯降低80％，在行人，骑自行车的人或汽车驶近时将其打开，并以安全的光圈围绕他们继续。智能照明的安装成本很高，但是投资却很快收回了回报：Nuenen系统将能源和维护成本降低了62％。

随着LED的普及，出现了需要监管的新问题。例如，来自无线照明控制装置，室外LED标志和数字广告牌的电磁辐射会干扰手机，航空塔和医疗设备，例如助听器或可植入的心血管设备。

严格标准

在提供更健康的照明选项之前，需要采取以下步骤来减少对生物钟的潜在负面影响。我认为，由于缺乏处置和回收协议，应禁止销售CFL（紧凑型荧光灯）。LED光源应更严格地调节。在室内，我建议在傍晚使用暖色白色LED（色温低于3,000开尔文，并且光谱中的蓝光越少越好），并且晚上不应暴露于光下，或仅暴露于光谱更大的光下大于600 nm（琥珀色，红色）。照明应该是间接的，无闪烁的并且是可调光的。

需要对照明行业以外的领域进行独立研究，以研究LED光源对健康和环境的影响，包括根据白天，晚上或晚上的时间调整光谱特性，强度，时间和持续时间的光源。必须考虑可见光范围之外的发射，例如日光灯和白炽灯中存在的近红外辐射（750–950 nm），而LED则不存在。研究表明，需要保持平衡-利用这些光频率可以修复受损的视网膜细胞，这是必要的。必须减少LED中重金属的使用，并建立废物管理流程。必须探索控制技术在室外和室内空间的影响。

政府和医疗机构需要针对夜间使用短波长的光制定更严格的法规和标准。2016年6月，美国医学会发布了一项政策声明（减少高强度路灯造成的危害的指南），以帮助社区从不同的LED照明选择中进行选择。还需要有关夜间室内和室外环境的光强度阈值，时间和持续时间的建议。同样重要的是，要以纳米为单位定义推荐光源的确切光谱特征，而不仅仅是用开尔文定义相关色温（CCT）。后者是一种近似测量，无法准确描述光谱。

政策制定者应鼓励白天在室内更好地利用自然光。仅当没有足够的日光时才应使用人造光，尤其是在人们花费大量时间的工厂，医院，疗养院和办公室中。建筑法规应奖励利用自然光的实践和技术。

市政当局应将可持续的夜间照明政策和指南纳入其城市照明总体规划中。街道和安全照明设备应朝下并屏蔽。步行，骑自行车和驾驶的照明水平应为最低可接受水平。应该探索无源技术。例如，白天从太阳吸收能量并在晚上释放它的黑暗发光表面可用于道路和自行车道（从这个低角度，光会落在视网膜区域，其中蓝色光没有生物影响）。公园和森林附近的灯光应在深夜关闭或调暗。

必须控制LED户外广告发出的电磁场。立面上的数字显示不应比附近街道，建筑物和广场上的照明亮。应在深夜关闭设备，以减少进入住宅建筑物的光侵入。

最后，必须提高公众对照明问题的认识。研究人员和照明从业人员需要交流挑战。健康的照明设计正成为不可忽视的重要伦理问题。越来越多的社区（例如加利福尼亚的蒙特雷）因不适当的LED城市照明而赢得了针对市政当局的诉讼。

由于所有这些原因，我仍然在家里使用旧的白炽灯光源，在完全黑暗的环境中睡眠，并且每天早晨在明亮的白天至少花费一个小时来激活我的生物钟-许多照明设计师，医师和计时生物学家也是如此。当务之急是让我们回到进化刻在我们身上的明亮的白天和黑暗的夜晚。

原文刊发于《自然》553，274-276（2018）

作者：Karolina M.Zielinska-Dabkowska

doi：10.1038 / d41586-018-00568-7