No sé si realmente quieres la respuesta sensata simple, o alguna justificación de algún tipo. Solo tengo el primero para ti.
Vas contra las necesidades de tu cuerpo y pagas el precio. En este caso, está cansado (necesita) y mantenerse despierto a pesar de eso es doloroso (precio).
En cuanto a que la exposición a la luz es especialmente dolorosa cuando estás cansado, has notado cómo el cansancio parece afectar tus ojos, ¿verdad? Sus párpados están caídos, sus ojos pueden sentirse pesados y / o arenosos y / o lagrimeantes. Los mantienes abiertos por fuerza de voluntad, y una vez más pagas un precio. En este caso, junto con otros, la sensibilidad aumentada a la luz, es decir, la luz que podría no haber dolido si no lucharas contra las necesidades de tu cuerpo ahora es doloroso. Bastante sencillo.
