吳啟保,李金玉，王勇，唐飛，周鋼

（1.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518172；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，廣東 廣州 510300；3.廣州賽西光電標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)研究院有限公司，廣東 廣州 510163）

【信息經(jīng)濟(jì)研究】

普通照明用LED產(chǎn)品光生物安全研究

吳啟保1,李金玉2，王勇1，唐飛1，周鋼3

（1.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518172；2.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，廣東 廣州 510300；3.廣州賽西光電標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)研究院有限公司，廣東 廣州 510163）

分析了白光LED制造技術(shù)及照明產(chǎn)品光生物安全性，認(rèn)為可用藍(lán)光光化學(xué)危害來(lái)評(píng)價(jià)其光生物安全等級(jí)，并介紹了藍(lán)光危害評(píng)估的測(cè)量方法。對(duì)常用八款產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)評(píng)，結(jié)果表明目前主流產(chǎn)品是無(wú)危害的。提出了提升LED照明產(chǎn)品光生物安全性的建議。

LED；光生物安全；藍(lán)光危害；測(cè)量方法；等級(jí)分類

光生物安全問題包括紫外光、可見光和紅外光輻射對(duì)人體眼睛和皮膚等器官危害。人眼構(gòu)造十分復(fù)雜且自身修復(fù)能力較弱，對(duì)光輻射最敏感而易受傷，過強(qiáng)的藍(lán)光容易引起視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞和色素上皮細(xì)胞的光化學(xué)危害。目前制造白光LED的主流技術(shù)途徑是利用LED芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)涂覆其表面的黃色熒光粉轉(zhuǎn)化后混合形成白光。另?yè)?jù)國(guó)內(nèi)外的報(bào)道及對(duì)市場(chǎng)上LED產(chǎn)品的試驗(yàn)研究和危害評(píng)估，現(xiàn)有LED照明產(chǎn)品的光輻射還不足以造成皮膚和眼睛的紫外危害、眼睛近紫外危害、視網(wǎng)膜熱危害[1-2]。因此，測(cè)量與評(píng)估普通照明用LED產(chǎn)品的光生物安全性，只需考慮380～780nm這段有效作用光譜范圍，評(píng)價(jià)其對(duì)人眼造成的視網(wǎng)膜藍(lán)光光化學(xué)危害，即所謂的藍(lán)光危害[3-5]。

1 測(cè)量方法與測(cè)試條件

1.1 測(cè)量方法

要掌握藍(lán)光危害的測(cè)量方法，首先需要了解光輻射對(duì)人眼的作用原理，光輻射危害中對(duì)眼睛的危害分為對(duì)角膜等眼球前表面等的危害和對(duì)視網(wǎng)膜的危害，對(duì)角膜的危害對(duì)應(yīng)于眼球前表面處的輻照度，對(duì)視網(wǎng)膜的危害則對(duì)應(yīng)于視網(wǎng)膜的輻照度；藍(lán)光屬于可見光的一部分，藍(lán)光危害在于對(duì)視網(wǎng)膜的危害。眼球，從本質(zhì)上講，實(shí)際是一個(gè)成像系統(tǒng)，其視網(wǎng)膜上的輻照度正比于物體像的輻亮度，因此我們測(cè)量藍(lán)光危害實(shí)際采用的方法是測(cè)量物體像的加權(quán)輻亮度LB，其單位是瓦/（球面度×米2），即W·m-2×sr-1。另外，我們?cè)u(píng)價(jià)不同危害程度等級(jí)時(shí)是關(guān)注產(chǎn)品發(fā)出的光在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能對(duì)人眼造成傷害，光生物安全分級(jí)與光輻射持續(xù)時(shí)間有關(guān)。藍(lán)光危害實(shí)質(zhì)是輻亮度、藍(lán)光加權(quán)函數(shù)、時(shí)間的共同作用的結(jié)果，可用加權(quán)輻亮度與時(shí)間的積分來(lái)表達(dá)，根據(jù)人眼的特性，注視一個(gè)物體時(shí)間越長(zhǎng)，由于眼球的不斷生理運(yùn)動(dòng)，物體像在視網(wǎng)膜上擴(kuò)展范圍越大，從而降低視網(wǎng)膜上的平均輻照度[6-7]。因此，測(cè)量輻亮度時(shí)需要根據(jù)光生物安全等級(jí)選擇不同的測(cè)量對(duì)邊角（視場(chǎng)角，單位：rad），即在相應(yīng)光生物安全等級(jí)所對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)下進(jìn)行測(cè)量[8]。由于人眼的角分辨率有限，當(dāng)光源對(duì)于人眼的對(duì)邊角小于11mrad時(shí),人眼會(huì)將其視為點(diǎn)光源，這時(shí)在視網(wǎng)膜上的輻照度就轉(zhuǎn)換為對(duì)光源在人眼處產(chǎn)生的輻照度的測(cè)量[9-10]。

1.2 測(cè)試條件

環(huán)境溫度：25±3℃

相對(duì)濕度：不超過65%

供電電源：電壓 AC 220V；頻率 50Hz

測(cè)量設(shè)備：Bentham IDR300-PSL和SPR-3000D光生物安全測(cè)量?jī)x器

表1 LED光生物安全等級(jí)及其藍(lán)光曝輻限值Tab.1 Classification of LED photobiological safety and radiation limit of blue light

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 20145-2006燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性

2 測(cè)評(píng)結(jié)果與分析建議

表2中列出了八款常用的普通LED照明產(chǎn)品的光生物安全等級(jí)和藍(lán)光曝輻值，從表中我們可以看出，本次測(cè)量中所有的LED產(chǎn)品的藍(lán)光曝輻值均小于100（RG0無(wú)危險(xiǎn)類，即豁免級(jí)的藍(lán)光曝輻限值）[2-4]，其光生物安全等級(jí)都可歸為RG0，一般使用條件下不會(huì)造成任何的光生物危害。其中，LED球泡燈（樣品1、樣品2）的藍(lán)光曝輻值較低，LED燭臺(tái)燈（樣品3）的藍(lán)光曝輻值比LED球泡燈略高，而LED射燈（樣品4）的藍(lán)光曝輻值在本次所有被測(cè)樣品中為最高、但也依然離RG0等級(jí)的藍(lán)光曝輻限值仍有較大距離，LED玉米燈（樣品5、樣品6）的藍(lán)光曝輻值高于LED球泡燈、低于LED燭臺(tái)燈，LED筒燈（樣品7）的藍(lán)光曝輻值與LED燭臺(tái)燈相當(dāng)，LED燈管（樣品8）的藍(lán)光曝輻值與球泡燈相當(dāng)。結(jié)合表1中的測(cè)試數(shù)據(jù)和樣品外觀，可以看出：窄光束定向照明產(chǎn)品的藍(lán)光曝輻值高，表面霧化程度高、有效對(duì)邊角大的產(chǎn)品藍(lán)光曝輻值低。說明在日常的實(shí)際生產(chǎn)中，尤其需要關(guān)注定向照明產(chǎn)品的光生物安全，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防范；采取增加出光面的霧化程度、擴(kuò)大有效對(duì)邊角等措施有利于確保LED照明產(chǎn)品的光生物安全性。

表2 主流普通照明用LED產(chǎn)品的光生物安全和藍(lán)光危害情況表Tab.2 The situation of main LED products' photobiological safety and blue light hazard

樣品編號(hào)照片GB/T20145光生物安全等級(jí)藍(lán)光曝輻值W·m-2·sr-16RG0 11.6 7RG0 19.7 8RG0 5.73

3 結(jié)語(yǔ)

可用藍(lán)光危害來(lái)評(píng)價(jià)普通照明用LED產(chǎn)品的光生物安全性，測(cè)評(píng)結(jié)果表明目前主流LED照明產(chǎn)品，無(wú)論是LED球泡燈、LED燈管和LED射燈等光源類產(chǎn)品，還是LED筒燈燈具類產(chǎn)品，都表現(xiàn)出良好的光生物安全性，是無(wú)危害的。合格的LED產(chǎn)品屬于安全照明產(chǎn)品，可在正常使用狀態(tài) 下放心使用。綜合分析不同產(chǎn)品藍(lán)光曝輻值的差異，為確保LED照明產(chǎn)品光生物安全性，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免選用高色溫富藍(lán)化LED光源、增加燈具出光面的霧化程度、擴(kuò)大有效對(duì)邊角等措施。

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[1]趙英,周鋼,牟同升.LED光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)解讀[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2014,56(11):20-23.ZHAO Ying,ZHOU Gang,MOU Tongsheng.Interpretation of Optical Radiation Safety Standards of LED.[J].Information Technology &Standardization,2014,56(11):20-23 (in Chinese)

[2]周鋼,劉秀娟,趙英.LED汽車前照燈的光色性能和光輻射安全研究[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2014,56(11):30-31,42.ZHOU Gang,LIU Xiujuan.ZHAO Ying. Research on Light and Color Property and Optical Radiation Safety of LED Car Headlamps.[J].Information Technology &Standardization,2014,56(11):30-31,42 (in Chinese)

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[10]張穎,華樹明,牟同升.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20145-2006,CIE S 009/E:2002燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性[S].中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)/中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,2006.ZHANG Yin,HUA Shuming,MOU Tongsheng.GB/T 20145-2006 Photobiological safety of lamps and lamp systems[S].Standardization Administration of the People's Republic of China &General Administration of Quality Supervision,Inspection and Quarantine of the People's Republic of China(AQSIQ),2006 (in Chinese)

Research on the photobiological safety of LED products for general lighting service

WU Qibao1,LI Jinyu2,WANG Yong1,TANG Fei1,ZHOU Gang3
(1.Shenzhen Institute of Information Technology ,School of Electromechanical Engineering,Shenzhen 518172,P.R.China; 2.Guangdong Industry Technical College,Department of Environmental Engineering,Guangzhou 510300,P.R.China;3.CESI Opto-electronics Standards &Testing Institute,Guangzhou 510163,P.R.China;)

The photobiological safety of white LED and lighting products is analyzed.The method of measuring blue light hazard of LED products is introduced.Measurement and risk classification for eight types of LED general lighting products is carried out in accordance with standards.Testing results shows that the current status of the main LED lighting products is good.Some suggestions for how to improve photobiological safety are presented.

LED;photobiological safety;blue light hazard;measuring method;level classification

TM923

A

1672-6332（2015）01-0051-03

【責(zé)任編輯：楊立衡】

2015-02-20

深圳市基礎(chǔ)研究計(jì)劃-重點(diǎn)項(xiàng)目（JCYJ20120615100830389）

吳啟保（1971-），男（漢），湖北黃梅人，教授級(jí)高工，博士，主要研究方向：光機(jī)電與半導(dǎo)體照明。E-mail:wuqb@sziit.com.cn