侯曉妮 孫登峰 張?jiān)奇? 孫嗣旸 錢杉杉 喬倩

摘 要：針對(duì)我國(guó)室內(nèi)常用的LED燈及熒光燈可能存在光生物安全問題，從市場(chǎng)上隨機(jī)選取5個(gè)品牌4～13 W的燈共計(jì)36只，依據(jù)GB/T 20145——2006 《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》分別測(cè)量每只燈的實(shí)際色溫、藍(lán)色比、光生物安全評(píng)價(jià)參量，并對(duì)其光生物安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：標(biāo)稱色溫與實(shí)測(cè)色溫差異較大，且普遍存在，最大可達(dá)1 071 K；36只燈中存在光生物安全問題的燈有4只，其危害主要為藍(lán)光小光源危害或藍(lán)光視網(wǎng)膜危害。對(duì)此，重點(diǎn)分析室內(nèi)用燈藍(lán)光危害與亮度和藍(lán)色比的關(guān)系，研究表明：應(yīng)用實(shí)測(cè)亮度與亮度限量值評(píng)估藍(lán)光危害的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法基本一致；高色溫室內(nèi)用燈往往具有較高的亮度和藍(lán)色比，存在光生物安全危害的可能性更大。因此，建議加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)用燈色溫的監(jiān)督管理，并需對(duì)高色溫室內(nèi)用燈的光生物安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確保室內(nèi)用燈的光生物安全。

關(guān)鍵詞：熒光燈；LED燈；光生物安全；藍(lán)光危害；藍(lán)光小光源

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-5124（2016）09-0021-06

0 引 言

室內(nèi)用燈往往根據(jù)居民個(gè)人喜好隨意選擇和設(shè)計(jì)，使得室內(nèi)光污染對(duì)人的生理和心理產(chǎn)生的負(fù)面影響更具隱蔽性和長(zhǎng)期性。近年來，人們?yōu)榱俗非蠊?jié)能特性，室內(nèi)用燈常常采用LED燈和熒光燈[1-4]，并以LED燈為主。然而，LED燈及熒光燈的光生物安全問題受到了廣泛關(guān)注[5-8]。尤其是LED燈被認(rèn)為普遍存在藍(lán)光危害[9-11]。眼睛長(zhǎng)時(shí)間直視存在藍(lán)光危害的室內(nèi)用燈后可能引起視網(wǎng)膜的光化學(xué)損傷，產(chǎn)生大量具有細(xì)胞毒性的自由基，破壞細(xì)胞正常生長(zhǎng)。除藍(lán)光危害外，室內(nèi)用燈還可能對(duì)人體皮膚和眼睛造成光化學(xué)紫外危害、近紫外危害、視網(wǎng)膜熱危害、眼睛的紅外危害以及皮膚熱危害等生物安全問題[12]。因此，室內(nèi)用燈的光生物安全問題應(yīng)該屬于室內(nèi)環(huán)境光污染研究的重要內(nèi)容。

目前國(guó)內(nèi)外研究者主要圍繞LED藍(lán)光危害進(jìn)行了評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)，且由于研究目的的差異，所測(cè)燈及燈系統(tǒng)具有光生物安全的比例迥異，且不能體現(xiàn)室內(nèi)用燈的特點(diǎn)。

為了解室內(nèi)用燈的光生物安全現(xiàn)狀，并提出可行的室內(nèi)用燈選擇措施，本研究根據(jù)室內(nèi)用燈的特點(diǎn)，從市場(chǎng)上隨機(jī)選取了5個(gè)品牌4～13 W的燈共計(jì)36只，希望按照GB/T 20145——2006 《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》[12]的測(cè)量方法和評(píng)價(jià)依據(jù)對(duì)每只燈的實(shí)際色溫、藍(lán)色比、光生物安全評(píng)價(jià)參量進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，并對(duì)室內(nèi)用燈的主要生物安全問題進(jìn)行關(guān)鍵因素分析，探討其簡(jiǎn)易評(píng)價(jià)方法和室內(nèi)用燈選擇方法。以期為相關(guān)科研人員的研究工作和居民用燈選擇提供建議和參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣 品

標(biāo)稱功率為4，5，6，10，12，13 W，品牌為普通品牌A、普通品牌B、知名品牌A、知名品牌B和知名品牌C的熒光燈和LED燈共計(jì)36只。所有樣品均從燈具市場(chǎng)隨機(jī)選取，盡量保證每個(gè)品牌選取的樣品包含每個(gè)標(biāo)稱功率。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

光輻射安全測(cè)試系統(tǒng)采用杭州遠(yuǎn)方的OST-300，OST-300系統(tǒng)包括了燈和燈系統(tǒng)的輻射安全測(cè)試硬件和軟件評(píng)定兩部分。其中，硬件部分如圖1所示。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

為防止雜散光的干擾，所有實(shí)驗(yàn)操作均在暗室進(jìn)行。

首先，分別對(duì)儀器系統(tǒng)的光譜、照度、亮度進(jìn)行定標(biāo)：將紫外光輻射標(biāo)準(zhǔn)燈和可見-紅外光輻射標(biāo)準(zhǔn)燈先后對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)軌中心位置，調(diào)好距離，點(diǎn)亮燈，穩(wěn)定30 min，待燈穩(wěn)定后，在軟件操作界面進(jìn)行光譜定標(biāo)，定標(biāo)完成后保存數(shù)據(jù)退出。參照上述步驟，再先后采用光輻射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)燈和標(biāo)準(zhǔn)亮度源分別對(duì)照度和亮度進(jìn)行定標(biāo)。

定標(biāo)完成之后，使用樣品燈替換標(biāo)準(zhǔn)燈，對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)軌中心位置，點(diǎn)亮燈并穩(wěn)定30 min。待燈穩(wěn)定后，將燈移至500 Lx處，進(jìn)行距離測(cè)試。然后通過儀器操作系統(tǒng)進(jìn)行光譜和輻亮度測(cè)試，得到測(cè)量結(jié)果。

1.4 危害評(píng)價(jià)方法

參照GB/T 20145——2006，所有測(cè)量結(jié)果按表1和表2進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)其規(guī)定的限值進(jìn)行光生物完全評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 典型室內(nèi)用燈的測(cè)量結(jié)果與光生物安全評(píng)價(jià)

以普通品牌A的燈絲型全周光LED燈泡為例，按照前述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)量，該燈的標(biāo)稱功率為4 W，標(biāo)稱色溫為2 700 K。圖2為該燈在200～1 650 nm范圍內(nèi)的歸一化光譜圖，該圖顯示該燈的峰值波長(zhǎng)為610 nm，相關(guān)光譜主要集中在417～820 nm范圍內(nèi)，光譜中藍(lán)色比為71.8%。表3為該燈在3個(gè)視場(chǎng)角下的加權(quán)輻亮度的測(cè)量值及其對(duì)應(yīng)的限值，可以看出，3個(gè)市場(chǎng)角下LB視網(wǎng)膜藍(lán)光危害和LR視網(wǎng)膜熱危害的測(cè)量值均小于限值，表明該燈的輻亮度對(duì)于視網(wǎng)膜的藍(lán)光危害和熱危害在GB/T 20145——2006可接受范圍。

表4列出了光化學(xué)紫外危害、藍(lán)光小光源、眼睛的近紫外危害、眼睛的紅外輻射危害、皮膚熱危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光危害、視網(wǎng)膜熱危害以及視網(wǎng)膜熱微弱危害的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果顯示：光化學(xué)紫外危害的時(shí)間不小于8 h，即正常情況下8 h曝輻中該燈不會(huì)造成化學(xué)紫外危害。同樣，在1 000 s 內(nèi)不會(huì)造成眼睛近紫外危害和紅外輻射危害，在10 000 s內(nèi)不會(huì)造成視網(wǎng)膜藍(lán)光危害，在10 s內(nèi)不會(huì)造成視網(wǎng)膜熱危害，而對(duì)于皮膚熱危害，由于人體受熱刺激之后存在回避反應(yīng)，所以不考慮輻照時(shí)間大于10 s后還會(huì)造成皮膚熱危害的情況。

結(jié)合表3和表4的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)GB/T 20145——2006對(duì)連續(xù)燈的分類要求進(jìn)行綜合分析，確定該燈屬于無危險(xiǎn)類。

2.2 光生物安全測(cè)試結(jié)果分析

隨機(jī)選取了市場(chǎng)上不同功率、有代表性的5種品牌燈具，對(duì)其進(jìn)行光生物安全測(cè)試，測(cè)試結(jié)果列于表5?；诖蠖嗍覂?nèi)用燈的實(shí)際情況，所選燈的標(biāo)稱功率在4～13 W，標(biāo)稱色溫在2 700～6 500 K，燈類型包括LED燈和熒光燈。可以看出：實(shí)測(cè)色溫與標(biāo)稱色溫相差100 K以上的燈共15只，占所有燈的41.67%；色溫相差最大的為普通品牌B、標(biāo)稱功率12 W、標(biāo)稱色溫6 500 K的燈，色溫相差1 071 K。由此可見，市場(chǎng)上無論是普通品牌還是知名品牌的燈，標(biāo)稱色溫均不準(zhǔn)確。

36只燈的光生物安全評(píng)價(jià)參量ES、EB、EUVA、EIR、EH、LB、LR、LIR詳見表5，結(jié)果顯示，其中屬于1類危險(xiǎn)的燈為3只，2類危險(xiǎn)的燈為1只，這4只燈均為普通品牌，主要危害為藍(lán)光小光源或視網(wǎng)膜藍(lán)光危害，它們的標(biāo)稱色溫均為6 500 K，實(shí)測(cè)色溫分別為6 493，6 527，6 604，7 571 K。這可能是因?yàn)?00～500 nm藍(lán)光波段光源的輻亮度過高導(dǎo)致[9]。同時(shí)，其他普通品牌燈及全部被測(cè)知名品牌燈均為無危險(xiǎn)類。可見目前市場(chǎng)上大多數(shù)室內(nèi)用燈均無光生物安全危害，僅少數(shù)高色溫?zé)艨赡芫哂泄馍锇踩：Α?/p>

2.4 室內(nèi)用燈藍(lán)光危害與藍(lán)色比

根據(jù)光生物安全標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20145——2006，光源的藍(lán)光危害可以用藍(lán)光加權(quán)輻亮度、藍(lán)光加權(quán)輻照度和曝輻時(shí)間來表征。可見，在相同輻照時(shí)間下，藍(lán)光危害的大小與室內(nèi)用燈在400～500 nm藍(lán)光波段的輻亮度絕對(duì)值大小有直接關(guān)系。本研究測(cè)得室內(nèi)用燈的光譜圖為歸一化光譜圖，與圖2比較發(fā)現(xiàn)，具有藍(lán)光危害的室內(nèi)用燈的光譜圖（圖4）中，在400～500 nm的藍(lán)光波段的相對(duì)光譜含量較高，即這些具有藍(lán)光危害的室內(nèi)用燈的光譜中往往具有較高的藍(lán)色比。這可能是因?yàn)楦咚{(lán)色比是實(shí)現(xiàn)高亮度的重要途徑。

對(duì)表5中各室內(nèi)用燈的藍(lán)色比與色溫進(jìn)行相關(guān)分析（見圖5），從趨勢(shì)上可以看出，色溫高的室內(nèi)用燈藍(lán)色比往往也更高。本研究也顯示室內(nèi)用燈色溫在6 500 K及以上時(shí)，出現(xiàn)藍(lán)光危害可能性更高。由此可見，在選擇室內(nèi)用燈時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免選擇高色溫光源。部分學(xué)者建議室內(nèi)用燈的色溫不宜超過4 500 K[13]。

3 結(jié)束語

本研究參照GB/T 20145——2006對(duì)5種品牌共計(jì)36只室內(nèi)用燈進(jìn)行了光生物安全測(cè)試和評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示市場(chǎng)上大多室內(nèi)用燈是光生物安全的，但仍有部分高色溫室內(nèi)用燈存在藍(lán)光危害，即視網(wǎng)膜藍(lán)光危害和藍(lán)光小光源危害。通過對(duì)室內(nèi)用燈的藍(lán)光危害與亮度進(jìn)行分析，表明采用實(shí)測(cè)亮度與亮度上限比較的方法可以較好地評(píng)估室內(nèi)用燈的藍(lán)光危害。通過對(duì)室內(nèi)用燈的藍(lán)光危害與藍(lán)色比（及色溫）進(jìn)行分析，表明具有藍(lán)光危害的室內(nèi)用燈往往具有較高的藍(lán)色比和色溫?；诖耍ㄗh室內(nèi)用燈不要一味追求高亮度，并盡量不要選用高色溫?zé)簟ｈb于市售室內(nèi)用燈色溫標(biāo)稱值與實(shí)測(cè)值相差較大，不利于據(jù)此判斷室內(nèi)用燈的光生物安全性，為了保護(hù)室內(nèi)光環(huán)境安全，建議加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)用燈的色溫的監(jiān)督管理，在具備條件的情況下，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)市售室內(nèi)用燈的光生物安全性進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。

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（編輯：徐柳）