大功率LED路燈的光生物安全測試與分析

亮度測試采用型號為MPR-16 的成像亮度計，該亮度計具有連續(xù)調(diào)焦功能。在亮度測試之前，首先應(yīng)對亮度計定標(biāo)校正。亮度定標(biāo)采用的是漫反射白板的方式，連接測試系統(tǒng)，如圖3 所示。

由于反射板的反射率可以從中國計量科學(xué)研究院取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由照度亮度的轉(zhuǎn)換關(guān)系很容易獲得標(biāo)準(zhǔn)白板上的亮度值L。根據(jù)亮度值L 即可完成對亮度計的定標(biāo)校正。

完成定標(biāo)后，移去光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈與白板，安裝待測LED 路燈，對該樣品的輻射亮度進(jìn)行測量。同樣在產(chǎn)生500 lx 照度的距離下，以及最大光強(qiáng)角度位置C: 180. 0° /G: 59. 0°，調(diào)節(jié)亮度計的焦距，使該燈具的發(fā)光面完全清晰的位于亮度計成像面上，測量該燈具的輻亮度值，獲得視場平均亮度值以及亮度光譜分布數(shù)據(jù)。

最后，在與亮度同樣的測試條件下，測量該燈具的表觀光源亮度分布，獲得表觀光源對弦角數(shù)值。

由于眼睛在生理上的局限，在靜止眼睛的視網(wǎng)膜上圖像的最小對邊角為0. 0017 弧度。當(dāng)觀測時間大于0. 25 s 時，快速的眼睛運動就會使光源像模糊，覆蓋視網(wǎng)膜上更大的區(qū)域，形成一個更大的對邊角角度，通過CCD 成像測試可獲取表光光源對邊角以及光源亮度分布情況。測試特定曝輻時間下不同波段區(qū)域出射光的曝輻參數(shù)，結(jié)果如下:

隨后，測量表觀光源對弦角，結(jié)果為:

α = 0. 041rad

各類輻射危險類別作分析、判定。

4. 1 眼睛光化學(xué)紫外和近紫外危害分析

由于該燈的紫外輻射有效積分光譜照度Es、EUVA均為0，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，所以無光化學(xué)紫外和近紫外危害。

4. 2 視網(wǎng)膜藍(lán)光危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 為了防止長期受到藍(lán)光輻射的視網(wǎng)膜產(chǎn)生視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷，在燈具曝輻時間t 不超過10000 s 的情況下，藍(lán)光加權(quán)輻亮度LB不應(yīng)超過100W·m - 2·sr - 1。

根據(jù)眼睛運動和測量對邊角的關(guān)系，實驗測得曝輻時間t 為10000s 時，對應(yīng)藍(lán)光加權(quán)輻亮度LB為67. 2W·m - 2·sr - 1 ，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，符合標(biāo)準(zhǔn)中無危險類燈在10000s 內(nèi)不造成對視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的規(guī)定。

4. 3 視網(wǎng)膜熱危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 防止視網(wǎng)膜熱損傷，無危險類燈在曝輻時間t 不超過10 s 的情況下，光源熱危害加權(quán)輻亮度不應(yīng)超過限值:

將實驗測得的對弦角α = 0. 041 rad，t = 10s 代入上面公式，可得到限值要求為: 28000 /α = 28000 /0. 041 = 682926W·m - 2·sr - 1。

而實驗測量值為5. 91 × 103W·m - 2·sr - 1 ，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，因此該燈具無視網(wǎng)膜熱危害。

4. 4 視網(wǎng)膜熱危害曝輻限值-對微弱視覺刺激的危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 對于一個紅外熱光源或者是任何近紅外的光源，當(dāng)用眼睛觀察且輻照時間大于10s 時，其近紅外( 780nm ～ 1400nm) 輻亮度應(yīng)被限制在:

將α = 0. 041rad 代入公式，可知近紅外輻亮度限值為146341W ·m - 2·sr - 1。而實驗測量值為0. 836W·m - 2·sr - 1 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值， 因此符合該項目對無危險類燈的要求。

4. 5 眼睛紅外輻射危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 為了避免對眼角膜的熱危害以及對晶狀體的后遺癥( 比如白內(nèi)障) ， 對于在波長780nm ～ 3000nm 的紅外輻射，當(dāng)照射時間小于1000s 時，紅外輻射的視覺曝輻限值為:

將t = 1000s 代入公式中，獲得無危險類燈的限值為101W·m - 2。而測得的實驗值為1. 40 × 10 - 3W·m - 2 ，遠(yuǎn)低于限值要求，因此該燈具無近紅外視視網(wǎng)膜危害。

5、總結(jié)

根據(jù)上述實驗結(jié)果分析， 對照標(biāo)準(zhǔn)GB /T20145—2006 《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》的要求，可以知道該燈具無眼睛光化學(xué)紫外和近紫外危害、無視網(wǎng)膜藍(lán)光危害、無視網(wǎng)膜熱危害、無微弱視覺刺激、無眼睛紅外輻射危害，應(yīng)將該燈具劃分為無危險類燈具類別。本文較全面的測試了LED 路燈的輻射照度、輻射亮度、表觀光源等光生物安全性項目，并對實驗結(jié)果做了分析探討，對LED 產(chǎn)品光生物安全性的測試系統(tǒng)及測試方法研究具有一定的參考價值。

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