LED燈具光輻射安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　隨著照明技術(shù)的發(fā)展，特別是LED 照明光源的出現(xiàn)，光源的光輻射安全問題越來越為人們所關(guān)注。

　　早在上世紀(jì)30 年代人們就開始研究各種光譜對(duì)人體的影響，80 年代初，美國的Sliney 和Wolbarsht 發(fā)表了有關(guān)激光和其他光源安全性的手冊(cè)。目前世界上許多國家或地區(qū)都在不斷完善燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性要求、光輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)。本文意在厘清目前世界上主要的光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)情況，對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)作簡(jiǎn)單的差異比較和聯(lián)系分析。

　　1 國際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)發(fā)布的導(dǎo)則

　　國際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)（ ICNIRP） 的研究范圍之一是確定人類曝露于非電離輻射中時(shí)，非電離輻射對(duì)人類的不利影響。曝輻導(dǎo)則是該委員會(huì)發(fā)布的基于各種科學(xué)研究結(jié)果推導(dǎo)建立的關(guān)于基本曝輻時(shí)間或曝輻限值的文件，這些導(dǎo)則一般刊登于《HealthPhysics》等期刊。目前有效的ICNIRP 光輻射相關(guān)導(dǎo)則見表1。

　　不管是激光或者是非相干光，其光輻射安全基礎(chǔ)都來自于ICNIRP 的相關(guān)導(dǎo)則。導(dǎo)則中包括了基礎(chǔ)的危害加權(quán)函數(shù)、測(cè)量參數(shù)、輻射時(shí)間等具體參數(shù)。

　　另外，該類導(dǎo)則是隨著實(shí)驗(yàn)成果的積累而不斷更新的，因此能更好地符合光輻射安全要求。對(duì)于目前很多人關(guān)心的LED 相關(guān)問題，ICNIRP 建議對(duì)于LED 的安全評(píng)估及相應(yīng)測(cè)試遵循非相干光源的導(dǎo)則。

　　2 激光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)

　　關(guān)于激光產(chǎn)品的IEC 安全標(biāo)準(zhǔn)為IEC 60825 － 1《激光產(chǎn)品的安全第1 部分： 設(shè)備分類、要求和用戶指南》。該標(biāo)準(zhǔn)分為總則、制造要求和制造指南3 個(gè)方面，針對(duì)光譜范圍為180nm ～ 1mm 波長的激光器的輻射安全評(píng)估提出了激光的安全工作水平，并引入按照激光器和激光產(chǎn)品危害程度分類的體系; 還通過規(guī)定標(biāo)簽、標(biāo)記和說明來確保警示與激光產(chǎn)品的可達(dá)輻射有關(guān)的各種危害。其相關(guān)危害限值源自ICNIRP光輻射相關(guān)導(dǎo)則。

　　在對(duì)LED 的輻射安全測(cè)量中，IEC 60825 與IEC62471《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》容易發(fā)生混淆。

　　IEC 60825 － 1： 1993 + A1： 1997 + A2： 2001《激光產(chǎn)品的安全第1 部分： 設(shè)備分類、要求和用戶指南》中定義的激光器包括LED 產(chǎn)品，它把LED 產(chǎn)品看成激光類產(chǎn)品進(jìn)行輻射安全的分類。由于該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)單一波長的光進(jìn)行能量測(cè)試計(jì)算，而LED 光譜實(shí)際上是寬波段光譜，并不適合采用激光的輻射安全分類方法。所以在最新的第2 版IEC 60825 － 1： 2007 標(biāo)準(zhǔn)的范圍與目的章節(jié)中，明確了LED 不包括在IEC60825 － 1 標(biāo)準(zhǔn)中。

　　由于燈具輻射安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，LED 作為一種燈具，應(yīng)該采用《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》來評(píng)估其光輻射安全性。IEC 發(fā)布CTL 決議要求，從2009 年9 月1 日開始，LED 產(chǎn)品正式采用IEC62471： 2006 和EN 62471： 2008 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估其安全性，設(shè)置1 年的過渡期，即采用IEC 60825 測(cè)試的LED 安全報(bào)告有效期截止至2010 年9 月1 日，此日期之后的所有LED 產(chǎn)品光輻射安全測(cè)試必須全部使用IEC62471： 2006 和EN 62471： 2008 標(biāo)準(zhǔn)。

　　3 燈和燈系統(tǒng)光生物安全標(biāo)準(zhǔn)

　　國際照明委員會(huì)（ CIE） 于2002 年發(fā)布了CIE S009 / E： 2002《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》標(biāo)準(zhǔn)。

　　CIE 很少發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，其發(fā)布的文件大多以技術(shù)報(bào)告等形式出現(xiàn)，由此可見CIE 對(duì)光生物安全的重視程度。

　　2006 年，IEC 等同采用CIE S 009 / E： 2002 出版了光生物安全標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471： 2006; 同年，我國也等同采用并出版了GB /T 20145 － 2006。歐盟在2008 年出版了EN 62471： 2008，該標(biāo)準(zhǔn)在IEC 62471： 2006 基礎(chǔ)上考慮了歐盟2006 /25 /EC 指令的部分要求，使該標(biāo)準(zhǔn)的限值更為苛刻，測(cè)試要求更高。2009 年，IEC 出版了IEC /TR 62471 － 2，使之與IEC 62471： 2006 形成一個(gè)垂直標(biāo)準(zhǔn)系列。標(biāo)準(zhǔn)名稱見表2。

　　3. 1 CIE S 009 / E： 2002 標(biāo)準(zhǔn)

　　CIE S 009 / E： 2002 適用于所有的燈和燈系統(tǒng)（ 包括LED、白熾燈、熒光燈、氣體放電燈、電弧燈等類型的光源以及使用這些光源的燈具，但不包括激光） 在200 ～ 3 000nm 波長范圍內(nèi)光學(xué)輻射的光生物危害評(píng)估和控制。該標(biāo)準(zhǔn)主要從輻照度與輻亮度兩個(gè)方面評(píng)估光輻射分別對(duì)皮膚和眼睛的危害程度以及按照燈和燈系統(tǒng)的危害程度進(jìn)行危險(xiǎn)等級(jí)的分類。

　　在輻亮度的量值測(cè)試中，主要評(píng)估的是燈和燈系統(tǒng)對(duì)視網(wǎng)膜的危害。由于人眼的構(gòu)造類似于成像式光學(xué)系統(tǒng)，光輻射能到達(dá)視網(wǎng)膜的波長范圍是300 ～1 400nm（ 其他波長的光都分別被角膜、前房、晶狀體、玻璃體等部分所吸收） ，而此波段中藍(lán)光部分的光譜在人眼各個(gè)部分的透射率最高，所以藍(lán)光特別容易到達(dá)人的視網(wǎng)膜，在相同的光譜能量下藍(lán)光比其他光譜的光更容易造成視網(wǎng)膜的損傷，這就是我們常說的“藍(lán)光危害”。然而我們常見的功率型照明用LED正是由藍(lán)光LED 芯片激發(fā)黃色熒光粉之后混色發(fā)光的，尤其是高色溫LED，其藍(lán)光光譜成分較多，往往在危險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)估中易于超出無危險(xiǎn)類的限值。

　　與視網(wǎng)膜相關(guān)的危害限值與視網(wǎng)膜受輻照的面積有較大關(guān)系。由于角膜和晶狀體將可見光聚焦于視網(wǎng)膜上，所以視網(wǎng)膜受輻照面積的測(cè)量必須和可見光源的對(duì)邊角聯(lián)系起來。當(dāng)輻照時(shí)間大于0. 25s，快速的眼睛運(yùn)動(dòng)會(huì)使被測(cè)量光源在視網(wǎng)膜上的成像被擴(kuò)大，從而形成一個(gè)更大的角度，該角度稱為有效對(duì)邊角。如果在相應(yīng)的曝輻時(shí)間下測(cè)量危害值時(shí)考慮不同受照時(shí)間的有效對(duì)邊角，會(huì)使輻亮度的測(cè)量相對(duì)復(fù)雜許多。

　　而輻照度測(cè)量相對(duì)于輻亮度測(cè)量較簡(jiǎn)單，由于輻照度測(cè)量模擬的是光線直接到達(dá)皮膚以及眼睛表面，不同于亮度測(cè)量模擬了人眼成像。一般采用小積分球開孔的方法來進(jìn)行余弦修正。

　　相應(yīng)的輻照度或輻亮度量值與相應(yīng)的加權(quán)函數(shù)相乘可以得出有效的危害值，如表3 所示。這些相應(yīng)的加權(quán)函數(shù)正是源于ICNIRP 的非相干光源的導(dǎo)則。

　　所以無論對(duì)激光還是對(duì)非相干光，這些導(dǎo)則都是評(píng)估其危害的科學(xué)基礎(chǔ)。在CIE S 009 / E： 2002 標(biāo)準(zhǔn)中，燈和燈系統(tǒng)被劃分為無危險(xiǎn)類、低危險(xiǎn)類、中度危險(xiǎn)類和高危險(xiǎn)類。

　　3. 2 EN 62471 標(biāo)準(zhǔn)與歐盟2006 /25 /EC 指令

　　EN 62471： 2008 是基于IEC 62471： 2006 制定的，與IEC 62471： 2006 的區(qū)別是其第4 章曝輻限值中規(guī)定： IEC 62471： 2006 中所規(guī)定的曝輻限值在歐洲已經(jīng)被人工光學(xué)輻射源指令2006 /25 /EC 中規(guī)定的限值所覆蓋。所以在EN 62471： 2008 中所采用的所有曝輻限值均為歐盟指令所要求的限值，IEC 62471： 2006的曝輻限值被放置于附件ZB 中，作為參考保留。

　　IEC 62471： 2006 與EN 62471： 2008 的差異比較如表4。

　　180nm 以下的紫外波段一般認(rèn)為是真空紫外波段，該波段的光譜能量能被大氣中的氧氣強(qiáng)烈吸收，不容易對(duì)人體造成傷害。180 ～ 200nm 為真空紫外向非真空紫外的過渡波段，EN 標(biāo)準(zhǔn)采用比IEC 更加廣泛的光譜范圍規(guī)定紫外危害值; 并且藍(lán)光小光源限值與IEC 的相差100 倍，是因?yàn)镋N 標(biāo)準(zhǔn)考慮了面對(duì)眼科裝置或外科手術(shù)期間的靜止不動(dòng)的眼睛，該情況下的輻照時(shí)間將由眼睛正常進(jìn)行生理運(yùn)動(dòng)時(shí)的100s 延長為10 000s，從而限值相差了100 倍。可見EN62471： 2008 的限值要求比IEC 62471： 2006 更加嚴(yán)格。

　　3. 3 IEC /TR 62471 － 2： 2009

　　IEC 62471 雖然提供了一個(gè)所有類別燈的危險(xiǎn)等級(jí)分類系統(tǒng)和測(cè)試方法，但是并沒有指導(dǎo)燈和燈系統(tǒng)制造商或使用者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得樣品的危險(xiǎn)等級(jí)后應(yīng)如何依據(jù)該危險(xiǎn)等級(jí)分類去安全使用該樣品。為此IEC 出版了IEC /TR 62471 － 2： 2009《非激光光輻射安全的制造導(dǎo)則》，使之與IEC 62471： 2006 形成一個(gè)垂直標(biāo)準(zhǔn)系列，目的是使制造商或者使用者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得樣品的危險(xiǎn)等級(jí)后，能根據(jù)不同場(chǎng)合的需要選用不同危險(xiǎn)等級(jí)的燈。比如指導(dǎo)在某種工作場(chǎng)所需要安裝使用某種危險(xiǎn)等級(jí)以下的燈。該技術(shù)報(bào)告在對(duì)IEC 62471 測(cè)試條件補(bǔ)充的同時(shí)，明確了制造商如何評(píng)估危險(xiǎn)等級(jí)，規(guī)定了光源制造商與燈具制造商之間危險(xiǎn)等級(jí)的采用條