LED燈具光輻射安全相關(guān)標準

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

　　早在上世紀30 年代人們就開(kāi)始研究各種光譜對人體的影響，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。目前世界上許多國家或地區都在不斷完善燈和燈系統的光生物安全性要求、光輻射的安全標準。本文意在厘清目前世界上主要的光輻射安全標準情況，對這些標準作簡(jiǎn)單的差異比較和聯(lián)系分析。

　　1 國際非電離輻射防護委員會(huì )發(fā)布的導則

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

　　不管是激光或者是非相干光，其光輻射安全基礎都來(lái)自于ICNIRP 的相關(guān)導則。導則中包括了基礎的危害加權函數、測量參數、輻射時(shí)間等具體參數。

　　另外，該類(lèi)導則是隨著(zhù)實(shí)驗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。對于目前很多人關(guān)心的LED 相關(guān)問(wèn)題，ICNIRP 建議對于LED 的安全評估及相應測試遵循非相干光源的導則。

　　2 激光輻射安全標準

　　關(guān)于激光產(chǎn)品的IEC 安全標準為IEC 60825 － 1《激光產(chǎn)品的安全第1 部分： 設備分類(lèi)、要求和用戶(hù)指南》。該標準分為總則、制造要求和制造指南3 個(gè)方面，針對光譜范圍為180nm ～ 1mm 波長(cháng)的激光器的輻射安全評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(lèi)的體系; 還通過(guò)規定標簽、標記和說(shuō)明來(lái)確保警示與激光產(chǎn)品的可達輻射有關(guān)的各種危害。其相關(guān)危害限值源自ICNIRP光輻射相關(guān)導則。

　　在對LED 的輻射安全測量中，IEC 60825 與IEC62471《燈和燈系統的光生物安全性》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： 設備分類(lèi)、要求和用戶(hù)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(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行輻射安全的分類(lèi)。由于該標準是對單一波長(cháng)的光進(jìn)行能量測試計算，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(lèi)方法。所以在最新的第2 版IEC 60825 － 1： 2007 標準的范圍與目的章節中，明確了LED 不包括在IEC60825 － 1 標準中。

　　由于燈具輻射安全標準的發(fā)展，LED 作為一種燈具，應該采用《燈和燈系統的光生物安全性》來(lái)評估其光輻射安全性。IEC 發(fā)布CTL 決議要求，從2009 年9 月1 日開(kāi)始，LED 產(chǎn)品正式采用IEC62471： 2006 和EN 62471： 2008 標準評估其安全性，設置1 年的過(guò)渡期，即采用IEC 60825 測試的LED 安全報告有效期截止至2010 年9 月1 日，此日期之后的所有LED 產(chǎn)品光輻射安全測試必須全部使用IEC62471： 2006 和EN 62471： 2008 標準。

　　3 燈和燈系統光生物安全標準

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

　　CIE 很少發(fā)布標準，其發(fā)布的文件大多以技術(shù)報告等形式出現，由此可見(jiàn)CIE 對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準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，該標準在IEC 62471： 2006 基礎上考慮了歐盟2006 /25 /EC 指令的部分要求，使該標準的限值更為苛刻，測試要求更高。2009 年，IEC 出版了IEC /TR 62471 － 2，使之與IEC 62471： 2006 形成一個(gè)垂直標準系列。標準名稱(chēng)見(jiàn)表2。

　　3. 1 CIE S 009 / E： 2002 標準

　　CIE S 009 / E： 2002 適用于所有的燈和燈系統（ 包括LED、白熾燈、熒光燈、氣體放電燈、電弧燈等類(lèi)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(cháng)范圍內光學(xué)輻射的光生物危害評估和控制。該標準主要從輻照度與輻亮度兩個(gè)方面評估光輻射分別對皮膚和眼睛的危害程度以及按照燈和燈系統的危害程度進(jìn)行危險等級的分類(lèi)。

　　在輻亮度的量值測試中，主要評估的是燈和燈系統對視網(wǎng)膜的危害。由于人眼的構造類(lèi)似于成像式光學(xué)系統，光輻射能到達視網(wǎng)膜的波長(cháng)范圍是300 ～1 400nm（ 其他波長(cháng)的光都分別被角膜、前房、晶狀體、玻璃體等部分所吸收） ，而此波段中藍光部分的光譜在人眼各個(gè)部分的透射率最高，所以藍光特別容易到達人的視網(wǎng)膜，在相同的光譜能量下藍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(shuō)的“藍光危害”。然而我們常見(jiàn)的功率型照明用LED正是由藍光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，其藍光光譜成分較多，往往在危險等級的評估中易于超出無(wú)危險類(lèi)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(jiàn)光聚焦于視網(wǎng)膜上，所以視網(wǎng)膜受輻照面積的測量必須和可見(jiàn)光源的對邊角聯(lián)系起來(lái)。當輻照時(shí)間大于0. 25s，快速的眼睛運動(dòng)會(huì )使被測量光源在視網(wǎng)膜上的成像被擴大，從而形成一個(gè)更大的角度，該角度稱(chēng)為有效對邊角。如果在相應的曝輻時(shí)間下測量危害值時(shí)考慮不同受照時(shí)間的有效對邊角，會(huì )使輻亮度的測量相對復雜許多。

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

　　相應的輻照度或輻亮度量值與相應的加權函數相乘可以得出有效的危害值，如表3 所示。這些相應的加權函數正是源于ICNIRP 的非相干光源的導則。

　　所以無(wú)論對激光還是對非相干光，這些導則都是評估其危害的科學(xué)基礎。在CIE S 009 / E： 2002 標準中，燈和燈系統被劃分為無(wú)危險類(lèi)、低危險類(lèi)、中度危險類(lèi)和高危險類(lèi)。

　　3. 2 EN 62471 標準與歐盟2006 /25 /EC 指令

　　EN 62471： 2008 是基于IEC 62471： 2006 制定的，與IEC 62471： 2006 的區別是其第4 章曝輻限值中規定： IEC 62471： 2006 中所規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烈吸收，不容易對人體造成傷害。180 ～ 200nm 為真空紫外向非真空紫外的過(guò)渡波段，EN 標準采用比IEC 更加廣泛的光譜范圍規定紫外危害值; 并且藍光小光源限值與IEC 的相差100 倍，是因為EN 標準考慮了面對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)行生理運動(dòng)時(shí)的100s 延長(cháng)為10 000s，從而限值相差了100 倍?？梢?jiàn)EN62471： 2008 的限值要求比IEC 62471： 2006 更加嚴格。

　　3. 3 IEC /TR 62471 － 2： 2009

　　IEC 62471 雖然提供了一個(gè)所有類(lèi)別燈的危險等級分類(lèi)系統和測試方法，但是并沒(méi)有指導燈和燈系統制造商或使用者根據標準測得樣品的危險等級后應如何依據該危險等級分類(lèi)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則》，使之與IEC 62471： 2006 形成一個(gè)垂直標準系列，目的是使制造商或者使用者根據標準測得樣品的危險等級后，能根據不同場(chǎng)合的需要選用不同危險等級的燈。比如指導在某種工作場(chǎng)所需要安裝使用某種危險等級以下的燈。該技術(shù)報告在對IEC 62471 測試條件補充的同時(shí)，明確了制造商如何評估危險等級，規定了光源制造商與燈具制造商之間危險等級的采用條