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【摘要】LED 照明产品类型繁多,已经成为我们日常生活中的必需品,再加上其使用期限长、能源消耗少、可塑性强,得到了群众的认可和使用。但是,以蓝光为基础的LED 照明将会面临光生物安全问题。本文就结合LED照明产品的光生物危害,重点分析不同LED照明产品光生物安全风险,根据光生物安全风险的分析结果,探究LED蓝光危害的影响因素,具体内容如下。
【关键词】LED照明;光生物安全;风险;分析
现阶段,探究和IEC 62471国际标准认为,400~500nm蓝光将会对人眼视网膜的光化学反应造成一定影响,并且影响明显。由此可见,LED 照明灯的光生物安全危害具体展现为蓝光危害。随着LED 照明技术的快速发展,LED 产品成本下降,LED 照明灯使用频率升高,LED 灯的光生物安全问题应得到各界的关注。
一、LED照明产品的光生物危害
针对人体来说,光生物危害也就是指光辐射对皮肤、眼睛等影响。因为光辐射容易得到人体素质的吸收,并且具有一定穿透力,例如,不同波段紫外线穿透能力不同UVA波段,波長315~400nm,它有很强的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。所以,在光辐射环境下,将会给人的皮肤和眼睛造成损伤。针对强光照,人本能反应就是背光,但是对于部分特殊人群,如幼儿或者对光敏感的人群,需要思考LED 照明产品给这些人群造成的伤害[1]。
LED 光源一般为固态光源,其是依靠于两项技术发光,一个是由荧光粉转变的形式,另一个是由三基色混合后形成,其光谱为红、蓝、绿三种,组合比例不同,形成的光谱也会存在差异,如不同色温、显色指数等。
因为LED 照明机理在于芯片发出蓝光激发荧光粉,同时形成空间光谱,因此,白光LED 只需要思考可见光光谱范畴辐射即可,其中红外和紫外造成的伤害可忽略不计。在实际思考中,主要是以视网膜蓝光危害为主,这是由于在曝辐时间超过10秒后,蓝光导致视网膜危害远大于过热对视网膜造成的伤害[2]。所以,人们对LED 照明产品危害的关注以视网膜蓝光危害为主。
二、不同LED照明产品光生物安全风险分析
目前,室内照明使用的LED产品包含台灯、球泡灯、天花灯等。本文就以这些产品为探究对象,重点分析LED 照明产品的光生物安全风险,具体如下:
(一)分析方法
分析所用光生物安全测试系统见图1,其中包含以下设备,如视网膜辐射亮度计、辐射安全测量光谱辐射分析仪、分布式光度计等。
(二)分析流程
从身生产企业及市场中采购五种类型的LED照明产品,对其进行光生物安全检测,其中,球灯泡使用频率最高,采集样品20个。结合我国光生物安全标准进行检测。通过给对物种产品检测,了解其光生物安全分布情况,对发现光生物安全风险的产品进行扩大取样,评估这些产品光生物安全风险等级。
根据 GB/T20145-2006《灯和灯系统的光生物安全》相关要求进行数据监测,并逐步分析给色温、光束角等光生物风险带来影响的光学因素[3]。
三、光生物安全风险的分析结果
(一)五类产品光生物安全检测结果
根据上述监检测结果得知,LED 球泡灯、LED 台灯以及LED 平板灯等室内照明产品,光生物安全检测结果比较良好,不存在危险因素。光生物安全一类危险包含LED 筒灯和射灯。但是因为样本数量少,无法获取有效的统计分析结果,因此,需要适当增加LED 筒灯和射灯数量,实施补充实验。
(二)LED射灯和LED筒灯的光生物安全分析
结合上述检测结果,通过增加样品数量进行调查统计,具体结果见表2.
根据检测结果得知,LED射灯样品中,一类危险占比超过60%,LED筒灯样品一类危险占比超过30%。结合我国现有的等的光生物安全检测标准,在试验检测过程中,LED射灯和LED筒灯的危害等级比较高。
四、LED蓝光危害的影响因素
LED筒灯和LED射灯一般应用在装饰工程中,出于对美观和照明方向等因素影响,这两种类型照明产品在工艺上具备的特征如下:产品需要经过二次配光,在光源前端应采用不同类型透明罩;颜色比较多样,白光区分度高。结合这些特点,本文从色温、半峰光束角、透光罩等方面进行光生物安全分析。
(一)色温与蓝光危害关系
在色温小于 5000K的情况下,大约有90%的LED筒灯和LED射灯在光生物安全等级上表示为无危害。如果色温超过 7000K,约有60%的LED筒灯和LED射灯在光生物安全等级上表示一类危害。通过调查得知,蓝光危害更容易产生在色温高的LED照明产品中。
(二)半峰光束角与蓝光危害的关系
现阶段,广泛使用的LED灯具在光束角上有多种类型,如二次配光设计的窄光束LED等,没有接受二次光学设计的朗伯体光 分布LED等。在不同类型光束角的LED灯中,光强分布不同,蓝光风险等级也会存在差异,只有经过统计调查后才能找出两者之间的关联性。
利用分布式光度计测量LED筒灯和LED射灯半峰光束角,把40个被测量的光束角和蓝色风险等级进行检测,蓝光风险等级具有以下特点:1号~17号样品光束角大于5O。, 但是光生物安全等级为无危险,18号~40号样品光束角小于40°,其中有20个样品光生物安全等级属于一类危害[4]。通过数据调查得知,在其他条件相同情况下,LED筒灯和LED射灯光束角越小,产生蓝光危害几率越大。灯光束角及蓝光风险等级统计结果见图2:
(三)透光罩对蓝光危害的影响
LED筒灯和LED射灯采用的透光罩为聚光透镜灯罩、磨砂灯罩等,其本质也就是对光源二次配光。通过对40个LED筒灯和LED射灯样品分布检测安装透光罩和不安装透光罩的辐射亮度。根据调查得知,没有安装透光罩,灯具不会产生蓝光危害。由此可见,LED透光罩作为灯具出现光生物安全风险的主要因素,如果可以合理使用LED透光罩,则能够减少蓝光风险。
五、结束语
总而言之,LED灯产品如果色温比较高,其产生蓝光的危害更大,不可以增加色温而损坏人体健康开发高光效产品。光束角和LED产品蓝光危害有着一定关联性,通过合理设计,能够降低产品光生物危害等级,通过使用LED透明罩,能够把蓝光风险控制在合理范畴内,改善LED产品美感度,满足人们健康要求。
【参考文献】
[1]林金填,曹小兵,陈磊,罗伟.基于全光谱LED的健康照明应用研究[J].中国照明电器,2019(08):19-24.
[2]周惠芳,庄媛媛.中国与巴基斯坦普通照明用LED模块安全要求标准比对研究[J].标准科学,2019(07):12-16.
[3]王梦霞,周勤勤,王忆,项华珍.LED照明调光技术的研究与分析[J].中国照明电器,2019(05):21-25.
[4]蔡怡,朱腾飞,汪哲弘,范俊杰,张钰.LED照明产品的光生物安全测量的不确定度评定[J].光学仪器,2017,39(04):13-17.
【关键词】LED照明;光生物安全;风险;分析
现阶段,探究和IEC 62471国际标准认为,400~500nm蓝光将会对人眼视网膜的光化学反应造成一定影响,并且影响明显。由此可见,LED 照明灯的光生物安全危害具体展现为蓝光危害。随着LED 照明技术的快速发展,LED 产品成本下降,LED 照明灯使用频率升高,LED 灯的光生物安全问题应得到各界的关注。
一、LED照明产品的光生物危害
针对人体来说,光生物危害也就是指光辐射对皮肤、眼睛等影响。因为光辐射容易得到人体素质的吸收,并且具有一定穿透力,例如,不同波段紫外线穿透能力不同UVA波段,波長315~400nm,它有很强的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。所以,在光辐射环境下,将会给人的皮肤和眼睛造成损伤。针对强光照,人本能反应就是背光,但是对于部分特殊人群,如幼儿或者对光敏感的人群,需要思考LED 照明产品给这些人群造成的伤害[1]。
LED 光源一般为固态光源,其是依靠于两项技术发光,一个是由荧光粉转变的形式,另一个是由三基色混合后形成,其光谱为红、蓝、绿三种,组合比例不同,形成的光谱也会存在差异,如不同色温、显色指数等。
因为LED 照明机理在于芯片发出蓝光激发荧光粉,同时形成空间光谱,因此,白光LED 只需要思考可见光光谱范畴辐射即可,其中红外和紫外造成的伤害可忽略不计。在实际思考中,主要是以视网膜蓝光危害为主,这是由于在曝辐时间超过10秒后,蓝光导致视网膜危害远大于过热对视网膜造成的伤害[2]。所以,人们对LED 照明产品危害的关注以视网膜蓝光危害为主。
二、不同LED照明产品光生物安全风险分析
目前,室内照明使用的LED产品包含台灯、球泡灯、天花灯等。本文就以这些产品为探究对象,重点分析LED 照明产品的光生物安全风险,具体如下:
(一)分析方法
分析所用光生物安全测试系统见图1,其中包含以下设备,如视网膜辐射亮度计、辐射安全测量光谱辐射分析仪、分布式光度计等。
(二)分析流程
从身生产企业及市场中采购五种类型的LED照明产品,对其进行光生物安全检测,其中,球灯泡使用频率最高,采集样品20个。结合我国光生物安全标准进行检测。通过给对物种产品检测,了解其光生物安全分布情况,对发现光生物安全风险的产品进行扩大取样,评估这些产品光生物安全风险等级。
根据 GB/T20145-2006《灯和灯系统的光生物安全》相关要求进行数据监测,并逐步分析给色温、光束角等光生物风险带来影响的光学因素[3]。
三、光生物安全风险的分析结果
(一)五类产品光生物安全检测结果
根据上述监检测结果得知,LED 球泡灯、LED 台灯以及LED 平板灯等室内照明产品,光生物安全检测结果比较良好,不存在危险因素。光生物安全一类危险包含LED 筒灯和射灯。但是因为样本数量少,无法获取有效的统计分析结果,因此,需要适当增加LED 筒灯和射灯数量,实施补充实验。
(二)LED射灯和LED筒灯的光生物安全分析
结合上述检测结果,通过增加样品数量进行调查统计,具体结果见表2.
根据检测结果得知,LED射灯样品中,一类危险占比超过60%,LED筒灯样品一类危险占比超过30%。结合我国现有的等的光生物安全检测标准,在试验检测过程中,LED射灯和LED筒灯的危害等级比较高。
四、LED蓝光危害的影响因素
LED筒灯和LED射灯一般应用在装饰工程中,出于对美观和照明方向等因素影响,这两种类型照明产品在工艺上具备的特征如下:产品需要经过二次配光,在光源前端应采用不同类型透明罩;颜色比较多样,白光区分度高。结合这些特点,本文从色温、半峰光束角、透光罩等方面进行光生物安全分析。
(一)色温与蓝光危害关系
在色温小于 5000K的情况下,大约有90%的LED筒灯和LED射灯在光生物安全等级上表示为无危害。如果色温超过 7000K,约有60%的LED筒灯和LED射灯在光生物安全等级上表示一类危害。通过调查得知,蓝光危害更容易产生在色温高的LED照明产品中。
(二)半峰光束角与蓝光危害的关系
现阶段,广泛使用的LED灯具在光束角上有多种类型,如二次配光设计的窄光束LED等,没有接受二次光学设计的朗伯体光 分布LED等。在不同类型光束角的LED灯中,光强分布不同,蓝光风险等级也会存在差异,只有经过统计调查后才能找出两者之间的关联性。
利用分布式光度计测量LED筒灯和LED射灯半峰光束角,把40个被测量的光束角和蓝色风险等级进行检测,蓝光风险等级具有以下特点:1号~17号样品光束角大于5O。, 但是光生物安全等级为无危险,18号~40号样品光束角小于40°,其中有20个样品光生物安全等级属于一类危害[4]。通过数据调查得知,在其他条件相同情况下,LED筒灯和LED射灯光束角越小,产生蓝光危害几率越大。灯光束角及蓝光风险等级统计结果见图2:
(三)透光罩对蓝光危害的影响
LED筒灯和LED射灯采用的透光罩为聚光透镜灯罩、磨砂灯罩等,其本质也就是对光源二次配光。通过对40个LED筒灯和LED射灯样品分布检测安装透光罩和不安装透光罩的辐射亮度。根据调查得知,没有安装透光罩,灯具不会产生蓝光危害。由此可见,LED透光罩作为灯具出现光生物安全风险的主要因素,如果可以合理使用LED透光罩,则能够减少蓝光风险。
五、结束语
总而言之,LED灯产品如果色温比较高,其产生蓝光的危害更大,不可以增加色温而损坏人体健康开发高光效产品。光束角和LED产品蓝光危害有着一定关联性,通过合理设计,能够降低产品光生物危害等级,通过使用LED透明罩,能够把蓝光风险控制在合理范畴内,改善LED产品美感度,满足人们健康要求。
【参考文献】
[1]林金填,曹小兵,陈磊,罗伟.基于全光谱LED的健康照明应用研究[J].中国照明电器,2019(08):19-24.
[2]周惠芳,庄媛媛.中国与巴基斯坦普通照明用LED模块安全要求标准比对研究[J].标准科学,2019(07):12-16.
[3]王梦霞,周勤勤,王忆,项华珍.LED照明调光技术的研究与分析[J].中国照明电器,2019(05):21-25.
[4]蔡怡,朱腾飞,汪哲弘,范俊杰,张钰.LED照明产品的光生物安全测量的不确定度评定[J].光学仪器,2017,39(04):13-17.