[论文]LED灯具蓝光危害评估方法

第1页共10页LED灯具蓝光危害评估方法EvaluatingmethodforLEDluminairebluehazard施晓红陈超中Shi,XiaohongChen,Chaozhong[国家灯具质量监督检验中心全国照明电器标准化技术委员会灯具分技术委员会,201114][ChinaNationalLuminaireSupervisionTestingCenter(CLTC),Subcommittee2onLuminaireofNationalTechnicalCommittee224onlightingofStandardizationAdministrationofChina,Shanghai,201114]概要：正在起草中IEC60598-1第8版首次以LED为关注焦点对标准进行修订，其中蓝光危害的要求引用了IEC/TR62778的要求。本文以修订中的IEC60598-1第8版CDV文件考虑的灯具蓝光危害的标记和结构要求为切入点，介绍了IEC62471和IEC/TR62778标准的相关要求，以及灯具产品进行蓝光评价的一般方法。关键词：风险分类；整体式LED或LED模块；LED蓝光危害Abstract:The8THeditionofIEC60598-1beingdraftednowwillberevisedversionfocusedonLED,andtherequirementforbluelighthazardsreferstoIEC62778.consideringtherequirementsofmarkandstructureofCDVofIEC60598-18THeditionasastartpoint,thisarticleintroducestherelatedrequirementsofIEC62471andIEC/TR62778andthegeneralrequirementsforevaluatethebluehazardsofluminaires.Keywords:riskgroupintegratedLEDLEDmoduleLEDbluelightharzardsIEC60598-1第8版首次以LED为关注焦点对标准进行修订，标准的修订以LED灯具的光学、电气和结构特点为考虑要素，补充了对LED灯具的蓝光危害的标记和结构要求，针对较多LED灯具中光源工作电压为特低电压的特点，规定了LED灯具的绝缘要求。同时由于光源不可替换、灯具电路中可能使用过电压保护装置的情况，对灯具的结构和电气强度试验的规定进行了修订。目前IEC标准体系中涉及照明产品光生物危害的基础标准是IEC62471系列标准，由于LED照明产品涉及LED芯片、LED封装、LED模组和LED灯具等产品链，如果在各个产品阶段都对LED照明产品进行视网膜蓝光危害评价将带来很多重复性的工作，就此，IEC/TC34出版了技术报告IEC/TR62778，其目的是应用IEC62471对LED光源和灯具的蓝光危害进行评价。正在制定过程中的LED光源类产品和LED灯具产品安全的IEC标准中，都引用了IEC62778的评价方法，对LED产品的标记、结构提出安全要求。本文以修订中的IEC60598-1第8版CDV文件考虑的灯具蓝光危害的标记和结构要求为切入点，介绍了IEC61471和IEC/TR62778标准的相关要求，以及灯具产品进行蓝光危害的一般方法。一、IEC60598-1第8版CDV文件相关要求介绍在IEC60598-1第8版中规定对灯具产品的视网膜蓝光危害的限制，通过规定灯具产品的标记和结构要求，使灯具产生的蓝光危害不会达到危害安全的程度。第2页共10页(一)标记（3.2.23）在标准的第3章标记中的规定包括：1．对可移式和手提LED灯具根据IEC/TR62778分类为具有RG1/RG2（Ethr）极限条件的可移式和手提式灯具，要有建议“不要朝光源盯着看”的符号(见图1)。这个标记应标在灯具上，而且在灯具安装完成后能看得见，标记的高度应不低于5mm。图1“不要朝光源盯着看”的符号2.维护期间能直接看见光源的灯具灯具含有根据IEC/TR62778具有RG1/2（Ethr）极限条件LED光源，而且在灯具维护期间可以直接看到的，应标记“不要朝光源盯着看”的符号（见图1）。这个标记应标在灯具维护时可以看得见的灯具外表面、或更换光源时移动的罩子的反面位置上，标记的高度不低于5mm。3．对固定式灯具根据IEC/TR62778分类为具有RG1/RG2（Ethr）极限条件的固定式灯具，当Xm是出现RG1/RG2（Ethr）极限条件的距离，随灯具一起提供的制造商的说明书应提供“应将灯具放在预期不会在近于Xm的距离持续朝灯具盯着看的位置。”文字。这个要求只适用于当达到Ethr时离灯具的距离比200mm远的情况。根据IECTR62778的6.1，Xm是光源与观察者眼睛之间的距离，它来自于灯具照明分布测量的计算。（二）结构（4.24.2）针对IEC62471给出的蓝光危害组别，在IEC60598-1第4章中规定了各种类别光源在灯具中使用规定。1．不使用超过RG2的LED光源带有整体式LED或LED模块的灯具应根据IEC/TR62778“应用IEC62471评估光源和灯具的蓝光危害”进行评估。希望不使用蓝光危害的大于RG2的LED光源。对这种类型光源的要使用更多繁重管理要求。同时标准提示，因为这种产品在市场还没有使用RG3的LED光源的灯具，所以还没有对此提出，如有需要将来会开发。2．对分类为RG0或RG1的情况使用按IEC/TR62778具有RG0或RG1（基于200mm，0.011弧度测量）光源的灯具，或在相同条件下按使用完整装配被评估为RG0或RG1的灯具，没有附加的要求。3．具有RG1/RG2（Ethr）边界条件的情况对按照IEC/TR62778具有RG1/RG2（Ethr）边界条件的灯具，应满足下述要求：a）对固定式灯具，要按IEC/TR62778进行附加的评估，目的是找到灯具与RG2和RG1边界的距离Xm，并应按本标准要求进行标记。b）对于在200mm(0.011弧度测量)超过RG1可移式和手提灯具，要求按照IEC60598-1的规定进行标记。标准同时提示：-通常风险组别的分类应可以从LED光源制造商处得到；第3页共10页-对于一些设计成使用整体式LED光源的灯具，需要对灯具整体进行试验；-在建筑物中经过周到考虑的延展的LED阵列，或使用更多的光学器件不会增加基本LED光源的危险组类别；-制造商声称的灯具光度数据可以用于”a”项所要求的评估。4.对儿童用可移式灯具和电源插座安装的夜灯对IEC60598-2-10覆盖的儿童用可移式灯具，以及IEC60598-2-12覆盖的电源插座安装的夜灯,在200mm(0.011弧度测量)不应超过RG1。二、IEC/TR62778的内容概要在IEC60598-1第8版CDV文件中标记和结构要求中增加的蓝光危害的相关要求中，在引出一些新的概念，如蓝光危害、危险组别（RG），Ethr等的同时，也规定了灯具蓝光危害的评价要按照IECTR62778的规定。（一）定义1．蓝光危害bluelighthazard，BLH由波长主要介于400nm和500nm的辐射照射后引起的光化学作用，导致视网膜损伤的潜能。此伤害机理主要是超过10s的热损伤生理反应。2．风险组别riskgroup，RG按照IEC62471的定义,当产品在相关评价位置产生上升到表1的某一tmax值时的危险分类。表1暴露时间与危险组别的关系危险组别数字危险组别名称相应的tmax的范围（s）RG0免除＞10000RG1低危险100~10000RG2中等危险0.25~100RG3高危险＜0.253.照度阈thresholdilluminance，Ethr照度值的阈，不考虑光源的LB值，低于这个阈的光源，不会引起tmax＜100s。注1：可以通过tmax=100s时EB值进行计算，其中EB=1W/m2，并将其除以光源光谱相应的KB,v值。注2：照度阈用lm/m2=lx表达。4.蓝光加权辐照度bluelightweightedirradiance，EB用IEC62471定义的蓝光光谱加权函数进行光谱加权的辐照度。5.光辐射的蓝光危害效能bluelighthazardefficacyofluminousradiation，KB,v蓝光危害量与相应光度量的商。其中：Km=683lm/W。注1:光辐射的蓝光危害效能用W/lm表达。注2:下述公式中的)(可以用)(L或)(E代替。dVKdBmv)()()()(KB,注3:KB,v=LB/L=EB/E。6.蓝光加权亮度bluelightweightedradiance，LB以IEC62471规定的蓝光光谱函数加权的亮度。7．集光率etendue第4页共10页在一个光学系统中收集光束的几何特性，其构成包括这些光线所经过平面的所有位置和它们传导的所有方向。8.整体式部件integralcomponent构成灯具的一个不可替换部分的元件，它不能与灯具分开进行试验。（二）从IEC62471到IEC/TR62778IEC62471是一个综合性的平行标准，描述了所有潜在的健康危害，从光谱的紫外、可见光和红外波段。IEC/TR62778是一个仅针对IEC62471：2006标准的第4.3.3条和第4.3.4条所描述的视网膜蓝光危害的技术报告。1.IEC62471规定使用的评价参数-辐亮度视网膜蓝光危害主要由可见光中的蓝光波段引起的，对视网膜有潜在的危害作用。它在视网膜上的作用不仅在于到达眼睛的光的数量，而且关乎发光光源的尺寸。相同数量的光，大的光源在视网膜上的成像区域较大，所以在视网膜上产生的辐亮度低于小光源。IEC62471:2006第4.3.3条将此描述为光源辐亮度的昀大允许曝光时间tmax。辐亮度L(单位:W/(m2.sr))是一个描述辐射强度的量，是射入某方向的辐射功率除以从相同方向看到的光源的表面积。在成像系统里，例如眼睛，成像平面（对眼睛来说是视网膜）上的局部照度与光源的亮度成比例。-辐照度当光源太小以至于不会强烈成像，或者它是如此的小以至于它远不能在视网膜上的相同区域固定而产生危害，那辐亮度不是一个适当的值。在这种情况下，要应用IEC62471:2006第4.3.4条，这时在瞳孔上的辐照度作为一个与在视网膜上的辐亮度成比例的值。“大”光源使用4.3.3，或“小”光源的使用4.3.4，取决于光源的尺寸以及观察距离。光源的包络角是一个识别量。当产生危险的时间大于10s时，IEC62471规定光源大或小的包络角限值是0.011rad。当处于大或小的边缘时，可以用4.3.3或4.3.4二者选一的方法计算tmax，将得到5%以内的相同的结果。5%的偏离是由于辐射量转换到tmax的转换因数的取整。2.IEC62471规定的评价蓝光危害的标准条件IEC62471陈述了产品的危害类别。因为根据IEC62471:2006第4.3条计算的tmax值由产品本身和其被观察的距离确定，不能将它们本身用于确定产品特有的危害类别,因此IEC62471第6章陈述了确定危害类别的评价光生物安全的标准条件,即对于要用于普通照明（GLS）的灯，应在不小于200mm的产生500lx照度的距离报告危害值。对其他光源，包括脉冲灯，应在200mm报告危害值。在评价距离上确定tmax，而且当其不到100s时，产品分类为危险组别2（RG2），并要求有警告标贴。重要的是要仔细评定这两种不同评估条件可以提供的信息，它们与实际应用中的危害评价相关。虽然500lx是照明应用中大量使用的一个典型照度值，但也不能否认存在一些应用，即在观察者位置的距离照度高于500lx。那500lx的危害等级告诉我们什么呢？另外，对用于人们不会处于工作光源近处的高功率光源，在200mm评价又将导致夸大的危害评估，例如道路照明和体育馆照明，而近距离测量这样的光源的又