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1.概述
LED的藍光危害一直頗受爭議，且一度成為LED照明產(chǎn)品推廣應(yīng)用的限制性問題，影響了市場的消費信心。IEC 60598-1"Luminaires-Part 1: General requirements and tests"在第八版修訂過程中，重點提出LED燈具藍光危害的標(biāo)識要求。該標(biāo)準(zhǔn)是對燈具的基本要求，被全球大多數(shù)guo jia和地區(qū)所引用，我國與之相對應(yīng)的為強制性標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1。此標(biāo)準(zhǔn)的修改和發(fā)布預(yù)示著藍光危害的分類標(biāo)識將可能成為LED燈具的強制性要求。因此，LED光源和燈具制造商有必要以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，采取有效的檢測手段，做好產(chǎn)品藍光危害的測量和評估。
2. LED藍光危害的分級及標(biāo)識要求
2.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
LED藍光危害的測量評價標(biāo)準(zhǔn)主要有IEC/TR 62778以及IEC62471、IEC 62471-2等，IEC 60598-1采用的是IEC/TR 62778 "Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires"。IEC/TR 62778是在IEC 62471的基礎(chǔ)上，對光源及燈具的藍光危害的測量評估作了簡化。考慮到LED產(chǎn)業(yè)鏈較長，且從LED芯片到LED燈具，即從產(chǎn)業(yè)上游到下游，產(chǎn)品的種類越來越豐富，為減輕測試負擔(dān)，IEC/TR 62778推薦了LED藍光危害從光源向燈具傳遞的評價方法。
2.2 LED 藍光危害的分級
IEC 62471標(biāo)準(zhǔn)中將光生物安全分為4個等級，從RG0到RG3危險等級逐級提高，其中，RG0和RG1被認為一般應(yīng)用是安全的。
IEC/TR 62778經(jīng)過分析認為一般的白光光源為RG3的可能性很小，同時為實現(xiàn)危害等級從光源到燈具的傳遞，重新定義為以下3個安全等級。
其中，“Ethr for RG2”適用于藍光危害加權(quán)輻亮度有可能超過RG1限值或者輻亮度不可測的情況，Ethr為RG1和RG2邊界的照度值，用于確定危害限制距離dmin，一般燈具應(yīng)在此距離以外使用。
2.3 LED 燈具的安全標(biāo)識要求
標(biāo)準(zhǔn)IEC 60598-1 edition 8規(guī)定，如果燈具中安裝了IEC/TR 62778中的RG0或RG1光源，或者燈具在實際應(yīng)用條件下被評定為RG0或RG1，則沒有附加的標(biāo)識要求。但兒童用可移式燈具和電源插座安裝的夜燈，其光源的危害級別不可超過RG1。對于其他一體化LED燈具、可移式燈具和固定燈具，IEC 60598-1有不同的標(biāo)識要求。對于在200mm以及0.011rd的測量條件下超過RG1的可移式燈具需要標(biāo)識“不要直視光源”的警示語。而對于固定式燈具，燈具應(yīng)按照IEC/TR 62778評估其最小安全使用距離dmin以及燈具RG1/RG2邊界，當(dāng)dmin大于200mm，標(biāo)識該最小安全使用距離。
3. LED藍光危害的測量和評價
標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471及IEC/TR 62471-2測量和評價單個光源或燈具的輻射危害，不同的是，IEC/TR 62778強調(diào)將光源的藍光危害信息傳遞給燈具，主要測量光源，也可用于直接測量燈具，其測量評價過程如圖1所示。
如果光源廠商能夠提供光源的亮度、輻亮度和Ethr(通過光譜測量獲得)，則燈具廠商可根據(jù)光源廠商所提供的數(shù)據(jù)按照圖1的流程對燈具進行安全分級，必要時進行燈具的照度測量。此處照度測量需要根據(jù)燈具的光強分布信息先確定燈具的光強方向。如果光源的危害信息不可知，則燈具廠商需要測量燈具的亮度、光譜等信息來對燈具的危害等級進行分類。
3.1 LED藍光危害的測量要點
LED藍光危害考察的是藍光輻射在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的光化學(xué)損傷。在實際應(yīng)用中，人們可能會從不同的角度觀察光源或燈具發(fā)光面上的不同區(qū)域。因此，為滿足各種應(yīng)用情況，IEC 62471規(guī)定，藍光危害應(yīng)根據(jù)發(fā)光面亮度區(qū)域在輻射強度方向上的曝輻值(加權(quán)輻照度以及加權(quán)輻亮度)進行安全等級分類。
IEC/TR 62778主要規(guī)定了光源與燈具之間藍光危害的傳遞，相比較于IEC 62471，其對測量位置的要求更加嚴(yán)格，多次強調(diào)亮度測量應(yīng)在光源或燈具的亮度區(qū)域的輻射強度方向上測量，且燈具的最小安全使用距離dmin需要在燈具發(fā)光強度方向上測量。
實際應(yīng)用中，光源發(fā)光面的亮度及空間各方向的光強一般并不均勻，以圖3所示的LED陣列為例，芯片上的亮度較高，芯片之間的間隙亮度較低。因此，LED發(fā)光面上的亮度區(qū)域的確定十分關(guān)鍵。如果定位不準(zhǔn)確，將對亮度及輻亮度的測量以及危害的分類帶來極大的影響。但受LED本身特性的影響，其發(fā)光面上的亮度區(qū)域以及輻射強度方向的準(zhǔn)確定位具有一定的難度。
3.2 LED藍光危害的亮度及輻亮度測量
如果采用瞄點式亮度計測量，曝輻位置較難準(zhǔn)確定位，且一般普通瞄點式亮度計難以準(zhǔn)確做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.011rd視場角。因此，對于LED藍光危害的亮度和輻亮度測量來說，成像亮度計是比較理想的測量設(shè)備，如圖2所示，成像亮度計具有以下優(yōu)勢：
1)通過一次測量將被測對象的表觀光源成像至CCD上，其自帶的專業(yè)軟件可自動、準(zhǔn)確判斷成像區(qū)域內(nèi)亮度的位置;
2)測量視場角(紅色圓圈的范圍)可利用軟件方便設(shè)置，如圖3所示，軟件自動計算選定視場角內(nèi)的平均亮度/輻亮度，并按照標(biāo)準(zhǔn)要求對藍光危害進行分級。
相比于一般普通成像亮度計，圖2所示設(shè)備采用高精度TE-coolingLED照明致冷CCD作為探測器，可將CCD的工作溫度恒溫至5℃，大幅減小測量的暗噪聲，提高了亮度/輻亮度的測量準(zhǔn)確度，尤其適用于精度要求較高的藍光危害測量。
3.3 LED藍光危害的光譜測量
光源或燈具的光譜是計算藍光危害量值的重要參數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于某一光源，可以通過光譜測量計算其藍光危害效能系數(shù)KB,V，公式如下：
KB,V的獲取，能夠方便地實現(xiàn)亮度L和藍光危害加權(quán)輻亮度LB、以及照度E和藍光危害加權(quán)輻照度EB的轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)中所述的RG1和RG2邊界處的照度限值Ethr也由此計算而來。
光譜測量的波長范圍應(yīng)覆蓋藍光危害的區(qū)域，即300nm-700nm;考慮到絕大多數(shù)LED產(chǎn)品不存在紫外光譜，可見光波段的光譜儀也可用于LED產(chǎn)品的藍光危害測量。
3.4 LED光源及燈具藍光危害測量的綜合解決方案
圖5所示為光源和燈具藍光危害的綜合測試系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了圖3所示的高精度成像亮度計以及高精度光譜輻射計，可準(zhǔn)確實現(xiàn)光源和燈具的危害加權(quán)輻亮度、亮度、危害加權(quán)輻照度、照度、光譜、KB,V與Ethr等參數(shù)的測量。
系統(tǒng)利用高精度成像亮度計準(zhǔn)確尋找光源或燈具發(fā)光面上的亮度區(qū)域，其獨具的五維位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可進行上下、左右、前后移動，并可以繞其垂直軸和水平軸轉(zhuǎn)動。在高精度成像亮度計固定的情況下，能夠方便地定位LED產(chǎn)品發(fā)光面上亮度區(qū)域的輻射強度方向，準(zhǔn)確度高，可靠性好。
1)LED光源的測量
光源被安裝在五維位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)上，在確定亮度及輻亮度的曝輻位置后，系統(tǒng)可將光源依次對準(zhǔn)測量設(shè)備，并測試獲得光源的亮度、輻亮度、以及光譜數(shù)據(jù)，自動計算藍光危害加權(quán)輻亮度LB以及Ethr，并按照圖1所示的流程對光源進行藍光危害的分類。
2)LED燈具的測量
如果光源的危害信息已知，燈具廠商可以根據(jù)其提供的數(shù)據(jù)按照圖1所示的流程對燈具進行危害的分類。若燈具中安裝的光源落在Ethr for RG2類別或者為小光源時，該系統(tǒng)也可以用于測量其最小安全使用距離dmin。
如果光源信息未知，燈具廠商也可以利用該系統(tǒng)測量燈具的亮度、輻亮度和光譜信息，按照IEC 62471或IEC/TR 62778的標(biāo)準(zhǔn)要求進行燈具的藍光危害分類。此時亮度測量的條件應(yīng)盡可能與實際應(yīng)用條件一致，包括燈具的運行條件、測試距離、測量視場角等，以對燈具進行有效的安全分級。
3)系統(tǒng)IEC 62471標(biāo)準(zhǔn)測試擴展
該系統(tǒng)的拓展性很強，可以靈活配置各類測量儀表，測試IEC 62471所要求的全套光生物危害參數(shù)，并對被測光源或燈具進行危害分級，可滿足具有多重測量要求的場合，如認證實驗室、產(chǎn)品種類豐富的燈具廠商等。此外，該系統(tǒng)還可以通過IEC 62471和IEC/TR 62778兩種標(biāo)準(zhǔn)比對測試，幫助廠商根據(jù)實際應(yīng)用情況來確認燈具真正的危害等級。
4總結(jié)
LED藍光危害的測試和評價已勢在必行，相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)在不久的將來即將在全球各區(qū)域內(nèi)采用，或者強制實行。我國目前關(guān)于光源及燈具藍光危害測量的相關(guān)技術(shù)及設(shè)備已開發(fā)成熟，LED光源以及燈具廠商有必要對LED光源及燈具藍光危害的測量和評價予以重視，對終端的照明應(yīng)用產(chǎn)品做好安全標(biāo)識。這不僅是回應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)實施的必須選擇，也是進一步提高市場對LED產(chǎn)品消費信心的有效手段。
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