光辐射安全相关标准的比较研究

代彩红 吴志峰 陈斌华，2 王彦飞 李向召

(1中国计量科学研究院光学所，北京 100013;2北京理工大学光电学院，北京 100081;3深圳市计量质量检测研究院，广东深圳 518055)

1 引言

人们在追求工作效率的同时，也在追求舒适，要求照明满足生理和心理舒适，使工作、学习、生活的场所成为满意的、幸福的、有利于健康的场所［1］。美国一份调查报告显示:全球约有2/3的人生活在光污染中，而且人工光造成的污染在逐年增加.德国每年增长6%.意大利和日本每年增长10%和12%。美国得克萨斯大学健康科学中心内分泌学家拉塞尔·雷特博士甚至说:“灯光是一种毒品。滥用灯光，就是危害健康”［2］。照明领域的关注点已从电气安全向光辐射安全转变。2009年年初，欧盟通过世贸组织WTO向中国等国家通报了欧盟32号新的环保指令要求，其中对LED产品、CFL节能灯等产品提出了明确的光辐射安全要求，并且要求执行IEC 62471标准。

2002年国际照明委员会CIE(International Commissionon Illumination)根据国际非电离辐射防护委员会ICNIRP(International Commission on Non－Ionizing Radiation Protection)相应的曝辐限值出版了CIE S 009/E:2002Photobiological safety of lamps and lamp systems(灯和灯系统的光生物学安全).该标准于2006年被IEC等同采用为IEC62471:2006［3］.目前IEC62471正在被修改为IEC62471－1.2009年出版 IEC/TR62471－2Photobiological safety of lamps and lamp systems—Part2:Guidance on manufacturing requirements relating to non－laser optical radiation safety(灯和灯系统的光生物学安全—第2部分:非激光光辐射安全的制造导则)［4］。制造商或者使用者根据标准IEC 62471测得样品的危险等级后，此标准用于指导如何根据不同场合的需要，采用何种危害等级的灯［5］［6］。我国等同采用了 CIE S 009/E:2002标准，于2006年颁布实施GB/T20145－2006《灯和灯系统的光生物学安全性》［7］。在IEC 62471:2006的基础上，2008年欧盟推出标准 IEC/EN 62471:2008 Photobiological safety of lamps and lamp systems(灯和灯系统的光生物学安全)［8］。该标准中采用的所有曝辐限值均为欧盟指令2006/25/EC所要求的限值，比IEC62471:2006的限值要求更加严格［9］。

美国国家标准组织ANSI(American National StandardsInstitute)和北美照明学会 IESNA(Illuminating Engineering Society of North America)的光辐射安全研究起步于1996年［9］，从2000年至2007年，ANSI和IESNA联合颁布了三项光辐射安全方面的标准:ANSI/IESNARP－27.2－00:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems—Measurement Techniques(灯和灯系统光生物安全推荐导则—测量技术)［10］;ANSI/IESNA RP－27.1－05:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems—General Requirements(灯和灯系统光生物安全推荐导则—通用要求)［11］;ANSI/IESNA RP－2703－07:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps—Risk Group Classification and Labeling(灯光生物安全推荐导则—危险分类和标签)［12］。内容覆盖了光生物安全的测量技术、通用要求和危险分类和标签等。北美标准的限值源于美国政府工业卫生协会推荐的临界值限定以及国际非电离辐射防护委员会的相关导则。它从紫外危害、视网膜热危害、视网膜蓝光危害、蓝光小光源危害、无晶状体眼睛危害、红外辐射危害、微弱视觉危害和皮肤热危害八个方面评价灯和灯系统的危险等级。把灯具危险等级分为无危险类、低危险类、中度危险类即高度危险类［9］。

本文研究了现行光生物安全标准之间的异同，详细分析比较了欧盟标准IEC/EN 62471:2008和IEC 62471:2006之间的差异，北美光生物安全标准与IEC 62471:2006标准之间的差异。

评价家用和类似电器光辐射安全的标准有:IEC/CIE 60335－2－59《灭蚊灯的特殊要求》和IEC 60335－2－27《紫外和红外皮肤曝辐的特殊要求》。最早颁布以来，随着科技的发展和认识的深入，不断推出更新的版本。本文详细分析比较了不同版本标准之间的差异，用于指导用户和厂家全面了解光辐射安全相关标准之间的差异，并正确使用这些标准。

2 欧盟标准IEC/EN 62471:2008与IEC 62471:2006标准之间的比较

表1列出了针对不同危害，EN 62471:2008与IEC 62471:2006标准的差异。相对来说，欧盟标准的光辐射安全要求更严格一些。

表1 欧盟与IEC光生物安全标准的差异Table 1 Discrepancies of EN and IEC photobiological safety standards

从表1能够看出，EN 62471:2008与IEC 62471:2006标准的区别主要表现在以下四点:

1)紫外辐射波长起始不同:EN 62471:2008紫外辐射波长从180nm开始，而IEC 62471:2006从200nm开始。EN标准采用比IEC更加广泛的波长范围规定紫外危害值。

2)紫外加权函数SUV(λ)的步长不同:EN 62471:2008以1nm步长列出，而IEC 62471:2006以5nm步长列出。

3)近紫外危害评估限值不同:EN 62471:2008中 UVA辐射照度限值是 0.33W·m－2，而 IEC 62471:2006中UVA辐射照度0类危险 (无危险)限值是10.0W·m－2。

4)蓝光危害－小光源危害评估限值不同:EN6 2471:2008中0类危险 (无危险)限值是0.01W·m－2，而IEC 62471:2006中0类危险 (无危险)限值是1.0W·m－2。EN标准的蓝光小光源限值是IEC标准的1/100.EN标准考虑了面对眼科装置或外科手术期间的静止不动的眼睛，该情况下的辐照时间将由眼睛正常进行生理活动时的100s延长为10000s。

四种常用危害的加权函数曲线见图1和图2。

图1 四种危害加权函数的曲线比较Fig.1 Four hazard evaluation functions

图2 四种危害加权函数的曲线比较 (对数坐标系)Fig.2 Four hazard evaluation functions comparison

3 北美光生物安全标准ANSI/IESNA与IEC 62471:2006标准之间的比较

3.1 标准之间的差异

北美颁布的三项光辐射安全标准ANSI/IESNA RP－27.2－00、ANSI/IESNA RP－27.1－05、ANSI/IESNA RP－2703－07与IEC 62471:2006存在的差异见表2.

表2 北美与IEC光生物安全标准之间的差异Table 2 Discrepancies of ANSI and IEC photobiological safety standards

从表 2 能够看出［9］［10］［11］:

1)皮肤和眼睛的光化学紫外危害:危害函数相同。积分的起始波长均是200nm～400nm。但是对采样间隔的要求不同:北美ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.

2)近紫外眼睛的紫外危害:危害函数相同。积分的起始波长不同，北美标准的起始波长是320nm，而IEC标准是315nm.要求的采样间隔不同:ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.

3)视网膜蓝光危害和小光源蓝光危害:积分的起始波长相同。危害函数在380nm略有差异:ANSI标准中的数值为0.0125，CIE标准中的数值为0.013.采样间隔不同:ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.

4)无晶状体人眼危害:仅ANSI/IESNA标准规定，采用无晶状体人眼函数，积分的波长范围是305nm～700nm。采样间隔为1nm.CIE标准中没有规定此类危害。

5)视网膜热危害和视网膜的热危害 (微弱视觉刺激):对于视网膜热危害，ANSI/IESNA标准的积分波长范围是400nm～1400nm，CIE标准的波长范围是380nm～1400nm.对于微弱视觉刺激的视网膜热危害，ANSI/IESNA标准的积分波长范围是770nm～1400nm.采样间隔不同:ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.对于热危害函数 Burn Hazard Function R(λ)，ANSI/IESNA RP－27.2－00和CIE 62471:2006的数值一致。但是ANSI/IESNA RP－27.1.05和ANSI/IESNA RP－27.3.07却有较大差异 (见表3、图3)。

6)眼睛的红外辐射危害:起始波长不同，ANSI/IESNA标准的积分波长范围是770nm～3000nm，CIE标准的波长范围是780nm～3000nm.采样间隔不同:ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.

7)皮肤的热危害:起始波长不同，ANSI/IESNA标准的积分波长范围是400nm～3000nm，CIE标准的波长范围是380nm～3000nm.采样间隔不同:ANSI/IESNA标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm.

表3 四个标准中热危害函数的差异Table 3 Heat hazard function discrepancies of the four standards

图3 四个标准中的热危害函数比较Fig.3 Heat hazard functions of the four standards

3.2 无晶状体人眼危害函数

北美ANSI标准中规定了无晶状体人眼危害(Aphakic Hazard Weighting Function)A(λ)，主要适用于进行白内障手术后，以及没有正常晶状体视觉的人群。而CIE 62471:2006中没有提供此类危害。积分波长范围:305nm－700nm。无晶状体人眼危害函数A(λ)与普通人眼蓝光危害函数B(λ)曲线的比较见图4.可以看出，蓝光对无晶状体人眼的损伤更大，应当特别加以防护。

图4 无晶状体人眼危害函数A(λ)与普通人眼蓝光危害函数B(λ)曲线的比较Fig.4 Comparison of A(λ)and B(λ)

4 IEC/CIE 60335－2－59《家用和类似电器安全—灭蚊灯的特殊要求》不同版本之间的差异

IEC/CIE 60335－2－59《家用和类似电器安全—灭蚊灯的特殊要求》用于评价灭蚊灯的光辐射安全。目前最新版本是2009年11月颁布的Ed3.2－2009－11［13］。

灭蚊灯的有效辐射照度应在标称电压、正常工作条件下测量，测量距离为1m，测量最大辐射度。测量用光谱辐射计 (光谱仪)的波长范围250nm～400nm;探测器有效接收面的直径≤20mm;余弦性能好;采样间隔1nm;测量带宽≤2.5nm。有效辐射照度的计算公式为:

其中:

E为有效辐射照度;

sλ为红斑作用光谱，曲线见图5;

Eλ为光谱辐射照度，单位是W/(m2nm)。

Δλ是带宽，单位nm.

灭蚊灯的总效辐射照度应≤1mW/m2.

需要注意的是，在 IEC/CIE 60335－2－59 2009、2006年版开始采用新的红斑作用光谱(Erythema weighting factor)，新旧版本中红斑作用光谱曲线的差异见图5。

图5 IEC/CIE 60335－2－59新版与旧版红斑作用光谱曲线的差异Fig.5 Erythema weighting factor discrepancy of IEC/CIE 60335－2－59

选择了8个灭蚊灯样品，依据IEC/CIE 60335－2－59 2009计算了有效辐射照度，测量结果见表4.这8个样品的有效辐射照度计算结果均≤1mW/m2，符合标准要求。

表4 灭蚊灯样品的有效辐射照度测量结果Table 4 Eeffof insect killer samples

5 IEC/CIE 60335－2－27《家用和类似电器安全—紫外和红外皮肤曝辐的特殊要求》不同版本之间的差异

IEC/CIE 60335－2－27《家用和类似电器安全—紫外和红外皮肤曝辐的特殊要求》用于评价含光源的家用和类似电器的光辐射安全。目前最新版本是2012年11月颁布的Ed5.1－2012－11［14］。表5分析了不同版本之间的差异。

表5 IEC/CIE 60335－2－27 2012、2007、2004版本之间的差异Table 5 Discrepancies of IEC/CIE 60335－2－27 2012、2007、2004

在家用和类似电器的有效辐射照度计算中，IEC 60335－2－27(2012)与IEC 60335－2－27(2006，2004)版本中采用了不同的作用光谱 (图6)。2004、2006版采用的是非黑色素瘤皮肤癌作用光谱，2012年版更改为红斑作用光谱。

图6 IEC/CIE 60335－2－59新版与旧版红斑作用光谱曲线的差异Fig.6 Erythema action spectrum discrepancy of IEC/CIE 60335－2－59

选择了9个家用电器样品，依据IEC/CIE 60335－2－272012计算了有效辐射照度，测量结果见表6，这9个样品的有效辐射照度计算结果均符合标准要求。

表6 9个红外光源类产品的有效辐射照度测试结果 (单位:W/m2)Table 6 Eeffof the nine infrared light sources(W/m2)

需要注意的是，IEC/CIE 60335－2－27 2012和IEC/CIE 60335－2－27中采用的红斑作用光谱的形状不同。见图7.

图7 IEC/CIE 60335－2－27 2012和IEC/CIE 60335－2－59中采用的红斑作用光谱的差异Fig.7 Erythema action spectrum dissrepancy of IEC/CIE 60335－2－27 2012 and IEC/CIE 60335－2－59

6 结论

本文对已经颁布的与光生物安全相关的标准IEC62471:2006、GB/T 20145－2006、IEC/EN62471:2008、ANSI/IESNA RP－27.2－00、ANSI/IESNA RP－27.1－05、ANSI/IESNA RP－2703－07之间的差异进行了详细的分析比较。IEC 62471:2006和IEC/EN 62471:2008的差异主要在于测量的起始波长、波长采样间隔、近紫外危害和蓝光危害－小光源危害的评估限值不同。IEC/EN62471:2008标准的要求更加严格一些。北美ANSI/IESNA和IEC光生物安全标准之间的差异主要体现在:测量的起始波长不同;要求的采样间隔不同，北美ANSI标准的采样间隔要求是1nm，而IEC标准是5nm;北美标准中规定了无晶状体人眼危害函数，而IEC标准没有规定。对于热危害函数，ANSI/IESNA RP－27.2－00和CIE 62471:2006的数值一致。但是 ANSI/IESNA RP－27.1.05和ANSI/IESNA RP－27.3.07却有较大差异。

分析比较了《家用和类似电器安全—灭蚊灯的特殊要求》标准IEC/CIE 60335－2－59、《家用和类似电器安全—紫外和红外皮肤曝辐的特殊要求》标准IEC60335－2－27不同版本之间的差异，用于指导用户和厂家全面了解光辐射安全相关标准之间的差异，并正确使用这些标准。

［1］陈仲林.健康照明探讨.重庆建筑大学学报，2000，2(1):84～87.

［2］臧政齐.别让光“污染”了你的健康.光彩，2012(8):60～61.

［3］IEC 62471 2006:Photobiological safety of lamps and lamp systems.

［4］IEC/TR 62471－2:Photobiological safety of lamps and lamp systems－Part 2:Guidanceon manufacturing requirements relating to non－laser optical radiation safety.

［5］陈慧挺，蔡喆，等.扩展光源的辐射亮度及人眼危害.照明工程学报，2012，23(1):43～45.2012.

［6］蔡喆，吴晓晨，等.解读非激光光辐射安全的制造导则.照明工程学报，2011，22(5):47～50.

［7］GB/T 20145－2006灯和灯系统的光生物学安全性.

［8］IEC/EN 62471:2008 Photobiological safety of lamps and lamp systems.

［9］吴晓晨，蔡喆，彭振坚.LED灯具光辐射安全相关标准介绍.中国照明电器，2011:32～35.

［10］ANSI/IESNA RP－27.2－00:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps ＆ Lamp Systems－Measurement Techniques.

［11］ANSI/IESNA RP－27.1－05:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems－General Requirements.

［12］ANSI/IESNA RP－2703－07:Recommended Practice for PhotobiologicalSafetyforLamps－RiskGroup Classification and Labeling.

［13］IEC/CIE 60335－2－59:Ed3.2－2009－11 Household and similar electrical appliances－safety Part 2－59 Particular requirements for inset killers.

［14］IEC 60335－2－27 Ed5.1－2012－11:Household and similar electrical appliances－safety Part 2－27 Particular requirements for appliances for skin exposure to ultraviolet and infrared radiation.