普通照明用LED产品光生物安全研究

吴启保,李金玉，王勇，唐飞，周钢

（1.深圳信息职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518172；2.广东轻工职业技术学院环境工程系，广东 广州 510300；3.广州赛西光电标准检测研究院有限公司，广东 广州 510163）

【信息经济研究】

普通照明用LED产品光生物安全研究

吴启保1,李金玉2，王勇1，唐飞1，周钢3

（1.深圳信息职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518172；2.广东轻工职业技术学院环境工程系，广东 广州 510300；3.广州赛西光电标准检测研究院有限公司，广东 广州 510163）

分析了白光LED制造技术及照明产品光生物安全性，认为可用蓝光光化学危害来评价其光生物安全等级，并介绍了蓝光危害评估的测量方法。对常用八款产品按照标准进行测评，结果表明目前主流产品是无危害的。提出了提升LED照明产品光生物安全性的建议。

LED；光生物安全；蓝光危害；测量方法；等级分类

光生物安全问题包括紫外光、可见光和红外光辐射对人体眼睛和皮肤等器官危害。人眼构造十分复杂且自身修复能力较弱，对光辐射最敏感而易受伤，过强的蓝光容易引起视网膜上的感光细胞和色素上皮细胞的光化学危害。目前制造白光LED的主流技术途径是利用LED芯片发出的蓝光激发涂覆其表面的黄色荧光粉转化后混合形成白光。另据国内外的报道及对市场上LED产品的试验研究和危害评估，现有LED照明产品的光辐射还不足以造成皮肤和眼睛的紫外危害、眼睛近紫外危害、视网膜热危害[1-2]。因此，测量与评估普通照明用LED产品的光生物安全性，只需考虑380～780nm这段有效作用光谱范围，评价其对人眼造成的视网膜蓝光光化学危害，即所谓的蓝光危害[3-5]。

1 测量方法与测试条件

1.1 测量方法

要掌握蓝光危害的测量方法，首先需要了解光辐射对人眼的作用原理，光辐射危害中对眼睛的危害分为对角膜等眼球前表面等的危害和对视网膜的危害，对角膜的危害对应于眼球前表面处的辐照度，对视网膜的危害则对应于视网膜的辐照度；蓝光属于可见光的一部分，蓝光危害在于对视网膜的危害。眼球，从本质上讲，实际是一个成像系统，其视网膜上的辐照度正比于物体像的辐亮度，因此我们测量蓝光危害实际采用的方法是测量物体像的加权辐亮度LB，其单位是瓦/（球面度×米2），即W·m-2×sr-1。另外，我们评价不同危害程度等级时是关注产品发出的光在多长时间内能对人眼造成伤害，光生物安全分级与光辐射持续时间有关。蓝光危害实质是辐亮度、蓝光加权函数、时间的共同作用的结果，可用加权辐亮度与时间的积分来表达，根据人眼的特性，注视一个物体时间越长，由于眼球的不断生理运动，物体像在视网膜上扩展范围越大，从而降低视网膜上的平均辐照度[6-7]。因此，测量辐亮度时需要根据光生物安全等级选择不同的测量对边角（视场角，单位：rad），即在相应光生物安全等级所对应的视场下进行测量[8]。由于人眼的角分辨率有限，当光源对于人眼的对边角小于11mrad时,人眼会将其视为点光源，这时在视网膜上的辐照度就转换为对光源在人眼处产生的辐照度的测量[9-10]。

1.2 测试条件

环境温度：25±3℃

相对湿度：不超过65%

供电电源：电压 AC 220V；频率 50Hz

测量设备：Bentham IDR300-PSL和SPR-3000D光生物安全测量仪器

表1 LED光生物安全等级及其蓝光曝辐限值Tab.1 Classification of LED photobiological safety and radiation limit of blue light

依据标准：GB/T 20145-2006灯和灯系统的光生物安全性

2 测评结果与分析建议

表2中列出了八款常用的普通LED照明产品的光生物安全等级和蓝光曝辐值，从表中我们可以看出，本次测量中所有的LED产品的蓝光曝辐值均小于100（RG0无危险类，即豁免级的蓝光曝辐限值）[2-4]，其光生物安全等级都可归为RG0，一般使用条件下不会造成任何的光生物危害。其中，LED球泡灯（样品1、样品2）的蓝光曝辐值较低，LED烛台灯（样品3）的蓝光曝辐值比LED球泡灯略高，而LED射灯（样品4）的蓝光曝辐值在本次所有被测样品中为最高、但也依然离RG0等级的蓝光曝辐限值仍有较大距离，LED玉米灯（样品5、样品6）的蓝光曝辐值高于LED球泡灯、低于LED烛台灯，LED筒灯（样品7）的蓝光曝辐值与LED烛台灯相当，LED灯管（样品8）的蓝光曝辐值与球泡灯相当。结合表1中的测试数据和样品外观，可以看出：窄光束定向照明产品的蓝光曝辐值高，表面雾化程度高、有效对边角大的产品蓝光曝辐值低。说明在日常的实际生产中，尤其需要关注定向照明产品的光生物安全，加强风险防范；采取增加出光面的雾化程度、扩大有效对边角等措施有利于确保LED照明产品的光生物安全性。

表2 主流普通照明用LED产品的光生物安全和蓝光危害情况表Tab.2 The situation of main LED products' photobiological safety and blue light hazard

样品编号照片GB/T20145光生物安全等级蓝光曝辐值W·m-2·sr-16RG0 11.6 7RG0 19.7 8RG0 5.73

3 结语

可用蓝光危害来评价普通照明用LED产品的光生物安全性，测评结果表明目前主流LED照明产品，无论是LED球泡灯、LED灯管和LED射灯等光源类产品，还是LED筒灯灯具类产品，都表现出良好的光生物安全性，是无危害的。合格的LED产品属于安全照明产品，可在正常使用状态 下放心使用。综合分析不同产品蓝光曝辐值的差异，为确保LED照明产品光生物安全性，实际生产中应尽量避免选用高色温富蓝化LED光源、增加灯具出光面的雾化程度、扩大有效对边角等措施。

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[1]赵英,周钢,牟同升.LED光辐射安全标准解读[J].信息技术与标准化,2014,56(11):20-23.ZHAO Ying,ZHOU Gang,MOU Tongsheng.Interpretation of Optical Radiation Safety Standards of LED.[J].Information Technology &Standardization,2014,56(11):20-23 (in Chinese)

[2]周钢,刘秀娟,赵英.LED汽车前照灯的光色性能和光辐射安全研究[J].信息技术与标准化,2014,56(11):30-31,42.ZHOU Gang,LIU Xiujuan.ZHAO Ying. Research on Light and Color Property and Optical Radiation Safety of LED Car Headlamps.[J].Information Technology &Standardization,2014,56(11):30-31,42 (in Chinese)

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[10]张颖,华树明,牟同升.中华人民共和国国家标准GB/T 20145-2006,CIE S 009/E:2002灯和灯系统的光生物安全性[S].中国国家标准化管理委员会/中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2006.ZHANG Yin,HUA Shuming,MOU Tongsheng.GB/T 20145-2006 Photobiological safety of lamps and lamp systems[S].Standardization Administration of the People's Republic of China &General Administration of Quality Supervision,Inspection and Quarantine of the People's Republic of China(AQSIQ),2006 (in Chinese)

Research on the photobiological safety of LED products for general lighting service

WU Qibao1,LI Jinyu2,WANG Yong1,TANG Fei1,ZHOU Gang3
(1.Shenzhen Institute of Information Technology ,School of Electromechanical Engineering,Shenzhen 518172,P.R.China; 2.Guangdong Industry Technical College,Department of Environmental Engineering,Guangzhou 510300,P.R.China;3.CESI Opto-electronics Standards &Testing Institute,Guangzhou 510163,P.R.China;)

The photobiological safety of white LED and lighting products is analyzed.The method of measuring blue light hazard of LED products is introduced.Measurement and risk classification for eight types of LED general lighting products is carried out in accordance with standards.Testing results shows that the current status of the main LED lighting products is good.Some suggestions for how to improve photobiological safety are presented.

LED;photobiological safety;blue light hazard;measuring method;level classification

TM923

A

1672-6332（2015）01-0051-03

【责任编辑：杨立衡】

2015-02-20

深圳市基础研究计划-重点项目（JCYJ20120615100830389）

吴启保（1971-），男（汉），湖北黄梅人，教授级高工，博士，主要研究方向：光机电与半导体照明。E-mail:wuqb@sziit.com.cn