道路照明蓝光危害的检测方法

万里鹏

（襄阳市路灯管理处，湖北 襄阳 441000）

1 概述

随着城市道路照明要求的不断提高，对安装、选取路灯提出了更高的要求，LED路灯光源逐渐成为路灯行业的首选。而大范围安装LED路灯产生的蓝光危害也不容忽视。LED路灯产生的蓝光会损伤行人的视网膜组织，引起视网膜病变，导致视力下降。IEC 62471和《灯和灯系统的光生物安全性》 （GB／T 20145—2006）及《灯具 第1部分：一般要求与试验》（GB 7000.1—2015）等相关标准，都对LED灯具的蓝光危害等级、测量原理和测量方法作了具体规定。蓝光危害性试验已成为国家强制性标准和灯具CCC认证的重要试验项目。在LED灯具蓝光危害测试中，根据蓝光加权辐亮度评估危害等级，蓝光加权辐亮度取决于光源的光谱能量分布和视野中的平均亮度，涉及的参数复杂。因此，为对LED路灯的蓝光分量进行科学把控，蓝光加权辐亮度这个参数的测量尤为重要。

2 蓝光的危害及计算方法

蓝光是指波长为380～500 nm的可见光范围，根据IEC 62471和《灯和灯系统的光生物安全性》（GB／T 20145—2006），光源的蓝光危害可以通过测量蓝光加权辐亮度和曝辐时间来表示。当光源的蓝光加权辐亮度、曝辐时间同时超过标准所规定的指标时，会对人眼的视网膜产生一定的危害。

蓝光危害计算主要测试项目为被测光源的辐射度、蓝光加权辐亮度、曝辐时间等。被测光源在不同波长下产生的光谱辐射度乘以相应的蓝光危害加权函数，对波长进行积分运算，得到蓝光加权辐亮度。根据国家相关标准，为防止因长期蓝光辐射对人眼造成的损伤，LED路灯的蓝光加权辐亮度需满足要求

式中：LB为蓝光加权辐亮度，W／（m2·Sr）；Lλ为光谱辐亮度，W／（m2·Sr·μm）；B（λ）为蓝光危害加权函数；Δλ为波长带宽，nm；t为辐射持续时间，s。

当LB＞100 W／（m2·Sr），最大允许照射时间

式中：tmax为最大允许的照射时间s，LB为蓝光加权辐亮度。

蓝光加权辐亮度LB的大小，与光源的蓝光危害等级划分有关［1］，见表1。

表1 蓝光危害等级及对应的蓝光加权辐亮度

蓝光危害的测量主要是检测和研究被测光源的辐射亮度和蓝光的光谱范围。其中，蓝光光谱传感器可以测量色度学的相关参数，通过测量380～500 nm之间蓝光的比重可得到相应参数。对于被测光源的辐射度，有效辐射度一般采用成像测试方法。辐射标准法的测量图如图1所示。将光源成像在图中探测器上，通过圆场孔径，形成相对于平均视场的角度范围，并通过圆形入射光瞳（光圈光阑）。在形成的立体角中，探测直径与焦距之间的关系。图中具有最小限制直径D的孔径等于脉冲光源的7 mm瞳孔直径，这是光源生物物理意义上的平均孔径。通过该成像原理，测量了平均视场中单位接收面积和单位立体角的入射辐射功率，得到了辐射度测量结果［2］。

图1 辐射亮度标准方法测量示意图

3 蓝光测试系统与测试方法

3.1 系统主要组成

系统主要组成部分为蓝光光谱传感器、亮度传感器、分析计算机及专用测试软件。仪器实物图如图2所示。

图2 仪器实物图

3.2 测试方法

仪器主要通过蓝光光谱传感器测试蓝光光谱，亮度传感器测量光源亮度，将采集的数据通过数据线传输到计算机中，通过专用测试软件，对采集的相关数据进行科学运算，最终显示被测光源的蓝光危害等级。仪器结构示意图如图3所示，蓝光光谱传感器原理图如图4所示，仪器测试流程图如图5所示。

图3 仪器结构示意图

图4 蓝光光谱传感器原理图

图5 测量原理示意图

3.3 主要技术参数

1）蓝光加权辐亮度：0～5 000 W／（m2·Sr）；

2）光谱辐亮度：0～15 000 W／（m2·Sr·μm）；

3）蓝光危害：无危险、低风险、中等危险、高危险；

4）色温测量范围：1 500～25 000 K，分辨率：1 K，精度±5%；

5）显色指数测量范围：0～100，精度±5%；

6）波长测量范围：380～500 nm；

7）计算机配置：联想ThinkPad E490；

8）通信方式：USB。

3.4 测试条件

1）选取合适的测量点。光源干扰少，路况安全，没有树荫遮挡。

2）将测试车停在路灯正下方，把蓝光分析仪放置在车顶，放置在路灯的正下方，用USB线连接操作电脑。

仪器的现场测量实物图如图6所示。

图6 现场测量实物图

3.5 测试注意事项

1）测试光源必须点亮0.5 h以上，最好在深夜测量，避免其他杂光对测试结果的干扰。

2）多次采集数据，计算得出平均值，减少人为产生的误差。

3）测试时必须选择天气情况良好，天气晴朗的夜晚，在夜间24∶00点以后测量。

4）测试路段应选择标志性路段。

5）测量时要注意将蓝光光谱传感器和电脑之间的连接线检查好，确保通信正常。

4 结论

通过蓝光测量系统，在道路测试现场可直接测量蓝光危害，得到路灯光源的蓝光危害等级，及其相关的技术参数。测量系统提高了道路照明蓝光检测的科学性和准确性，以及测量工作效率，为科学选取路灯光源提供保障，节省人力、物力，为城市的科学化发展提供技术保障。