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IEC 62778在燈具國家強制性標準中的應用分析--藍光危害的判定
2020-02-06     來源:照明工程學報    瀏覽:1135    評論:5        
導讀:引言  燈具國家強制性標準GB 7000.1-2015于2015年12月31日正式頒布,將于2017年1月1日正式生效,該標準等同采用IEC 60598-1:2014,用來代替GB 7000.1-2007。在該標準第四章結構中增加視網膜藍光危害部分,是新版

引言

燈具國家強制性標準GB 7000.1-2015于2015年12月31日正式頒布,將于2017年1月1日正式生效,該標準等同采用IEC 60598-1:2014,用來代替GB 7000.1-2007。在該標準第四章結構中增加視網膜藍光危害部分,是新版標準的一大變化,該變化也是響應近幾年來LED燈具的蓬勃發展和LED燈具的安全要求特點的重大體現。

照明用LED白光因發光原理導致光譜中藍光成分含量較高,根據研究,富藍光會造成以下幾種主要不良危害【1】:

1)藍光是1種褪黑激素抑制劑;

2)藍光會使眼睛內的黃斑區毒素量增高;

3)藍光可導致白內障術后的眼底損傷;

4)藍光可引發視覺模糊。

國際電工委員會(IEC)制定了IEC 62471系列標準來判定人造光源的光生物危害評估,針對LED照明藍光危害,專門制定了IEC/TR 62778標準。滿足IEC/TR 62778的光生物安全測試設備,不僅需要傳統的光生物安全測試系統,還需與分布光度計測試系統聯動測試,整套測試系統價格昂貴,國產的就需上百萬。

新版燈具國家安全標準GB 7000.1—2015將光生物安全要求納入其中,那我們過去生產、銷售和使用的LED燈具是否安全?是否有一個簡單易行的安全評價方法?新版國標安全標準的實施,對我們現行燈具安全檢測實驗室,尤其承擔國內3C認證檢測的燈具檢測實驗室,對其設備和檢測工作要求將會產生什么樣的影響?這些均需進行深入研究。

1. GB 7000.1-2015中視網膜藍光危害檢測要點【2】

帶有整體式LED或LED模塊的燈具應根據IEC/TR 62778“應用IEC 62471評估光源和燈具的藍光危害”進行評估。不應使用藍光危害類別大于RG2的LED光源。使用IEC/TR 62778基于200 mm、0.011弧度的條件進行測量。

對按照IEC/TR 62778具有危險組別1/2(Ethr)邊界條件的燈具,應使用下述標記要求:

a)對固定式燈具,要按IEC/TR 62778進行附加的評估來找到燈具RG2與RG1間界限的距離Xm。燈具應進行標記并有按本標準3.2.23的說明;

b)在200mm(0.011弧度測量)處超過RG1的可移式燈具和手提燈,要按照本標準3.2.23的規定標記。

GB 7000.4覆蓋的兒童用可移式燈具,以及GB 7000.212覆蓋的電源插座夜燈,在200mm(0.11弧度測量)處不應超過RG1。

要點分析:

方法應根據IEC/TR 62778“應用IEC 62471評估光源和燈具的藍光危害”進行評估。IEC/TR 62778測量條件為200mm(0.11弧度測量)。

達到RG2的燈具。對于兒童用可移式燈具和電源插座小夜燈禁止使用;對于固定式燈具、可移式和手提燈應按照標準的3.2.23的規定標記進行警告性使用。對于固定式LED燈具,在確定警告性標記前,需依照IEC/TR 62778評估方法確定燈具RG2與RG1間界限的距離Xm。

2. IEC/TR62778藍光危害評估要點分析【3】

2.1 IEC/TR62778:2014介紹

IEC62471是一個綜合性標準,描述的是人造光輻射體的所有潛在健康危害,內容涵蓋光譜的紫外線、可見光和紅外光。IEC/TR 62778報告專門討論IEC 62471:2006中的4.3.3和4.3.4中描述的危害,該危害稱為視網膜藍光危害,因為它主要是可見光譜中藍光部分引起,該部分光譜對視網膜有潛在的危害。在IEC 62471中,評估允許的最大照射時間tmax值既取決于產品本身,也取決于觀察距離,對于通用照明燈具其評估距離取值為照度500lx處,但不小于200mm。

由于在實際的應用中,高于或低于500lx的照度值很常見,所以在IEC/TR62778報告中,測試距離確定為200mm處,測量視場角度定位0.011弧度。光源視場角大小不僅于光源尺寸大小有關,更與視距有關。在IEC62471中,測量視場角大于等于0.011弧度按照4.3.3大光源方法計算tmax,測量視場角小于0.011弧度的按照4.3.4小光源方法計算tmax。

IEC/TR 62778在明確其測量條件與IEC62471不同之外,還主要研究以下兩個問題:

1)光生物安全信息傳遞,從光源部件到基于該部件的更高層級照明產品的傳遞。

2)關于光照距離和危險分類的建議。通過光譜計算和光學考量,在進行藍光危害值分析基礎上給出這些建議。

2.2 光譜、色溫和藍光危害

2.2.1 曝輻限值計算的光譜精確測量

依據IEC62471【4】曝輻限值4.3.3節公式和4.3.4節公式:

式中Lλ(λ,t)指光譜輻亮度,單位W·m-2·sr-1·nm-1;Eλ(λ,t)指光譜輻照度,單位W·m-2·nm-1;B(λ) 指藍光危害權重函數;△λ指波長帶寬,單位nm;t指照射持續時間,單位s。

要計算曝輻限值時間,就需計算藍光危害加權輻亮度或藍光危害加權輻照度,需用光譜儀對光源的光譜功率分布進行精確測量,并利用計算機按照加權函數值進行積分計算,測量和計算過程相對較復雜。

2.2.2 藍光加權輻亮度(或藍光加權輻照度)與亮度(或照度)之間關系,及與色溫CCT之間關系

因光源亮度值(或照度值)與藍光加權輻亮度值(或藍光加權輻照度值)均來自同一光譜輻射的權值計算,因此在二者之間有緊密的關系,存在確定的比例關系,即

通過研究一系列不同光源的光譜,能觀察發現:KB,V值與所有白光光源色溫CCT有強烈的線性相關性,如白熾燈、氣體放電燈、熒光燈、LED燈等,如圖1所示。

圖1白光光源色溫與KB,V值關系圖

2.2.3 KB,V值與色溫CCT內在聯系原因分析

藍光危害加權函數B(λ)與CIE1931 Z曲線有較好的一致性,如圖2所示。

圖2 亮度曲線、藍光危害權值函數和CIECIE1931 Z曲線波長圖

人眼光視覺函數等于CIE1931 Y曲線,如下:

因此,在KB,V值與Z/Y之間存在一種近似(非精確)的線性相關關系。依據CIE1931(x,y)坐標定義,很容易得出:

依據光源色坐標值(x,y),不需精確測量全光譜值,即可估算出KB,V值,因B(λ)與CIE1931 Z曲線近似相等,其估值精度在15%以內,KB,V值與色坐標關系如圖3所示。依據色坐標值即可求出色溫值,因此KB,V值與色溫CCT存在近似的線性關系。要精確計算KB,V值,需測量全光譜分布。
 

圖3色坐標與與KB,V值關系圖

2.3 光生物安全信息傳遞

依據亮度守恒定律,已知燈具的主要光源亮度值,則在此光源基礎上加工而成的任何燈具的亮度值均不會超過此值。亮度守恒定律來源于兩個基本守恒定律,即光通量守恒定律和光學擴展量守恒定律。光源的光通量通過光學系統不可能增加。光源的光束角和光源面積的乘積不能減小。依據上述定律,可作以下判定:

1)主要光源的光生物安全值在任何距離內均沒有達到RG2危險類別的,則在此光源基礎上加工而成的任何燈具的光生物安全值均不會達到RG2危險類。

2)主要光源的光生物安全值在一定距離條件下,產生的照度值達到Ethr閾值時,光生物安全達到RG2類別。在此光源基礎上加工而成的任何燈具,在距離Xm內照度達到Ethr的為RG2類風險,產生的照度值小于Ethr為RG1類風險。燈具達到Ethr的距離并不能簡單的從光源處信息得到,它取決于燈具的光學元件。

 

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