LED灯具光辐射安全相关标准介绍

non-laser optical radiation safety
3.1 CIE S 009/E：2002 标准 CIE S 009 / E :2002 适用于所有的灯和灯系统(包括 LED、自炽灯、荧光灯、气体放电灯、电弧灯等 类型的光源以及使用这些光源的灯具，但不包括激光)在 200 -300Onm 波长范围内光学辐射的光生物危害 评估和控制。该标准主要从辐照度与辐亮度两个方面评估光辐射分别对皮肤和眼睛的危害程度以及按照灯 和灯系统的危害程度进行危险等级的分类。 在辐亮度的量值测试中，主要评估的是灯和灯系统对视网膜的危害。由于人眼的构造类似于成像式光 学系统，光辐射能到达视网膜的波长范围是 300-1 400nm(其他波长的光都分别被角膜、前房、晶状体、 玻 璃体等部分所吸收)，而此波段中蓝光部分的光谱在人眼各个部分的透射率最高，所以蓝光特别容易到达人 的视网膜，在相同的光谱能量下蓝光比其他光谱的光更容易造成视网膜的损伤，这就是我们常说的"蓝光危 害"。然而我们常见的功率型照明用 LED 正是由蓝光 LED 芯片激发黄色荧光粉之后混色发光的， 尤其是高 色温 LED，其蓝光光谱成分较多，往往在危险等级的评估中易于超出无危险类的限值。 与视网膜相关的危害限值与视网膜受辐照的面积有较大关系。由于角膜和晶状体将可见光聚焦于视网 膜上，所以视网膜受辐照面积的测量必须和可见光源的对边角联系起来。当辐照时间大于 O.25s，快速的 眼睛运动会使被测量光源在视网膜上的成像被扩大，从而形成一个更大的角度，该角度称为有效对边角。 如果在相应的曝辐时间下测量危害值时考虑不同受照时间的有效对边角， 会使辐亮度的测量相对复杂许多。 而辐照度测量相对于辐亮度测量较简单，由于辐照度测量模拟的是光线直接到达皮肤以及眼睛表面， 不同于亮度测量模拟了人眼成像。一般采用小积分球开孔的方法来进行余弦修正。 相应的辐照度或辐亮度量值与相应的加权函数相乘可以得出有效的危害值，如表 3 所示。这些相应的 加权函数正是源于 ICNIRP 的非相干光源的导则。所以无论对激光还是对非相干光，这些导则都是评估其 危害的科学基础。在 CIE S 009/E：2002 标准中，灯和灯系统被划分为无危险类、低危险类、中度危险类 和高危险类。
表1icnirp光辐射相关导则序号名称1波长180400nm紫外辐射曝辐限值的导则非相关光辐射2波长400nm14m激光辐射曝辐限值的导则修订版3宽光谱非相干光辐射曝辐限值的导则0383m4紫外辐射曝辐限值的导则5波长180nm1mm激光辐射曝辐限值的导则6对国际辐射防护协会1985年紫外辐射曝辐限值导则的修改不管是激光或者是非相干光其光辐射安全基础都来自于icnirp的相关导则
视网膜的热的、微 弱的、视觉的刺激
限值为 6000/α 中度危险限值为 28000/α
3.3 IEC/TR 62471-2:2009 IEC 62471 虽然提供了一个所有类别灯的危险等级分类系统和测试方法，但是并没有指导灯和灯系统 制造商或使用者根据标准测得样品的危险等级后应如何依据该危险等级分类去安全使用该样品。为此 IEC 出版了 IEC/TR 62471-2:2009《非激光光辐射安全的制造导则》，使之与 IEC62471:2006 形成一个垂直标 准系列，目的是使制造商或者使用者根据标准测得样品的危险等级后，能根据不同场合的需要选用不同危 险等级的灯。比如指导在某种工作场所需要安装使用某种危险等级以下的灯。该技术报告在对 IEC62471 测试条件补充的同时，明确了制造商如何评估危险等级，规定了光源制造商与灯具制造商之间危险等级的 采用条件，以及对灯具辐射安全标签的要求。 IEC/TR 62471-2:2009 针对 LED 灯具有一个重要的条款，规定了由于 LED 光源不含有紫外、红外光 谱，制造商评估 LED 光源时采用该技术报告的测试条件，测得的危险等级可以被使用该光源的 LED 灯具 采用，即可以免除重复测量。 可以说 IEC/TR 62471-2:2009 主要作为 IEC62471 的一个垂直标准，使灯和灯系统光生物安全性检测成为 一个更为完整的测量体系，使该标准体系的危险等级评估具有更强的可操作性，有利于检测机构依据该标 准体系开展相关工作。
关于激光产品的 IEC 安全标准为 IEC 60825-1《激光产品的安全第 1 部分：设备分类、要求和用户指 南》。该标准分为总则、制造要求和制造指南 3 个方面，针对光谱范围为 180nm -1mm 波长的激光器的 辐射安全评估提出了激光的安全工作水平，并引人按照激光器和激光产品危害程度分类的体系；还通过规 定标签、标记和说明来确保警示与激光产品的可达辐射有关的各种危害。其相关危害限值源自 ICNIRP 光 辐射相关导则。 在对 LED 的辐射安全测量中， IEC 60825 与 IEC 62471《 灯和灯系统的光生物安全性》 容易发生混淆。 IEC 60825 -1: 1993 + A1: 1997 + A2 :2001《激光产品的安全第 1 部分: 设备分类、要求和用户指南》中定 义的激光器包括 LED 产品，它把 LED 产品看成激光类产品进行辐射安全的分类。由于该标准是对单一波 长的光进行能量测试计算，而 LED 光谱实际上是 宽波段光谱，并不适合采用激光的辐射安全分类方法。所以在最新的第 2 版 IEC 60825 -1:2007 标准的范 围与目的章节中，明确了 LED 不包括在 IEC 60825 -1 标准中。 由于灯具辐射安全标准的发展，LED 作为一种灯具，应该采用《灯和灯系统的光生物安全性》来评估 其光辐射安全性。IEC 发布 CTL 议要求， 从 2009 年 9 月 1 日开始 LED 产品正式采用 IEC 62471 :2006 和 EN 62471: 2008 标准评估其安全性，设置 1 年的过渡期，即采用 IEC60825 测试的 LED 安全报告有效 期截止至 2010 年 9 月 1 日， 此日期之后的所有 LED 产品光辐射安全测试必须全部使用 IEC 62471 :2006 和 EN62471 :2008 标准。 3 灯和灯系统光生物安全标准 国际照明委员会(CIE)于 2002 年发布了 CIE S 009/ E:2002《灯和灯系统的光生物安全性》标准。CIE 很少发布标准， 其发布的文件大多以技术报告等形式出现， 由此可见 CIE 对光生物安全的重视程度。 2006 年，IEC 等同采用 CIE S 009 / E:2002 出版了光生物安全标准 IEC 62471 :2006；同年，我国也等同采用 并出版了 GB/T 20145 -2006。欧盟在 2008 年出版了 EN 62471 :2008，该标准在 IEC 62471:2006 基础 上考虑了欧盟 2006/25/EC 指令的部分要求，使该标准的限值更为苛刻，测试要求更高。2009 年，IEC 出 版了 IEC/TR 62471-2,使之与 IEC 62471:2006 形成一个垂直标准系列。标准名称见表 2。 表 2 灯和灯系统的光生物安全相关标准 标准号 CIE S 009/E:2002 IEC 62471:2006 GB/T 20145-2006 EN 62471:2008 IEC/TR 62471-2:2009 标准名称 Photobiological safety of lamps and lamp systems Photobiological safety of lamps and lamp systems 灯和灯系统的光生物安全性 Photobiological safety of lamps and lamp systems Guidance on manufacturing requirements relating to
LED 灯具光辐射安全相关标准介绍
吴晓晨 摘要
蔡喆 彭振坚
（国家灯具质量监督检验中心广东中山） 介想了关子 LED 光辐射安全的主要标准，包括国际非电离辐射防护委员会的光辐射导则、国际照明委 员会、国际电工委员会欧盟、北美的激光产品或灯和灯系统的光生物安全性标准，分析了这些标准的差异 和联系。 关键词： LED 灯具 光辐射安全 危险等级 Key words： LED luminaries；optical radiation safety；risk groups 引言 随着照明技术的发景，特别是 LED 照明光源的出现，光源的光辐射安全问题越来越为人们所关注。 早 在上世纪 30 年代人们就开始研究各种光谱对人体的影响，80 年代初，美国的 Sliney 和 Wolbarsht 发表 了有关激光和其他光源安全性的手册。目前世界上许多国家或地区都在不断完善灯和灯系统的光生物安全 性要求、光辐射的安全标准。本文意在厘清目前世界上主要的光辐射安全标准情况，对这些标准作简单的 差异比较和联系分析。 1 国际非电离辐射防护委员会发布的导则 国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)的研究范围之一是确定人类曝露于非电离辐射中时，非电离辐射 对人类的不利影响。曝辐导则是该委员会发布的基于各种科学研究结果推导建立的关于基本曝辐时间或曝 辐限值的文件，这些导则一般刊登于《HealthPhysics》等期刊。目前有效的 ICNIRP 光辐射相关导则见表 1。 表 1 ICNIRP 光辐射相关导则 序号 1 2 3 4 5 6 名称 波长 180-400nm 紫外辐射曝辐限值的导则（非相关光辐射） 波长 400nm-1.4μm 激光辐射曝辐限值的导则（修订版） 宽光谱非相干光辐射曝辐限值的导则（0.38-3μm ） 紫外辐射曝辐限值的导则 波长 180nm-1mm 激光辐射曝辐限值的导则 对国际辐射防护协会 1985 年紫外辐射曝辐限值导则的修改
表 3 CIE S 009/ E:2002 的连续灯的相关危害限值 发射限值 危害类别 光化紫外（W·m-2 ） 近紫外（W·m-2 ） 蓝光（W·m-2 ·sr-1） 蓝光小光源（W·m-1 ） 视网膜的热危害 （W·m-2 ·sr-1） 视网膜的热的、微弱的、 视觉的刺激（W·m-2 ·sr-1） 眼睛红外辐射（W·m-1 ） 100 570 3200 6000/α 6000/α 6000/α 无危害 0.001 10 100 1.0 28000/α 低危害 0.003 33 10000 1.0 28000/α 中度危害 0.03 100 4000000 400 71000/α
表4 项目 波长范围 紫外危害加权函数 蓝光小光源限值
IEC 62417:2006 与 EN 62471:2008 的差异 IEC 62471:2006 200-3000nm 5nm 间隔给出 无危害类限值为 1.0 EN 62471:2008 180-3000nm 1nm 间隔给出 无危害类限值为 0.01 在 0.011≤α≤0.1 视场 无危害和低危险 角时与 IEC 标准一致； 在 0.0017≤α≤0.011 视场角时无危险和低危险 限值为 545000，中度危险 限值为 2560000
不管是激光或者是非相干光，其光辐射安全基础都来自于 ICNIRP 的相关导则。导则中包括了基础的 危害加权函数、测量参数、辐射时间等具体参数。另外，被类导则是随着实验成果的积累而不断更新的， 因此能更好地符合光辐射安全要求。 对于目前很多人关心的 LED 相关问题， ICNIRP 建议对于 LED 的安全 评估及相应测试遵循非相干光源的导则。 2 激光辐射安全标准
注：（1）超过中度危害值为高危害类； （2）α是有效对边角
3.2 EN 62471 标准与欧盟 2006/25/EC 指令 EN 62471 :2008 是基于 IEC 62471 :2006 制定的，与 IEC 62471:2006 的区别是其第 4 章曝幅限值中 规定:IEC 62471 :2006 中所规定的曝辐限值在欧洲已经被人工光学辐射源指令 2006/25/EC 中规定的限值 所覆盖。 所以在 EN 62471 :2008 中所采用的所有曝辐限值均为欧盟指令所要要求的限值， IEC 62471:2006 的曝辐限值被放置于附件 ZB 中， 作为参考保留。 IEC 62471 : 2006 与 EN 62471: 2008 的差异比较如表 4。 180nm 以下的紫外波段一般认为是真空紫外波段，该波段的光谱能量能被大气中的氧气强烈吸收，不 容易对人体造成伤害。180-200nm 为真空紫外向非真空紫外的过渡波段，EN 标准采用比 IEC 更加广泛的 光谱范围规定紫外危害值；并且蓝光小光源限值与 IEC 的相差 100 倍，是因为 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运动时的 100s 延长为 10000s，从而限值相差了 100 倍。可见 EN 62417:2008 的限值要求比 IEC62417:2006 更加严格。