照明光源的光安全参数的测量及评价方法
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照明光源的光安全参数的 测量及评价方法
引 言
眩光污染 辐射污染 光泛滥 视觉单调 频闪
光安全性要求
照明光源对人体皮肤、眼睛和视网膜的危害 , 针对于不同的产品，国际电工委员会（IEC） 分别在不同的标准中提出了相应的要求-----曝 幅限值。
八种情况的光辐射危害限值
皮肤和眼睛的光化学紫外 紫外(200-400nm)危害曝辐限值 紫外 眼睛的近紫外 近紫外(315-400nm)危害的曝辐限值 近紫外 视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害曝辐限值 蓝光 视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害曝辐限值(小光源 小光源) 蓝光 小光源 视网膜热危害 热危害(380-1400nm)曝辐限值 热危害 视网膜热危害 热危害(780-1400nm)曝辐限值 (对微弱视觉刺激 对微弱视觉刺激) 热危害 对微弱视觉刺激 眼睛的红外 红外(780-3000nm)辐射危害曝辐限值 红外 皮肤热危害 热危害(380-3000nm)曝辐限值 热危害
Es ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ Suv ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 30 J ⋅ m −2
200 t
400
式中:
Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位：W·m-2·nm-1 Suv(λ) —— 光化学紫外危害加权函数
光化学紫外危害加权函数
皮肤和眼睛在没有保护的情况下， 允许在紫外辐射下照射的时间由 下面的公式确定：
780
1400
6000
α
W ⋅ m −2 ⋅ sr −1
( t > 10s )
式中：Lλ ——光谱辐亮度，单位是W.m-2.sr-1.nm-1 R(λ) ——热危害加权函数 α——光源的对边角(由视见光源对应于观察者眼睛或测试点形成的 视角)，单位是弧度 。 注：微弱视觉刺激在这里被定义为：最大亮度(在对边角为0.011弧度的圆 形视场上的平均值)低于10cd/m2的视觉刺激。
tmax
100 = EB
( t ≤ 100s )
式中： tmax——最大允许照射时间，单位：s。 EB ——蓝光加权辐照度
视网膜热危害 热危害(380-1400nm) 热危害
为了防止视网膜热损伤，光源的积分光谱辐亮度Lλ与灼伤危害加 权函数R(λ)加权后得出的值，即热危害加权辐亮度不应该超过下 式定义的限值：
若光源辐亮度LB超过100W/m2·sr ，则最大允许照射时间tmax应该 由下面的公式计算：
6
tmax
10 = LB
( t ≤ 10 s )
4
式中： tmax—— 最大允许照射时间，单位：s。 LB —— 蓝光危害加权辐亮度
宽波段的光源对视网膜危害的光谱加权函数
B(λ) —— 蓝光危害加权函数 R(λ) —— 热危害加权函数
tmax
10000 = EuvA
式中： tmax——允许紫外辐射的时间，单位：s EUVA ——有效紫外辐射照度，单位：W/m2
注：对近紫外区域对眼睛的照射，ICNIRP在1989年改变了上面的曝辐 限值，把10000 J/m2曝辐限值的辐照时间从1000s增加到10000s(2.6小 时)，并将辐照时间为10000s≤t≤30000s(8小时)的辐射照度改变为 1W/m2。
视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害 (小光源 小光源) 蓝光 小光源
对于弦对角小于0.011弧度的小型光源，从大 光源推导出一个基于光谱辐照度而不是基于光 谱亮度的简单方程。
EB ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 100 J ⋅ m −2
眼睛的红外 红外(780-3000nm)辐射危害 红外
为了避免对眼角膜的热危害以及对晶状体的后遗症(如白内障)，对 于在波长780nm到3000nm之间的红外辐射，当照射时间小于 1000s时，红外辐射的视觉曝辐限应该不能超过下面的限值：
3000
EIR = ∑ Eλ ⋅ ∆λ ≤ 18000 ⋅ t −0.75W ⋅ m −2
780
( t ≤ 1000s ) ( t > 1000s )
EIR = ∑ Eλ ⋅ ∆λ ≤ 100W ⋅ m −2
780
3000
式中: 式中 Eλ——光谱辐照度，单位：W·m-2·nm-1
皮肤热危害 热危害(380-3000nm) 热危害
可见光和红外辐射(380nm到3000nm)对皮肤的辐照应被限制在：
皮肤和眼睛的光化学紫外 紫外(200-400nm)危害 紫外
入射到没有采取保护措施的皮肤和眼睛的紫外辐射的曝辐限值适 用于照射时间在8小时以内的情况，在任何一天中连续超过8小时 的辐射在这里都不予考虑。有效辐射的曝辐限为30J/m2。 为了保护眼睛或皮肤不受由宽带光源产生的紫外辐射的损伤，光 源的有效积分光谱辐照度ES (W/m2)不应超过由下式定义的限值。
EuvA ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 10000 J ⋅ m −2
315 t
400
( t ≤ 1000s )
EuvA ≤ 10W ⋅ m −2
式中: 式中 Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位：W·m-2·nm-1
( t > 1000s )
当眼睛没有保护措施时，小于1000s的紫外辐射允许时间由下面 的公式计算：
tmax
式中： tmax——允许紫外辐射的时间，单位：s Es ——有效紫外辐射照度，单位：W/m2
30 = Es
眼睛的近紫外 近紫外(315-400nm)危害 近紫外
光谱范围在315nm到400nm(UV-A)之间的光辐射对眼睛的总的曝 辐射量，在时间小于1000s的情况下将不能超过10000J/m2；在时 间大于1000s的情况下，对没有保护措施的眼睛的UV-A波段辐照 度EUVA不应该超过10W/m2。
1400
50000 LR = ∑ Lλ ⋅ R ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ W ⋅ m −2 ⋅ sr −1 (100µ s ≤ t ≤ 10s ) α ⋅ t 0.25 380
式中： Lλ —— 光谱辐亮度，单位：W/m2·srnm R(λ) —— 热危害加权函数 α—— 光源的弦对角，单位是弧度 注：Lλ应该是在角度为0.0017和0.1弧度之间的正圆锥形视 场中平均得到的，且此处仅适用单个光源。
300 t 700
( t ≤ 100s )
EB = ∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ 1W ⋅ m −2
300
700
( t > 100s )
式中： Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位是W/m2nm。 B(λ) —— 蓝光危害加权函数
对于蓝光加权辐照度EB超过1 W/m2，则最大允许照射时间tmax应 由下面的公式计算：
EH ⋅ t = ∑ ∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 20000 ⋅ t 0.25 J ⋅ m −2
380 t
3000
( t ≤ 10s )
式中: 式中 Eλ——光谱辐照度，单位：W·mห้องสมุดไป่ตู้2·nm-1 注：这里的曝辐限值仅适用于小面积辐照，且不提供大于10s的曝辐限值。
光安全参数的测量
视网膜热危害 热危害(780-1400nm) (对微弱视觉刺 对微弱视觉刺 热危害 激)
对于一个红外热光源或者是任何近红外的光源，它们所产生的微 弱视觉刺激不足以产生不适反应，当用眼睛观察且辐照时间大于 10s时，其近红外(780-1400nm)辐射亮度LIR应被限制在：
LIR = ∑ Lλ ⋅ R ( λ ) ⋅ ∆λ ≤
视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害 蓝光
为了防止长期受到蓝光辐射的视网膜产生视网膜光化学损伤，光源 的光谱辐亮度与蓝光危害函数B(λ)加权积分后的能量，也就是蓝光 加权辐亮度LB不应该超过下面限值：
LB ⋅ t = ∑∑ Lλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 106 J ⋅ m −2 ⋅ sr −1
300
700
700
t ≤ 104 s ) (
t
−2 −1
LB = ∑ Lλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ 100W ⋅ m ⋅ sr
300
t > 10 4 s ) (
式中： Lλ(λ,t) —— 光谱辐亮度，单位：W/m2srnm B(λ) —— 蓝光危害加权函数 注：Lλ应该是在正圆锥形视场αeff中平均得到的，且此处仅适用 单个光源或被视为整体。
SPR-920光谱辐射照度测量系统
引 言
眩光污染 辐射污染 光泛滥 视觉单调 频闪
光安全性要求
照明光源对人体皮肤、眼睛和视网膜的危害 , 针对于不同的产品，国际电工委员会（IEC） 分别在不同的标准中提出了相应的要求-----曝 幅限值。
八种情况的光辐射危害限值
皮肤和眼睛的光化学紫外 紫外(200-400nm)危害曝辐限值 紫外 眼睛的近紫外 近紫外(315-400nm)危害的曝辐限值 近紫外 视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害曝辐限值 蓝光 视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害曝辐限值(小光源 小光源) 蓝光 小光源 视网膜热危害 热危害(380-1400nm)曝辐限值 热危害 视网膜热危害 热危害(780-1400nm)曝辐限值 (对微弱视觉刺激 对微弱视觉刺激) 热危害 对微弱视觉刺激 眼睛的红外 红外(780-3000nm)辐射危害曝辐限值 红外 皮肤热危害 热危害(380-3000nm)曝辐限值 热危害
Es ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ Suv ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 30 J ⋅ m −2
200 t
400
式中:
Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位：W·m-2·nm-1 Suv(λ) —— 光化学紫外危害加权函数
光化学紫外危害加权函数
皮肤和眼睛在没有保护的情况下， 允许在紫外辐射下照射的时间由 下面的公式确定：
780
1400
6000
α
W ⋅ m −2 ⋅ sr −1
( t > 10s )
式中：Lλ ——光谱辐亮度，单位是W.m-2.sr-1.nm-1 R(λ) ——热危害加权函数 α——光源的对边角(由视见光源对应于观察者眼睛或测试点形成的 视角)，单位是弧度 。 注：微弱视觉刺激在这里被定义为：最大亮度(在对边角为0.011弧度的圆 形视场上的平均值)低于10cd/m2的视觉刺激。
tmax
100 = EB
( t ≤ 100s )
式中： tmax——最大允许照射时间，单位：s。 EB ——蓝光加权辐照度
视网膜热危害 热危害(380-1400nm) 热危害
为了防止视网膜热损伤，光源的积分光谱辐亮度Lλ与灼伤危害加 权函数R(λ)加权后得出的值，即热危害加权辐亮度不应该超过下 式定义的限值：
若光源辐亮度LB超过100W/m2·sr ，则最大允许照射时间tmax应该 由下面的公式计算：
6
tmax
10 = LB
( t ≤ 10 s )
4
式中： tmax—— 最大允许照射时间，单位：s。 LB —— 蓝光危害加权辐亮度
宽波段的光源对视网膜危害的光谱加权函数
B(λ) —— 蓝光危害加权函数 R(λ) —— 热危害加权函数
tmax
10000 = EuvA
式中： tmax——允许紫外辐射的时间，单位：s EUVA ——有效紫外辐射照度，单位：W/m2
注：对近紫外区域对眼睛的照射，ICNIRP在1989年改变了上面的曝辐 限值，把10000 J/m2曝辐限值的辐照时间从1000s增加到10000s(2.6小 时)，并将辐照时间为10000s≤t≤30000s(8小时)的辐射照度改变为 1W/m2。
视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害 (小光源 小光源) 蓝光 小光源
对于弦对角小于0.011弧度的小型光源，从大 光源推导出一个基于光谱辐照度而不是基于光 谱亮度的简单方程。
EB ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 100 J ⋅ m −2
眼睛的红外 红外(780-3000nm)辐射危害 红外
为了避免对眼角膜的热危害以及对晶状体的后遗症(如白内障)，对 于在波长780nm到3000nm之间的红外辐射，当照射时间小于 1000s时，红外辐射的视觉曝辐限应该不能超过下面的限值：
3000
EIR = ∑ Eλ ⋅ ∆λ ≤ 18000 ⋅ t −0.75W ⋅ m −2
780
( t ≤ 1000s ) ( t > 1000s )
EIR = ∑ Eλ ⋅ ∆λ ≤ 100W ⋅ m −2
780
3000
式中: 式中 Eλ——光谱辐照度，单位：W·m-2·nm-1
皮肤热危害 热危害(380-3000nm) 热危害
可见光和红外辐射(380nm到3000nm)对皮肤的辐照应被限制在：
皮肤和眼睛的光化学紫外 紫外(200-400nm)危害 紫外
入射到没有采取保护措施的皮肤和眼睛的紫外辐射的曝辐限值适 用于照射时间在8小时以内的情况，在任何一天中连续超过8小时 的辐射在这里都不予考虑。有效辐射的曝辐限为30J/m2。 为了保护眼睛或皮肤不受由宽带光源产生的紫外辐射的损伤，光 源的有效积分光谱辐照度ES (W/m2)不应超过由下式定义的限值。
EuvA ⋅ t = ∑∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 10000 J ⋅ m −2
315 t
400
( t ≤ 1000s )
EuvA ≤ 10W ⋅ m −2
式中: 式中 Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位：W·m-2·nm-1
( t > 1000s )
当眼睛没有保护措施时，小于1000s的紫外辐射允许时间由下面 的公式计算：
tmax
式中： tmax——允许紫外辐射的时间，单位：s Es ——有效紫外辐射照度，单位：W/m2
30 = Es
眼睛的近紫外 近紫外(315-400nm)危害 近紫外
光谱范围在315nm到400nm(UV-A)之间的光辐射对眼睛的总的曝 辐射量，在时间小于1000s的情况下将不能超过10000J/m2；在时 间大于1000s的情况下，对没有保护措施的眼睛的UV-A波段辐照 度EUVA不应该超过10W/m2。
1400
50000 LR = ∑ Lλ ⋅ R ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ W ⋅ m −2 ⋅ sr −1 (100µ s ≤ t ≤ 10s ) α ⋅ t 0.25 380
式中： Lλ —— 光谱辐亮度，单位：W/m2·srnm R(λ) —— 热危害加权函数 α—— 光源的弦对角，单位是弧度 注：Lλ应该是在角度为0.0017和0.1弧度之间的正圆锥形视 场中平均得到的，且此处仅适用单个光源。
300 t 700
( t ≤ 100s )
EB = ∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ 1W ⋅ m −2
300
700
( t > 100s )
式中： Eλ(λ,t) —— 辐照度，单位是W/m2nm。 B(λ) —— 蓝光危害加权函数
对于蓝光加权辐照度EB超过1 W/m2，则最大允许照射时间tmax应 由下面的公式计算：
EH ⋅ t = ∑ ∑ Eλ ( λ , t ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 20000 ⋅ t 0.25 J ⋅ m −2
380 t
3000
( t ≤ 10s )
式中: 式中 Eλ——光谱辐照度，单位：W·mห้องสมุดไป่ตู้2·nm-1 注：这里的曝辐限值仅适用于小面积辐照，且不提供大于10s的曝辐限值。
光安全参数的测量
视网膜热危害 热危害(780-1400nm) (对微弱视觉刺 对微弱视觉刺 热危害 激)
对于一个红外热光源或者是任何近红外的光源，它们所产生的微 弱视觉刺激不足以产生不适反应，当用眼睛观察且辐照时间大于 10s时，其近红外(780-1400nm)辐射亮度LIR应被限制在：
LIR = ∑ Lλ ⋅ R ( λ ) ⋅ ∆λ ≤
视网膜蓝光 蓝光(300-700nm)危害 蓝光
为了防止长期受到蓝光辐射的视网膜产生视网膜光化学损伤，光源 的光谱辐亮度与蓝光危害函数B(λ)加权积分后的能量，也就是蓝光 加权辐亮度LB不应该超过下面限值：
LB ⋅ t = ∑∑ Lλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆t ⋅ ∆λ ≤ 106 J ⋅ m −2 ⋅ sr −1
300
700
700
t ≤ 104 s ) (
t
−2 −1
LB = ∑ Lλ ( λ , t ) ⋅ B ( λ ) ⋅ ∆λ ≤ 100W ⋅ m ⋅ sr
300
t > 10 4 s ) (
式中： Lλ(λ,t) —— 光谱辐亮度，单位：W/m2srnm B(λ) —— 蓝光危害加权函数 注：Lλ应该是在正圆锥形视场αeff中平均得到的，且此处仅适用 单个光源或被视为整体。
SPR-920光谱辐射照度测量系统