LED灯具蓝光危害评估方法.pdf
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1、LED灯具蓝光危害评估方法 第1 页共10 页 LED 灯具蓝光危害评估方法 Evaluating method for LED luminaire blue hazard 施晓红陈超中 Shi,Xiaohong Chen,Chaozhong 国家灯具质量监督检验中心全国照明电器标 准化技术委员会灯具分技术委员会,201114 China National Luminaire Supervision Testing Center (CLTC), Subcommittee 2 on Luminaire of National Technical Committee 224 on lighting
2、 of Standardization Administration of China, Shanghai, 201114 概 要 :正在起草中IEC 60598-1 第 8 版首次以 LED 为关注焦点对标准进行修订,其中蓝光危害 的要求引用了IEC/TR 62778 的要求。本文以修订 中的IEC 60598-1 第 8 版 CDV 文件考虑的灯 具蓝光危害的标记和结构要求为切入点,介绍了 IEC 62471 和 IEC/TR 62778 标准 的相关要求, 以及灯具产品进行蓝光评价的一般方法。 关键词: 风 险 分 类 ; 整 体 式LED 或LED 模块; LED 蓝 光 危 害 Ab
3、stract: The 8 TH edition of IEC 60598-1 being drafted now will be revised version focused on LED, and the requirement for blue light hazards refers to IEC 62778. considering the requirements of mark and structure of CDV of IEC 60598-1 8 TH edition as a start point, this article introduces the relate
4、d requirements of IEC 62471 and IEC/TR 62778 and the general requirements for evaluate the blue hazards of luminaires. Key words: risk group integrated LED 第2 页共10 页 LED module LED blue light harzards IEC 60598-1 第 8 版首次以LED 为关注焦点 对标准进行修订,标准的修订以LED 灯具的光 学、电气和结构特点为考虑要素,补充了对LED 灯具的蓝光危害的标记和结构要求,针对较多 LE
5、D 灯具中光源工作电压为特低电压的特点,规定 了 LED 灯具的绝缘要求。同时由于光源不可替 换、灯具电路中可能使用过电压保护装置的情况, 对灯具的结构和电气强度试验的规定进行了修订。 目前IEC 标准体系中涉及照明产品光生物危 害 的 基 础 标 准 是IEC 62471 系 列 标 准 , 由 于 LED 照 明 产 品 涉 及LED 芯 片 、 LED 封 装 、 LED 模组和LED 灯具等产品链,如果在各个产 品阶段都对LED 照明产品进行视网膜蓝光危害 评价将带来很多重复性的工作,就此,IEC/TC34 出版了技术报告IEC/TR 62778 ,其目的是应用 IEC 62471 对
6、 LED 光 源 和 灯 具 的 蓝 光 危 害 进 行评价。正在制定过程中的LED 光源类产品和 LED 灯 具 产 品 安 全 的 IEC 标 准 中 , 都 引 用 了 IEC 62778 的评价方法,对LED 产品的标记、 结构提出安全要求。 本文以修订中的IEC 60598-1 第 8 版 CDV 文 件考虑的灯具蓝光危害的标记和结构要求为切入 点,介绍了IEC 61471 和 IEC/TR 62778 标准的 第3 页共10 页 相关要求,以及灯具产品进行蓝光危害的一般方 法。 一、 IEC 60598-1 第 8 版 CDV 文件相关要求介 绍 在 IEC 60598-1 第 8
7、 版中规定对灯具产品的视 网膜蓝光危害的限制,通过规定灯具产品的标记和 结构要求,使灯具产生的蓝光危害不会达到危害安 全的程度。 第4 页共10 页 (一)标记( 3.2.23 ) 在标准的第3 章标记中的规定包括: 1对可移式和手提LED 灯具 根据 IEC/TR62778 分类为具有RG1/RG2 (Ethr) 极限条件的可移式和手提式灯具,要有建议“不要 朝光源盯着看”的符号(见图1)。这个标记应标在 灯具上,而且在灯具安装完成后能看得见,标记的 高度应不低于5mm 。 图 1 “不要朝光 源盯着看”的符号 2. 维护期间能直接看见光源的灯具 灯 具 含 有 根 据IEC/TR 6277
8、8 具 有RG1/2 (Ethr )极限条件LED 光源,而且在灯具维护期 间可以直接看到的,应标记“不要朝光源盯着看” 的符号(见图1)。这个标记应标在灯具维护时可 以看得见的灯具外表面、或更换光源时移动的罩子 的反面位置上,标记的高度不低于 5mm 。 3对固定式灯具 根据 IEC/TR 62778 分类为具有RG1/RG2(Ethr) 极 限 条 件 的 固 定 式 灯 具 , 当Xm 是 出现 RG1/RG2 (Ethr)极限条件的距离,随灯具一起提供 的制造商的说明书应提供“应将灯具放在预期不会 在近于Xm 的距离持续朝灯具盯着看的位置。”文 字。这个要求只适用于当达到Ethr 时离
9、灯具的距离 第5 页共10 页 比 200mm 远的情况。 根据 IEC TR62778 的 6.1,Xm 是光源与观察 者眼睛之间的距离,它来自于灯具照明分布测量的 计算。 (二)结构( 4.24.2) 针 对IEC62471 给 出 的 蓝 光 危 害 组 别 , 在 IEC 60598-1 第 4 章 中 规 定 了 各 种 类 别 光 源在 灯具中使用规定。 1不使用超过RG2 的 LED 光源 带 有整体 式 LED 或 LED 模 块的灯具应根据 IEC/TR 62778“应用IEC 62471评估光源和灯 具的蓝光危害”进行评估。 希望不使用蓝光危害的大于RG2 的LED 光 源
10、。对这种类型光源的要使用更多繁重管理要求。 同时标准提示,因为这种产品在市场还没有使用 RG3 的LED 光源的灯具,所以还没有对此提 出,如有需要将来会开发。 2对分类为RG0 或 RG1 的情况 使用按 IEC/TR 62778 具有 RG0 或 RG1(基于 200mm ,0.011 弧度测量)光源的灯具,或在相 同条件下按使用完整装配被评估为RG0 或 RG1 的灯具,没有附加的要求。 3具有 RG1/RG2 (Ethr)边界条件的情况 对按照IEC/TR 62778 具有 RG1/RG2 (Ethr)边 界条件的灯具,应满足下述要求: 第6 页共10 页 a) 对固定式灯具,要按IE
11、C/TR 62778 进行附加 的评估,目的是找到灯具与RG2 和 RG1 边界的距离Xm,并应按本标准要求进行标记。 b) 对于在 200mm(0.011 弧度测量 )超过 RG1 可 移式和手提灯具,要求按照IEC60598-1 的规定进行标 记。 标准同时 提示: -通常风险组别的分类应可以从LED 光源制造商 处得到; 第7 页共10 页 -对于一些设计成使用整体式LED 光源的灯具, 需要对灯具整体进行试验; -在建筑物中经过周到考虑的延展的LED 阵列, 或使用更多的光学器件不会增加基本LED 光源的危险组类别; -制造商声称的灯具光度数据可以用于”a”项所要求 的评估。 4. 对
12、儿童用可移式灯具和电源插座安装的夜灯 对 IEC60598-2-10覆盖的儿童用可移式灯具, 以及 IEC60598-2-12覆盖的电源插座安装的夜 灯,在 200mm(0.011 弧度测量 )不应超过RG1。 二、IEC/TR 62778 的内容概要 在 IEC 60598-1 第 8 版 CDV 文件中标记和结 构要求中增加的蓝光危害的相关要求中,在引出一 些新的概念,如蓝光危害、危险组别(RG),Ethr 等 的同时,也规定了灯具蓝光危害的评价要按照 IEC TR 62778 的规定。 (一)定义 1蓝光危害blue light hazard,BLH 由波长主要介于400nm 和 500
13、nm 的辐射照 射后引起的光化学作用,导致视网膜损伤的潜 能。此伤害机理主要是超过10s 的热损伤生理 反应。 2风险组别risk group,RG 第8 页共10 页 按照IEC 62471 的定义 , 当产品在相关评价位 置产生上升到表1 的某一 tmax 值时的危险分类。 表 1 暴露时间与危险组别的关系 危险组危险组相应的 tmax 的 RG0 免除10000 RG1 低危险10010000 RG2 中等危0.25100 RG3 高危险0.25 3. 照度阈threshold illuminance,Ethr 照度值的阈,不考虑光源的LB 值,低于这个阈 的光源,不会引起tmax100
14、s 。 注 1: 可以 通过tmax=100s 时 EB 值 进 行 计 算 , 其 中 EB=1W/m 2,并 将 其 除 以 光 源 光 谱 相 应 的 K B,v 值 。注 2: 照度 阈用lm/m 2 = lx 表 达 。 4.蓝光加权辐照度blue light weighted irradiance,EB 用 IEC 62471 定义的蓝光光谱加权函数进行光谱 加权的辐照度。 5. 光辐射的蓝光危害效能blue light hazard efficacy of luminous radiation,K B,v 蓝光危害量与相应光 度量的商。其中: Km= 683 lm/W 。 注 1
15、:光辐射的蓝光危害效能用W/lm 表达。 ( ) L ( ) E ( ) 注 2: 下 述 公 式中的可 以 用或代替。 KB,v ( ) B( ) d Km ( ) V ( ) d 注 3: K B,v = LB/L = E B/E。 6. 蓝光加权亮度blue light weighted radiance, L B 以 IEC 62471 规定的蓝光光谱函数加权的亮度。 7集光率etendue 第9 页共10 页 在一个光学系统中收集光束的几何特性,其构成 包括这些光线所经过平面的所有位置和它们传导的 所有方向。 8. 整体式部件integral component 构成灯具的一个不可替
16、换部分的元件,它不能与灯具分开进行试验。 (二)从IEC 62471 到 IEC/TR 62778 IEC 62471 是 一 个 综 合 性 的 平 行 标 准 , 描 述 了所有潜在的健康危害,从光谱的紫外、可见 光和红外波段。 IEC/TR 62778 是一个仅针对IEC 62471 : 2006标准的 第 4.3.3 条 和第4.3.4 条所 描述的视网膜蓝光危害的技术报告。 1. IEC 62471 规定使用的评价参数 -辐亮度 视 网 膜 蓝 光 危 害 主 要 由 可 见 光 中 的 蓝 光 波 段 引起的,对视网膜有潜在的危害作用。它在视 网 膜 上 的 作 用 不 仅 在 于
17、 到 达 眼 睛 的 光 的 数 量 , 而且关乎发光光源的尺寸。相同数量的光,大 的 光 源 在 视 网 膜 上 的 成 像 区 域 较 大 , 所 以 在 视 网 膜 上 产 生 的 辐 亮 度 低 于 小 光 源 。IEC 62471:2006 第 4.3.3 条将此描述为光源辐亮度 的最大允许曝光时间tmax。 辐亮度 L(单位 : W/(m 2.sr) )是一个描述辐射强度 的量,是射入某方向的辐射功率除以从相 同方向看到的光源的表面积。在成像系统里,例如眼 睛,成像平面 (对眼睛来说是视网膜)上的局部照度 与光源的亮度成比例。 第10 页共10 页 -辐照度 当光源太小以至于不会强
18、烈成像,或者它是如此 的小以至于它远不能在视网膜上的相同区域固定而 产生危害,那辐亮度不是一个适当的值。在这种情 况下,要应用IEC 62471:2006 第 4.3.4 条,这时 在瞳孔上的辐照度作为一个与在视网膜上的辐亮度 成比例的值。 “大”光源使用4.3.3 ,或“小”光源的使用 4.3.4 ,取决于光源的尺寸以及观察距离。光源的 包络角是一个识别量。当产生危险的时间大于10s 时, IEC 62471 规定光源大或小的包络角限值是 0.011rad 。当处于大或小的边缘时,可以用4.3.3 或 4.3.4 二者选一的方法计算 tmax,将得到5%以 内的相同的结果。5%的偏离是由于辐
19、射量转换到 t max 的转换因数的取 整。 2. IEC 62471 规定的评价蓝光危害的标准条件 IEC 62471 陈述了产品的危害类别。因为根据 IEC 62471:2006 第 4.3 条计算的t max 值由产品 本 身 和其 被观 察 的距 离确 定 , 不 能将 它 们本 身 用于确定产品特有的危害类别,因此IEC 62471 第 6 章陈述了确定危害类别的评价光生物安 全的标准条件,即对于要用于普通照明 (GLS )的灯,应在不小于200mm 的产生500 lx 照度的距离报告危害值。对其他光源,包括脉冲 灯,应在200mm 报告危害值。在评价距离上确定 tmax,而且当其不
20、到100s 时,产品分类为危险组 第11 页共10 页 别 2(RG2),并要求有警告标贴。 重要的是要仔细评定这两种不同评估条件可以提 供的信息,它们与实际应用中的危害评价相关。虽 然 500 lx 是照明应用中大量使用的一个典型照度 值,但也不能否认存在一些应用,即在观察者位置 的距离照度高于500 lx 。那 500 lx 的危害等级告诉 我们什么呢?另外,对用于人们不会处于工作光源 近处的高功率光源,在200mm 评价又将导致夸大 的危害评估,例如道路照明和体育馆照明,而近距 离测量这样的光源的又一个问题是对标准光度测量设 备的 损害。 3. IEC/TR 62778 的考虑 虽然IE
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