大功率LED路燈的光生物安全測試與分析

引言

隨著LED 技術(shù)的不斷進步，LED 功效不斷增大，亮度不斷提高，過去LED 出射光不會對人體造成危害的時代已經(jīng)一去不復(fù)返，歐洲、北美等發(fā)達國家和地區(qū)都開始密切關(guān)注LED 產(chǎn)品的光生物安全性問題，并著手制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。但是，目前國內(nèi)對于LED 光生物安全測試技術(shù)的研究仍然非常薄弱，相關(guān)的測試系統(tǒng)與方法研究論文更是少之又少。

本文對一款目前LED 照明中被大量采用的大功率LED 路燈進行光生物安全性檢測。首先對輻射照度、輻射亮度、表觀光源作了測試，最后對檢測結(jié)果的危害類型進行分析和歸類。基于普通照明用LED 光源不會產(chǎn)生800nm 以上的紅外部分光譜，本實驗只針對200nm ～ 800nm 部分光譜范圍進行測試。

該燈具基本參數(shù)如下: 電壓220 V， 電流0. 3248 A，功率為65. 98 W， 功率因數(shù)為0. 9231，頻率為50 Hz; 燈具光通量為5747. 3 lm，中心光強1727. 33 cd，最大光強2839. 16 cd， 最大光強角度c: 180. 0° γ: 59. 0°， 光效87. 11 lm /W， 相關(guān)色溫4632 K，顯色指數(shù)Ra = 69. 1，色品坐標(biāo)x = 0. 3617y = 0. 3949 u = 0. 2062 v = 0. 3378。

2 輻照度測試

一般來說，LED 路燈的配光設(shè)計是根據(jù)道路照明需要設(shè)計的，所以路燈的中心軸位置獲取的視場亮度值往往不是最大值，該樣品的最大光強方向在:c: 180. 0° γ: 59. 0°。考慮到測試需要針對路燈的最大危害方向進行，因此在測量時需使用專用夾具，固定燈具的最大光強方向垂直于探測器端面方向。

本實驗采用光譜輻射分析儀光譜測試范圍為200nm ～ 930nm。在輻射照度測試之前，首先應(yīng)對光譜分析儀作定標(biāo)校正，實驗裝置如圖1 所示。

由于測試光譜范圍跨度較大，對光譜分析儀的定標(biāo)校正須分波段采用兩種不同的光強標(biāo)準(zhǔn)燈。其中，對200nm ～ 350nm 光譜定標(biāo)采用300 mA 恒流供電的標(biāo)準(zhǔn)氘燈; 對350nm ～ 800nm 光譜信號定標(biāo)，采用標(biāo)準(zhǔn)鹵鎢燈作為光強標(biāo)準(zhǔn)燈。

測試系統(tǒng)采用混光球開孔的方法作為探測器的輸入口，小型混光球可以充分接收探測器前方的光度信號，由于在光生物安全系統(tǒng)測量中光度信號方向性較強，所以混光球在充分接收光度信號時也可以很好的對被測燈具的方向性做出很好的余弦修正。

另外，混光球的內(nèi)部材料的隨機反射會使入射光發(fā)生偏振現(xiàn)象，經(jīng)過多次反射可以使以同樣光譜特性的入射光充滿輻射的入射口徑，從而避免了不同角度入射光偏振特性的差異。

定標(biāo)完成后，移去光強標(biāo)準(zhǔn)燈，安裝上待測試的LED 路燈，對該樣品的輻射照度進行測量。一般情況下，普通照明最大使用照度為500 lx，所以在評估普通照明用燈時采用該照度去測量。另外，對于光源危害值的計算是將光譜掃描后進行危害函數(shù)加權(quán)，藍光的危害加權(quán)函數(shù)的變化量非常大，所以在本系統(tǒng)中設(shè)置測量波長間隔為1nm，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

測量燈具最大光強角度( C: 180. 0° /G:59. 0°) 方向在混光球端面所產(chǎn)生的照度值。調(diào)節(jié)該燈具的距離，使端面產(chǎn)生500 lx 的照度，固定該距離進行光譜測試。需要特別注意的是人眼的生理避讓距離為200mm，考慮到燈具使用中預(yù)期最差使用條件的原則，必須保證該測試距離大于200mm。

500 lx 照度下獲取該燈具的相對光譜功率值，測得照度光譜分布圖如圖2:

通過軟件采集數(shù)據(jù)，自動獲得到燈具在各個波段的光譜輻照度測試結(jié)果：

根據(jù)GB /T 20145—2006 《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》的要求，對于連續(xù)輻射燈在規(guī)定曝輻時間內(nèi)的發(fā)射限值如表1 所示，對于無危險類的燈具不應(yīng)該超過任何一項限值。