大功率LED路燈的光生物安全測(cè)試與分析

亮度測(cè)試采用型號(hào)為MPR-16 的成像亮度計(jì)，該亮度計(jì)具有連續(xù)調(diào)焦功能。在亮度測(cè)試之前，首先應(yīng)對(duì)亮度計(jì)定標(biāo)校正。亮度定標(biāo)采用的是漫反射白板的方式，連接測(cè)試系統(tǒng)，如圖3 所示。

由于反射板的反射率可以從中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院取得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由照度亮度的轉(zhuǎn)換關(guān)系很容易獲得標(biāo)準(zhǔn)白板上的亮度值L。根據(jù)亮度值L 即可完成對(duì)亮度計(jì)的定標(biāo)校正。

完成定標(biāo)后，移去光強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)燈與白板，安裝待測(cè)LED 路燈，對(duì)該樣品的輻射亮度進(jìn)行測(cè)量。同樣在產(chǎn)生500 lx 照度的距離下，以及最大光強(qiáng)角度位置C: 180. 0° /G: 59. 0°，調(diào)節(jié)亮度計(jì)的焦距，使該燈具的發(fā)光面完全清晰的位于亮度計(jì)成像面上，測(cè)量該燈具的輻亮度值，獲得視場(chǎng)平均亮度值以及亮度光譜分布數(shù)據(jù)。

最后，在與亮度同樣的測(cè)試條件下，測(cè)量該燈具的表觀光源亮度分布，獲得表觀光源對(duì)弦角數(shù)值。

由于眼睛在生理上的局限，在靜止眼睛的視網(wǎng)膜上圖像的最小對(duì)邊角為0. 0017 弧度。當(dāng)觀測(cè)時(shí)間大于0. 25 s 時(shí)，快速的眼睛運(yùn)動(dòng)就會(huì)使光源像模糊，覆蓋視網(wǎng)膜上更大的區(qū)域，形成一個(gè)更大的對(duì)邊角角度，通過CCD 成像測(cè)試可獲取表光光源對(duì)邊角以及光源亮度分布情況。測(cè)試特定曝輻時(shí)間下不同波段區(qū)域出射光的曝輻參數(shù)，結(jié)果如下:

隨后，測(cè)量表觀光源對(duì)弦角，結(jié)果為:

α = 0. 041rad

各類輻射危險(xiǎn)類別作分析、判定。

4. 1 眼睛光化學(xué)紫外和近紫外危害分析

由于該燈的紫外輻射有效積分光譜照度Es、EUVA均為0，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，所以無(wú)光化學(xué)紫外和近紫外危害。

4. 2 視網(wǎng)膜藍(lán)光危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 為了防止長(zhǎng)期受到藍(lán)光輻射的視網(wǎng)膜產(chǎn)生視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷，在燈具曝輻時(shí)間t 不超過10000 s 的情況下，藍(lán)光加權(quán)輻亮度LB不應(yīng)超過100W·m - 2·sr - 1。

根據(jù)眼睛運(yùn)動(dòng)和測(cè)量對(duì)邊角的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)測(cè)得曝輻時(shí)間t 為10000s 時(shí)，對(duì)應(yīng)藍(lán)光加權(quán)輻亮度LB為67. 2W·m - 2·sr - 1 ，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，符合標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)危險(xiǎn)類燈在10000s 內(nèi)不造成對(duì)視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的規(guī)定。

4. 3 視網(wǎng)膜熱危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 防止視網(wǎng)膜熱損傷，無(wú)危險(xiǎn)類燈在曝輻時(shí)間t 不超過10 s 的情況下，光源熱危害加權(quán)輻亮度不應(yīng)超過限值:

將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的對(duì)弦角α = 0. 041 rad，t = 10s 代入上面公式，可得到限值要求為: 28000 /α = 28000 /0. 041 = 682926W·m - 2·sr - 1。

而實(shí)驗(yàn)測(cè)量值為5. 91 × 103W·m - 2·sr - 1 ，小于標(biāo)準(zhǔn)限值，因此該燈具無(wú)視網(wǎng)膜熱危害。

4. 4 視網(wǎng)膜熱危害曝輻限值-對(duì)微弱視覺刺激的危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 對(duì)于一個(gè)紅外熱光源或者是任何近紅外的光源，當(dāng)用眼睛觀察且輻照時(shí)間大于10s 時(shí)，其近紅外( 780nm ～ 1400nm) 輻亮度應(yīng)被限制在:

將α = 0. 041rad 代入公式，可知近紅外輻亮度限值為146341W ·m - 2·sr - 1。而實(shí)驗(yàn)測(cè)量值為0. 836W·m - 2·sr - 1 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值， 因此符合該項(xiàng)目對(duì)無(wú)危險(xiǎn)類燈的要求。

4. 5 眼睛紅外輻射危害分析

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 為了避免對(duì)眼角膜的熱危害以及對(duì)晶狀體的后遺癥( 比如白內(nèi)障) ， 對(duì)于在波長(zhǎng)780nm ～ 3000nm 的紅外輻射，當(dāng)照射時(shí)間小于1000s 時(shí)，紅外輻射的視覺曝輻限值為:

將t = 1000s 代入公式中，獲得無(wú)危險(xiǎn)類燈的限值為101W·m - 2。而測(cè)得的實(shí)驗(yàn)值為1. 40 × 10 - 3W·m - 2 ，遠(yuǎn)低于限值要求，因此該燈具無(wú)近紅外視視網(wǎng)膜危害。

5、總結(jié)

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析， 對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)GB /T20145—2006 《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全》的要求，可以知道該燈具無(wú)眼睛光化學(xué)紫外和近紫外危害、無(wú)視網(wǎng)膜藍(lán)光危害、無(wú)視網(wǎng)膜熱危害、無(wú)微弱視覺刺激、無(wú)眼睛紅外輻射危害，應(yīng)將該燈具劃分為無(wú)危險(xiǎn)類燈具類別。本文較全面的測(cè)試了LED 路燈的輻射照度、輻射亮度、表觀光源等光生物安全性項(xiàng)目，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了分析探討，對(duì)LED 產(chǎn)品光生物安全性的測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法研究具有一定的參考價(jià)值。

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