大功率LED路灯的光生物安全测试与分析[2]

　　根据GB /T 20145—2006 《灯和灯系统的光生物安全》的要求，对于连续辐射灯在规定曝辐时间内的发射限值如表1 所示，对于无危险类的灯具不应该超过任何一项限值。

　　亮度测试采用型号为MPR-16 的成像亮度计，该亮度计具有连续调焦功能。在亮度测试之前，首先应对亮度计定标校正。亮度定标采用的是漫反射白板的方式，连接测试系统，如图3 所示。

　　由于反射板的反射率可以从中国计量科学研究院取得标准数据，由照度亮度的转换关系很容易获得标准白板上的亮度值L。根据亮度值L 即可完成对亮度计的定标校正。

　　完成定标后，移去光强标准灯与白板，安装待测LED 路灯，对该样品的辐射亮度进行测量。同样在产生500 lx 照度的距离下，以及最大光强角度位置C: 180. 0° /G: 59. 0°，调节亮度计的焦距，使该灯具的发光面完全清晰的位于亮度计成像面上，测量该灯具的辐亮度值，获得视场平均亮度值以及亮度光谱分布数据。

　　最后，在与亮度同样的测试条件下，测量该灯具的表观光源亮度分布，获得表观光源对弦角数值。

　　由于眼睛在生理上的局限，在静止眼睛的视网膜上图像的最小对边角为0. 0017 弧度。当观测时间大于0. 25 s 时，快速的眼睛运动就会使光源像模糊，覆盖视网膜上更大的区域，形成一个更大的对边角角度，通过CCD 成像测试可获取表光光源对边角以及光源亮度分布情况。测试特定曝辐时间下不同波段区域出射光的曝辐参数，结果如下:

　　随后，测量表观光源对弦角，结果为:

　　α = 0. 041rad

　　各类辐射危险类别作分析、判定。

　　4. 1 眼睛光化学紫外和近紫外危害分析

　　由于该灯的紫外辐射有效积分光谱照度Es、EUVA均为0，小于标准限值，所以无光化学紫外和近紫外危害。

　　4. 2 视网膜蓝光危害分析

　　标准规定: 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，在灯具曝辐时间t 不超过10000 s 的情况下，蓝光加权辐亮度LB不应超过100W·m - 2·sr - 1。

　　根据眼睛运动和测量对边角的关系，实验测得曝辐时间t 为10000s 时，对应蓝光加权辐亮度LB为67. 2W·m - 2·sr - 1 ，小于标准限值，符合标准中无危险类灯在10000s 内不造成对视网膜蓝光危害的规定。

　　4. 3 视网膜热危害分析

　　标准规定: 防止视网膜热损伤，无危险类灯在曝辐时间t 不超过10 s 的情况下，光源热危害加权辐亮度不应超过限值:

　　将实验测得的对弦角α = 0. 041 rad，t = 10s 代入上面公式，可得到限值要求为: 28000 /α = 28000 /0. 041 = 682926W·m - 2·sr - 1。

　　而实验测量值为5. 91 × 103W·m - 2·sr - 1 ，小于标准限值，因此该灯具无视网膜热危害。

　　4. 4 视网膜热危害曝辐限值-对微弱视觉刺激的危害分析

　　标准规定: 对于一个红外热光源或者是任何近红外的光源，当用眼睛观察且辐照时间大于10s 时，其近红外( 780nm ～ 1400nm) 辐亮度应被限制在:

　　将α = 0. 041rad 代入公式，可知近红外辐亮度限值为146341W ·m - 2·sr - 1。而实验测量值为0. 836W·m - 2·sr - 1 ，远远低于标准限值， 因此符合该项目对无危险类灯的要求。

　　4. 5 眼睛红外辐射危害分析

　　标准规定: 为了避免对眼角膜的热危害以及对晶状体的后遗症( 比如白内障) ， 对于在波长780nm ～ 3000nm 的红外辐射，当照射时间小于1000s 时，红外辐射的视觉曝辐限值为:

　　将t = 1000s 代入公式中，获得无危险类灯的限值为101W·m - 2。而测得的实验值为1. 40 × 10 - 3W·m - 2 ，远低于限值要求，因此该灯具无近红外视视网膜危害。

　　5、总结

　　根据上述实验结果分析， 对照标准GB /T20145—2006 《灯和灯系统的光生物安全》的要求，可以知道该灯具无眼睛光化学紫外和近紫外危害、无视网膜蓝光危害、无视网膜热危害、无微弱视觉刺激、无眼睛红外辐射危害，应将该灯具划分为无危险类灯具类别。本文较全面的测试了LED 路灯的辐射照度、辐射亮度、表观光源等光生物安全性项目，并对实验结果做了分析探讨，对LED 产品光生物安全性的测试系统及测试方法研究具有一定的参考价值。