白光LED的光生物作用特性[2]

　　另外，低强度的热辐射导致的热反应会随着热从被照射部位传导至其他部位而减低，而光化学反应则服从Bunson-Roscoe 定律，也就是说光化学过程是取决于剂量的，低强度的长期的照射与高强度的短期的照射造成的伤害是一样的。

　　三、对皮肤和眼睛的光生物危害

　　在考察光辐射对皮肤及眼睛的伤害时，应该考虑三种情况：对皮肤，眼睛前表面(眼角膜，眼结膜，晶状体)以及视网膜的曝辐射。

　　1、对皮肤的危害

　　光辐射照射到皮肤上时，一部分入射光被反射，剩下的则穿透至表皮及真皮。最可能对皮肤造成伤害的就是紫外辐射，它将产生光化学伤害从而直接损害DNA，并产生炎症性的红斑(晒伤)。另一种伤害则是由于高活性自由基侵袭DNA或其他皮肤细胞如胶原蛋白。这种结构性蛋白质是给皮肤提供弹性的，胶原蛋白的破坏将导致弹性组织变性从而导致皱纹的产生以及皮肤的衰老。热损伤的危险同样存在，但是一般由于热损伤将导致疼痛的感觉提醒我们避免再受到辐射，因此这个危害受到的关注程度会较低。若重复受到紫外的辐射皮肤会产生保护机制：皮肤上层变厚来减少紫外的穿透，产生黑色素来吸收紫外线。

　　2、对眼睛的危害

　　眼睛的表层结构受到辐射时的反应与皮肤类似。最重要的是紫外区域，在这个区域中可能导致光致角膜炎(电光性眼炎/雪盲症)，这是发生在眼角膜和眼结膜处的一种炎症性的光化学反应。另一种可能导致的伤害是紫外白内障。而在红外区域，长期高强度的辐射也可能导致红外白内障。

　　由于晶状体的透光性质，对于视网膜的辐射只需要考虑300-1400nm区域内的光。曝辐射时间超过10秒时主要的伤害机制是蓝光光化学伤害(光照性视网膜炎)。它将产生自由基从而伤害感光细胞以及视网膜色素上表皮细胞。短时间的曝辐射则是由热伤害占主要地位，这将导致蛋白质以及视网膜关键生物组成的变性。

　　眼睛对视觉刺激有一系列的保护机制，包括保护性反应(眨眼，移动头部以及收缩瞳孔以限制到达视网膜的光的总量)和持续的眼球移动(扫视)，以保证视网膜的同一个区域不会被持续的照射。表1列出了不同波段光辐射对于皮肤以及眼睛的伤害机理。

　　表1 对于皮肤以及眼睛的六种光生物危害(有↑符号说明在计算危害时需使用加权函数)

　　四、光生物安全标准的发展

　　考虑到以上的光生物安全危害，国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)公布了每种危害的曝辐限值(EL)。这些限值是根据对动物组织进行光化学辐射以及试验得出的伤害阈值。曝辐限值的提出并没有包括对于光特别敏感的人以及体内活皮肤还有光敏剂的人。

　　1993年日亚首次推出了GaN基蓝光LED，LED的光生物安全第一次引起注意。IEC决定将LED纳入已有的激光标准IEC60825中。这一决定是基于两种原因：首先LED被认为是介于激光与传统灯泡之间的，它具有窄的光谱带宽、小的光源尺寸以及其出射光有较强的方向性;第二是因为IR-LED与激光二极管都被应用在光纤通信系统中。

　　1996年至2001年人们通过修订安全体系来试图将LED更好的纳入到激光标准中，但是仍然存在问题。由于没有考虑到LED的发散性，其危害一直会被高估。

　　在IEC60825发展的同时，1996年北美照明学会(IESNA)发布了ANSI/IESNA RP27.1“灯和灯系统光生物学安全的推荐实施规程 一般要求”。这预示着更多的关于非激光光源标准的出现。2002年CIE采用了ANSI/IESNA RP27.1的主体并发布了CIE标准S009/E-2002“灯和灯系统的光生物安全性”，从而将这个标准传播到了全世界。

　　由于将激光的限值应用在LED上显得过于保守了，而且LED的性能以及应用领域也在不断发展，2007年IEC更新了IEC60825，将除了应用于光纤耦合以及自由空间通信的之外的LED从这一标准中去除了，这同时也要求有新的标准来评价LED的光生物安全性能。

　　1、 IEC62471-2006标准的适用范围

　　2006年IEC采纳了已有的 CIE S009/E-2002并发布了IEC62471:2006“灯和灯系统的光生物安全性”，该标准对评估除激光以外的灯以及灯系统的光生物安全性提供指导。

　　IEC62471:2006“灯和灯系统的光生物安全性”为发光波长范围在200nm到3000nm的所有非激光电光源的光生物安全性评价提供了指导，不管发光是否是这一产品的主要目的。标准特别提到了LED从IEC60825中移除出来并纳入到这一标准的覆盖范围之内。

　　标准中提供了针对六种危害(见表1)的测试方法以及曝辐限值(基于ICNIRP的数据)。辐射的持续时间最长为一个工作日，也就是8小时。更长的辐射时间可能产生的伤害未被纳入考虑。

　　根据每种伤害不超过曝辐限值的最长曝辐时间，该标准将危害等级分为从“豁免级”至“3类危险”的四级。在考察视网膜危害时，将眼睛的保护性反应纳入考虑。值得注意的是这一分级不能用于激光的分级。