LED汽车前照灯光辐射安全研究[1]

　　1 引言

　　辐射危害已被世界卫生组织(WHO)明确为与“水、空气、噪声”并列的人类所面临的四大环境安全问题之一。光学辐射是辐射的重要组成部分，也是与人类接触最密切的辐射波段。光源和照明领域研究的光辐射安全问题主要是光学辐射对人体的伤害问题。

　　光辐射危害包括了紫外光、可见光和红外光辐射对人体组织的损伤，一般研究对象主要是人眼和皮肤。眼睛是人最重要的感觉器官之一，它的构造十分复杂，且自身修复能力较弱，最易受到光学辐射伤害，如过强的蓝光容易引起视网膜上的感光细胞的光化学损伤、过强的热辐射会引起视网膜的热损伤等。光辐射波段与眼睛作用区域对应关系见图1。

　　图1 光辐射波段与眼睛作用区域

　　近年来，国际上光生物学研究快速发展，尤其2002 年后通过对人类第三种非视觉细胞的研究，光辐射对生理节律及内分泌系统的影响等基础研究，人们对光源的使用和潜在的问题更加重视。目前已知的主要的几种光辐射危害引起的病症有：光致角膜炎和光致结膜炎、白内障、视网膜灼伤、视网膜蓝光危害、皮肤晒黑、紫外红斑、皮肤老化、皮肤癌等。

　　2 LED汽车前照灯光辐射安全标准化现状

　　2.1 LED光辐射安全国际研究机构

　　(1)国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)

　　ICNIRP根据对生物物理数据的评估提供推荐曝光限值， 并且出版非相干光源和激光束的光辐射安全方面的指导方针。对于 LED，ICNIRP 建议遵循非相干光源的指导方针。

　　(2)国际照明委员会(CIE)

　　CIE 第六分部成立了相应的技术委员会，研究LED光辐射对人眼睛伤害的评价。2002 年发布了针对 LED 等非相干光源的光生物安全标准 CIE S009, 并将该标准推荐给 IEC 作为工业标准。

　　(3)国际电工委员会(IEC)

　　1993 年起，LED产品的光辐射安全要求被纳入IEC 60825《激光产品的安全》中，并按激光产品的要求进行规范。但LED与激光不同，因此在2007年发布的IEC 60825-1《激光产品的安全第1部分设备分类和要求》第二版中，LED产品不再按照激光产品来考虑。2008年10月召开的IEC/TC76 会议上，正式决定将所有LED产品的光辐射安全全部纳入非激光类产品标准 IEC 62471《灯和灯系统的光生物安全性》范围内。

　　近年来， IEC/TC76加快了光生物安全的标准化工作，LED的光生物安全性的研究及标准化工作已成为CIE和IEC的热点议题，相关的光生物安全标准也陆续颁布。

　　2012年6月，IEC发布了IEC/TR 62778《IEC 62471中关于蓝光对光源和灯具的危害评估的应用》，作为对光源和灯具蓝光危害的评价指南，对于光源和灯具的蓝光评价具有重要的指导意义。

　　2.2 国内标准化现状

　　我国于2006年发布实施了GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》，作为对于所有灯和照明设备通用的安全性标准。

　　目前，LED汽车前照灯直接相关的标准是2011年发布的GB 25991-2010 《汽车用LED前照灯》，该标准对汽车用LED前照灯及LED模块和电子光源控制器的一般要求进行了规定、对汽车用LED前照灯的配光性能、光色、光源、显色性、配光性能稳定性、照度和色度温度稳定性、塑料配光镜和塑料光学组件、耐温度循环、极性反接和过电压等提出了技术要求并规定了相应的测试方法，但该标准未涉及LED汽车前照灯的光辐射安全要求及测量方法。

　　3 LED汽车前照灯光辐射安全研究

　　3.1 LED汽车前照灯光辐射危害主要来源

　　在IEC 62471-2006中，提出的主要光辐射危害：

　　皮肤和眼睛的光化学危害(200~400 nm);

　　眼睛近紫外危害(315~400 nm);视网膜蓝光光化学危害(300~700 nm) ;

　　网膜蓝光光化学危害含小光源 (300~700 nm) ;

　　视网膜热危害(380~1 400 nm) ;

　　视网膜热危害微弱视觉刺激(780 ~1 400 nm);

　　眼睛的红外辐射危害(780~3 000 nm) ;

　　皮肤热危害(380~3 000 nm)。

　　目前照明用主流白光LED技术为蓝色LED芯片激发黄色荧光粉形成白光，采用这种技术的白光LED当其色温较高时在短波蓝光波段有一个较强的峰值，如图2所示的色温为5 186 K的高色温LED光源，峰值波长在440 nm左右，视网膜蓝光光化学危害(简称蓝光危害)是最主要考虑的危害类型。

　　图2 色温为5186K的LED光源的相对光谱能量分布图

　　另外的白光LED技术(如紫外LED激发红绿蓝荧光粉的技术)除需要考虑蓝光危害外还需要考虑紫外危害，但目前该技术尚未完全成熟，本文暂不展开讨论。

　　因此，对于汽车用LED前照灯光辐射安全的研究主要是针对其蓝光危害的研究。