光輻射安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的比較研究

代彩紅 吳志峰 陳斌華，2 王彥飛 李向召

(1中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院光學(xué)所，北京 100013;2北京理工大學(xué)光電學(xué)院，北京 100081;3深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，廣東深圳 518055)

1 引言

人們?cè)谧非蠊ぷ餍实耐瑫r(shí)，也在追求舒適，要求照明滿足生理和心理舒適，使工作、學(xué)習(xí)、生活的場(chǎng)所成為滿意的、幸福的、有利于健康的場(chǎng)所［1］。美國(guó)一份調(diào)查報(bào)告顯示:全球約有2/3的人生活在光污染中，而且人工光造成的污染在逐年增加.德國(guó)每年增長(zhǎng)6%.意大利和日本每年增長(zhǎng)10%和12%。美國(guó)得克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心內(nèi)分泌學(xué)家拉塞爾·雷特博士甚至說(shuō):“燈光是一種毒品。濫用燈光，就是危害健康”［2］。照明領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)已從電氣安全向光輻射安全轉(zhuǎn)變。2009年年初，歐盟通過(guò)世貿(mào)組織WTO向中國(guó)等國(guó)家通報(bào)了歐盟32號(hào)新的環(huán)保指令要求，其中對(duì)LED產(chǎn)品、CFL節(jié)能燈等產(chǎn)品提出了明確的光輻射安全要求，并且要求執(zhí)行IEC 62471標(biāo)準(zhǔn)。

2002年國(guó)際照明委員會(huì)CIE(International Commissionon Illumination)根據(jù)國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)ICNIRP(International Commission on Non－Ionizing Radiation Protection)相應(yīng)的曝輻限值出版了CIE S 009/E:2002Photobiological safety of lamps and lamp systems(燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全).該標(biāo)準(zhǔn)于2006年被IEC等同采用為IEC62471:2006［3］.目前IEC62471正在被修改為IEC62471－1.2009年出版 IEC/TR62471－2Photobiological safety of lamps and lamp systems—Part2:Guidance on manufacturing requirements relating to non－laser optical radiation safety(燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全—第2部分:非激光光輻射安全的制造導(dǎo)則)［4］。制造商或者使用者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471測(cè)得樣品的危險(xiǎn)等級(jí)后，此標(biāo)準(zhǔn)用于指導(dǎo)如何根據(jù)不同場(chǎng)合的需要，采用何種危害等級(jí)的燈［5］［6］。我國(guó)等同采用了 CIE S 009/E:2002標(biāo)準(zhǔn)，于2006年頒布實(shí)施GB/T20145－2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全性》［7］。在IEC 62471:2006的基礎(chǔ)上，2008年歐盟推出標(biāo)準(zhǔn) IEC/EN 62471:2008 Photobiological safety of lamps and lamp systems(燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全)［8］。該標(biāo)準(zhǔn)中采用的所有曝輻限值均為歐盟指令2006/25/EC所要求的限值，比IEC62471:2006的限值要求更加嚴(yán)格［9］。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)組織ANSI(American National StandardsInstitute)和北美照明學(xué)會(huì) IESNA(Illuminating Engineering Society of North America)的光輻射安全研究起步于1996年［9］，從2000年至2007年，ANSI和IESNA聯(lián)合頒布了三項(xiàng)光輻射安全方面的標(biāo)準(zhǔn):ANSI/IESNARP－27.2－00:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems—Measurement Techniques(燈和燈系統(tǒng)光生物安全推薦導(dǎo)則—測(cè)量技術(shù))［10］;ANSI/IESNA RP－27.1－05:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems—General Requirements(燈和燈系統(tǒng)光生物安全推薦導(dǎo)則—通用要求)［11］;ANSI/IESNA RP－2703－07:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps—Risk Group Classification and Labeling(燈光生物安全推薦導(dǎo)則—危險(xiǎn)分類和標(biāo)簽)［12］。內(nèi)容覆蓋了光生物安全的測(cè)量技術(shù)、通用要求和危險(xiǎn)分類和標(biāo)簽等。北美標(biāo)準(zhǔn)的限值源于美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)推薦的臨界值限定以及國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)的相關(guān)導(dǎo)則。它從紫外危害、視網(wǎng)膜熱危害、視網(wǎng)膜藍(lán)光危害、藍(lán)光小光源危害、無(wú)晶狀體眼睛危害、紅外輻射危害、微弱視覺危害和皮膚熱危害八個(gè)方面評(píng)價(jià)燈和燈系統(tǒng)的危險(xiǎn)等級(jí)。把燈具危險(xiǎn)等級(jí)分為無(wú)危險(xiǎn)類、低危險(xiǎn)類、中度危險(xiǎn)類即高度危險(xiǎn)類［9］。

本文研究了現(xiàn)行光生物安全標(biāo)準(zhǔn)之間的異同，詳細(xì)分析比較了歐盟標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN 62471:2008和IEC 62471:2006之間的差異，北美光生物安全標(biāo)準(zhǔn)與IEC 62471:2006標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。

評(píng)價(jià)家用和類似電器光輻射安全的標(biāo)準(zhǔn)有:IEC/CIE 60335－2－59《滅蚊燈的特殊要求》和IEC 60335－2－27《紫外和紅外皮膚曝輻的特殊要求》。最早頒布以來(lái)，隨著科技的發(fā)展和認(rèn)識(shí)的深入，不斷推出更新的版本。本文詳細(xì)分析比較了不同版本標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，用于指導(dǎo)用戶和廠家全面了解光輻射安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，并正確使用這些標(biāo)準(zhǔn)。

2 歐盟標(biāo)準(zhǔn)IEC/EN 62471:2008與IEC 62471:2006標(biāo)準(zhǔn)之間的比較

表1列出了針對(duì)不同危害，EN 62471:2008與IEC 62471:2006標(biāo)準(zhǔn)的差異。相對(duì)來(lái)說(shuō)，歐盟標(biāo)準(zhǔn)的光輻射安全要求更嚴(yán)格一些。

表1 歐盟與IEC光生物安全標(biāo)準(zhǔn)的差異Table 1 Discrepancies of EN and IEC photobiological safety standards

從表1能夠看出，EN 62471:2008與IEC 62471:2006標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下四點(diǎn):

1)紫外輻射波長(zhǎng)起始不同:EN 62471:2008紫外輻射波長(zhǎng)從180nm開始，而IEC 62471:2006從200nm開始。EN標(biāo)準(zhǔn)采用比IEC更加廣泛的波長(zhǎng)范圍規(guī)定紫外危害值。

2)紫外加權(quán)函數(shù)SUV(λ)的步長(zhǎng)不同:EN 62471:2008以1nm步長(zhǎng)列出，而IEC 62471:2006以5nm步長(zhǎng)列出。

3)近紫外危害評(píng)估限值不同:EN 62471:2008中 UVA輻射照度限值是 0.33W·m－2，而 IEC 62471:2006中UVA輻射照度0類危險(xiǎn) (無(wú)危險(xiǎn))限值是10.0W·m－2。

4)藍(lán)光危害－小光源危害評(píng)估限值不同:EN6 2471:2008中0類危險(xiǎn) (無(wú)危險(xiǎn))限值是0.01W·m－2，而IEC 62471:2006中0類危險(xiǎn) (無(wú)危險(xiǎn))限值是1.0W·m－2。EN標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)光小光源限值是IEC標(biāo)準(zhǔn)的1/100.EN標(biāo)準(zhǔn)考慮了面對(duì)眼科裝置或外科手術(shù)期間的靜止不動(dòng)的眼睛，該情況下的輻照時(shí)間將由眼睛正常進(jìn)行生理活動(dòng)時(shí)的100s延長(zhǎng)為10000s。

四種常用危害的加權(quán)函數(shù)曲線見圖1和圖2。

圖1 四種危害加權(quán)函數(shù)的曲線比較Fig.1 Four hazard evaluation functions

圖2 四種危害加權(quán)函數(shù)的曲線比較 (對(duì)數(shù)坐標(biāo)系)Fig.2 Four hazard evaluation functions comparison

3 北美光生物安全標(biāo)準(zhǔn)ANSI/IESNA與IEC 62471:2006標(biāo)準(zhǔn)之間的比較

3.1 標(biāo)準(zhǔn)之間的差異

北美頒布的三項(xiàng)光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)ANSI/IESNA RP－27.2－00、ANSI/IESNA RP－27.1－05、ANSI/IESNA RP－2703－07與IEC 62471:2006存在的差異見表2.

表2 北美與IEC光生物安全標(biāo)準(zhǔn)之間的差異Table 2 Discrepancies of ANSI and IEC photobiological safety standards

從表 2 能夠看出［9］［10］［11］:

1)皮膚和眼睛的光化學(xué)紫外危害:危害函數(shù)相同。積分的起始波長(zhǎng)均是200nm～400nm。但是對(duì)采樣間隔的要求不同:北美ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.

2)近紫外眼睛的紫外危害:危害函數(shù)相同。積分的起始波長(zhǎng)不同，北美標(biāo)準(zhǔn)的起始波長(zhǎng)是320nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是315nm.要求的采樣間隔不同:ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.

3)視網(wǎng)膜藍(lán)光危害和小光源藍(lán)光危害:積分的起始波長(zhǎng)相同。危害函數(shù)在380nm略有差異:ANSI標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值為0.0125，CIE標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值為0.013.采樣間隔不同:ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.

4)無(wú)晶狀體人眼危害:僅ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用無(wú)晶狀體人眼函數(shù)，積分的波長(zhǎng)范圍是305nm～700nm。采樣間隔為1nm.CIE標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定此類危害。

5)視網(wǎng)膜熱危害和視網(wǎng)膜的熱危害 (微弱視覺刺激):對(duì)于視網(wǎng)膜熱危害，ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的積分波長(zhǎng)范圍是400nm～1400nm，CIE標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)范圍是380nm～1400nm.對(duì)于微弱視覺刺激的視網(wǎng)膜熱危害，ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的積分波長(zhǎng)范圍是770nm～1400nm.采樣間隔不同:ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.對(duì)于熱危害函數(shù) Burn Hazard Function R(λ)，ANSI/IESNA RP－27.2－00和CIE 62471:2006的數(shù)值一致。但是ANSI/IESNA RP－27.1.05和ANSI/IESNA RP－27.3.07卻有較大差異 (見表3、圖3)。

6)眼睛的紅外輻射危害:起始波長(zhǎng)不同，ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的積分波長(zhǎng)范圍是770nm～3000nm，CIE標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)范圍是780nm～3000nm.采樣間隔不同:ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.

7)皮膚的熱危害:起始波長(zhǎng)不同，ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的積分波長(zhǎng)范圍是400nm～3000nm，CIE標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)范圍是380nm～3000nm.采樣間隔不同:ANSI/IESNA標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm.

表3 四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中熱危害函數(shù)的差異Table 3 Heat hazard function discrepancies of the four standards

圖3 四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的熱危害函數(shù)比較Fig.3 Heat hazard functions of the four standards

3.2 無(wú)晶狀體人眼危害函數(shù)

北美ANSI標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了無(wú)晶狀體人眼危害(Aphakic Hazard Weighting Function)A(λ)，主要適用于進(jìn)行白內(nèi)障手術(shù)后，以及沒有正常晶狀體視覺的人群。而CIE 62471:2006中沒有提供此類危害。積分波長(zhǎng)范圍:305nm－700nm。無(wú)晶狀體人眼危害函數(shù)A(λ)與普通人眼藍(lán)光危害函數(shù)B(λ)曲線的比較見圖4.可以看出，藍(lán)光對(duì)無(wú)晶狀體人眼的損傷更大，應(yīng)當(dāng)特別加以防護(hù)。

圖4 無(wú)晶狀體人眼危害函數(shù)A(λ)與普通人眼藍(lán)光危害函數(shù)B(λ)曲線的比較Fig.4 Comparison of A(λ)and B(λ)

4 IEC/CIE 60335－2－59《家用和類似電器安全—滅蚊燈的特殊要求》不同版本之間的差異

IEC/CIE 60335－2－59《家用和類似電器安全—滅蚊燈的特殊要求》用于評(píng)價(jià)滅蚊燈的光輻射安全。目前最新版本是2009年11月頒布的Ed3.2－2009－11［13］。

滅蚊燈的有效輻射照度應(yīng)在標(biāo)稱電壓、正常工作條件下測(cè)量，測(cè)量距離為1m，測(cè)量最大輻射度。測(cè)量用光譜輻射計(jì) (光譜儀)的波長(zhǎng)范圍250nm～400nm;探測(cè)器有效接收面的直徑≤20mm;余弦性能好;采樣間隔1nm;測(cè)量帶寬≤2.5nm。有效輻射照度的計(jì)算公式為:

其中:

E為有效輻射照度;

sλ為紅斑作用光譜，曲線見圖5;

Eλ為光譜輻射照度，單位是W/(m2nm)。

Δλ是帶寬，單位nm.

滅蚊燈的總效輻射照度應(yīng)≤1mW/m2.

需要注意的是，在 IEC/CIE 60335－2－59 2009、2006年版開始采用新的紅斑作用光譜(Erythema weighting factor)，新舊版本中紅斑作用光譜曲線的差異見圖5。

圖5 IEC/CIE 60335－2－59新版與舊版紅斑作用光譜曲線的差異Fig.5 Erythema weighting factor discrepancy of IEC/CIE 60335－2－59

選擇了8個(gè)滅蚊燈樣品，依據(jù)IEC/CIE 60335－2－59 2009計(jì)算了有效輻射照度，測(cè)量結(jié)果見表4.這8個(gè)樣品的有效輻射照度計(jì)算結(jié)果均≤1mW/m2，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 滅蚊燈樣品的有效輻射照度測(cè)量結(jié)果Table 4 Eeffof insect killer samples

5 IEC/CIE 60335－2－27《家用和類似電器安全—紫外和紅外皮膚曝輻的特殊要求》不同版本之間的差異

IEC/CIE 60335－2－27《家用和類似電器安全—紫外和紅外皮膚曝輻的特殊要求》用于評(píng)價(jià)含光源的家用和類似電器的光輻射安全。目前最新版本是2012年11月頒布的Ed5.1－2012－11［14］。表5分析了不同版本之間的差異。

表5 IEC/CIE 60335－2－27 2012、2007、2004版本之間的差異Table 5 Discrepancies of IEC/CIE 60335－2－27 2012、2007、2004

在家用和類似電器的有效輻射照度計(jì)算中，IEC 60335－2－27(2012)與IEC 60335－2－27(2006，2004)版本中采用了不同的作用光譜 (圖6)。2004、2006版采用的是非黑色素瘤皮膚癌作用光譜，2012年版更改為紅斑作用光譜。

圖6 IEC/CIE 60335－2－59新版與舊版紅斑作用光譜曲線的差異Fig.6 Erythema action spectrum discrepancy of IEC/CIE 60335－2－59

選擇了9個(gè)家用電器樣品，依據(jù)IEC/CIE 60335－2－272012計(jì)算了有效輻射照度，測(cè)量結(jié)果見表6，這9個(gè)樣品的有效輻射照度計(jì)算結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表6 9個(gè)紅外光源類產(chǎn)品的有效輻射照度測(cè)試結(jié)果 (單位:W/m2)Table 6 Eeffof the nine infrared light sources(W/m2)

需要注意的是，IEC/CIE 60335－2－27 2012和IEC/CIE 60335－2－27中采用的紅斑作用光譜的形狀不同。見圖7.

圖7 IEC/CIE 60335－2－27 2012和IEC/CIE 60335－2－59中采用的紅斑作用光譜的差異Fig.7 Erythema action spectrum dissrepancy of IEC/CIE 60335－2－27 2012 and IEC/CIE 60335－2－59

6 結(jié)論

本文對(duì)已經(jīng)頒布的與光生物安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)IEC62471:2006、GB/T 20145－2006、IEC/EN62471:2008、ANSI/IESNA RP－27.2－00、ANSI/IESNA RP－27.1－05、ANSI/IESNA RP－2703－07之間的差異進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較。IEC 62471:2006和IEC/EN 62471:2008的差異主要在于測(cè)量的起始波長(zhǎng)、波長(zhǎng)采樣間隔、近紫外危害和藍(lán)光危害－小光源危害的評(píng)估限值不同。IEC/EN62471:2008標(biāo)準(zhǔn)的要求更加嚴(yán)格一些。北美ANSI/IESNA和IEC光生物安全標(biāo)準(zhǔn)之間的差異主要體現(xiàn)在:測(cè)量的起始波長(zhǎng)不同;要求的采樣間隔不同，北美ANSI標(biāo)準(zhǔn)的采樣間隔要求是1nm，而IEC標(biāo)準(zhǔn)是5nm;北美標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了無(wú)晶狀體人眼危害函數(shù)，而IEC標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定。對(duì)于熱危害函數(shù)，ANSI/IESNA RP－27.2－00和CIE 62471:2006的數(shù)值一致。但是 ANSI/IESNA RP－27.1.05和ANSI/IESNA RP－27.3.07卻有較大差異。

分析比較了《家用和類似電器安全—滅蚊燈的特殊要求》標(biāo)準(zhǔn)IEC/CIE 60335－2－59、《家用和類似電器安全—紫外和紅外皮膚曝輻的特殊要求》標(biāo)準(zhǔn)IEC60335－2－27不同版本之間的差異，用于指導(dǎo)用戶和廠家全面了解光輻射安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異，并正確使用這些標(biāo)準(zhǔn)。

［1］陳仲林.健康照明探討.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，2(1):84～87.

［2］臧政齊.別讓光“污染”了你的健康.光彩，2012(8):60～61.

［3］IEC 62471 2006:Photobiological safety of lamps and lamp systems.

［4］IEC/TR 62471－2:Photobiological safety of lamps and lamp systems－Part 2:Guidanceon manufacturing requirements relating to non－laser optical radiation safety.

［5］陳慧挺，蔡喆，等.擴(kuò)展光源的輻射亮度及人眼危害.照明工程學(xué)報(bào)，2012，23(1):43～45.2012.

［6］蔡喆，吳曉晨，等.解讀非激光光輻射安全的制造導(dǎo)則.照明工程學(xué)報(bào)，2011，22(5):47～50.

［7］GB/T 20145－2006燈和燈系統(tǒng)的光生物學(xué)安全性.

［8］IEC/EN 62471:2008 Photobiological safety of lamps and lamp systems.

［9］吳曉晨，蔡喆，彭振堅(jiān).LED燈具光輻射安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)介紹.中國(guó)照明電器，2011:32～35.

［10］ANSI/IESNA RP－27.2－00:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps ＆ Lamp Systems－Measurement Techniques.

［11］ANSI/IESNA RP－27.1－05:Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems－General Requirements.

［12］ANSI/IESNA RP－2703－07:Recommended Practice for PhotobiologicalSafetyforLamps－RiskGroup Classification and Labeling.

［13］IEC/CIE 60335－2－59:Ed3.2－2009－11 Household and similar electrical appliances－safety Part 2－59 Particular requirements for inset killers.

［14］IEC 60335－2－27 Ed5.1－2012－11:Household and similar electrical appliances－safety Part 2－27 Particular requirements for appliances for skin exposure to ultraviolet and infrared radiation.