LED照明產品光生物安全風險狀況分析

劉一椽

【摘要】LED 照明產品類型繁多，已經成為我們日常生活中的必需品，再加上其使用期限長、能源消耗少、可塑性強，得到了群眾的認可和使用。但是，以藍光為基礎的LED 照明將會面臨光生物安全問題。本文就結合LED照明產品的光生物危害，重點分析不同LED照明產品光生物安全風險，根據光生物安全風險的分析結果，探究LED藍光危害的影響因素，具體內容如下。

【關鍵詞】LED照明;光生物安全;風險;分析

現階段，探究和IEC 62471國際標準認為，400～500nm藍光將會對人眼視網膜的光化學反應造成一定影響，并且影響明顯。由此可見，LED 照明燈的光生物安全危害具體展現為藍光危害。隨著LED 照明技術的快速發展，LED 產品成本下降，LED 照明燈使用頻率升高，LED 燈的光生物安全問題應得到各界的關注。

一、LED照明產品的光生物危害

針對人體來說，光生物危害也就是指光輻射對皮膚、眼睛等影響。因為光輻射容易得到人體素質的吸收，并且具有一定穿透力，例如，不同波段紫外線穿透能力不同UVA波段，波長315～400nm，它有很強的穿透力，可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。所以，在光輻射環境下，將會給人的皮膚和眼睛造成損傷。針對強光照，人本能反應就是背光，但是對于部分特殊人群，如幼兒或者對光敏感的人群，需要思考LED 照明產品給這些人群造成的傷害[1]。

LED 光源一般為固態光源，其是依靠于兩項技術發光，一個是由熒光粉轉變的形式，另一個是由三基色混合后形成，其光譜為紅、藍、綠三種，組合比例不同，形成的光譜也會存在差異，如不同色溫、顯色指數等。

因為LED 照明機理在于芯片發出藍光激發熒光粉，同時形成空間光譜，因此，白光LED 只需要思考可見光光譜范疇輻射即可，其中紅外和紫外造成的傷害可忽略不計。在實際思考中，主要是以視網膜藍光危害為主，這是由于在曝輻時間超過10秒后，藍光導致視網膜危害遠大于過熱對視網膜造成的傷害[2]。所以，人們對LED 照明產品危害的關注以視網膜藍光危害為主。

二、不同LED照明產品光生物安全風險分析

目前，室內照明使用的LED產品包含臺燈、球泡燈、天花燈等。本文就以這些產品為探究對象，重點分析LED 照明產品的光生物安全風險，具體如下：

（一）分析方法

分析所用光生物安全測試系統見圖1，其中包含以下設備，如視網膜輻射亮度計、輻射安全測量光譜輻射分析儀、分布式光度計等。

（二）分析流程

從身生產企業及市場中采購五種類型的LED照明產品，對其進行光生物安全檢測，其中，球燈泡使用頻率最高，采集樣品20個。結合我國光生物安全標準進行檢測。通過給對物種產品檢測，了解其光生物安全分布情況，對發現光生物安全風險的產品進行擴大取樣，評估這些產品光生物安全風險等級。

根據 GB/T20145-2006《燈和燈系統的光生物安全》相關要求進行數據監測，并逐步分析給色溫、光束角等光生物風險帶來影響的光學因素[3]。

三、光生物安全風險的分析結果

（一）五類產品光生物安全檢測結果

根據上述監檢測結果得知，LED 球泡燈、LED 臺燈以及LED 平板燈等室內照明產品，光生物安全檢測結果比較良好，不存在危險因素。光生物安全一類危險包含LED 筒燈和射燈。但是因為樣本數量少，無法獲取有效的統計分析結果，因此，需要適當增加LED 筒燈和射燈數量，實施補充實驗。

（二）LED射燈和LED筒燈的光生物安全分析

結合上述檢測結果，通過增加樣品數量進行調查統計，具體結果見表2.

根據檢測結果得知，LED射燈樣品中，一類危險占比超過60%，LED筒燈樣品一類危險占比超過30%。結合我國現有的等的光生物安全檢測標準，在試驗檢測過程中，LED射燈和LED筒燈的危害等級比較高。

四、LED藍光危害的影響因素

LED筒燈和LED射燈一般應用在裝飾工程中，出于對美觀和照明方向等因素影響，這兩種類型照明產品在工藝上具備的特征如下：產品需要經過二次配光，在光源前端應采用不同類型透明罩;顏色比較多樣，白光區分度高。結合這些特點，本文從色溫、半峰光束角、透光罩等方面進行光生物安全分析。

（一）色溫與藍光危害關系

在色溫小于 5000K的情況下，大約有90%的LED筒燈和LED射燈在光生物安全等級上表示為無危害。如果色溫超過 7000K，約有60%的LED筒燈和LED射燈在光生物安全等級上表示一類危害。通過調查得知，藍光危害更容易產生在色溫高的LED照明產品中。

（二）半峰光束角與藍光危害的關系

現階段，廣泛使用的LED燈具在光束角上有多種類型，如二次配光設計的窄光束LED等，沒有接受二次光學設計的朗伯體光 分布LED等。在不同類型光束角的LED燈中，光強分布不同，藍光風險等級也會存在差異，只有經過統計調查后才能找出兩者之間的關聯性。

利用分布式光度計測量LED筒燈和LED射燈半峰光束角，把40個被測量的光束角和藍色風險等級進行檢測，藍光風險等級具有以下特點：1號～17號樣品光束角大于5O。， 但是光生物安全等級為無危險，18號～40號樣品光束角小于40°，其中有20個樣品光生物安全等級屬于一類危害[4]。通過數據調查得知，在其他條件相同情況下，LED筒燈和LED射燈光束角越小，產生藍光危害幾率越大。燈光束角及藍光風險等級統計結果見圖2：

（三）透光罩對藍光危害的影響

LED筒燈和LED射燈采用的透光罩為聚光透鏡燈罩、磨砂燈罩等，其本質也就是對光源二次配光。通過對40個LED筒燈和LED射燈樣品分布檢測安裝透光罩和不安裝透光罩的輻射亮度。根據調查得知，沒有安裝透光罩，燈具不會產生藍光危害。由此可見，LED透光罩作為燈具出現光生物安全風險的主要因素，如果可以合理使用LED透光罩，則能夠減少藍光風險。

五、結束語

總而言之，LED燈產品如果色溫比較高，其產生藍光的危害更大，不可以增加色溫而損壞人體健康開發高光效產品。光束角和LED產品藍光危害有著一定關聯性，通過合理設計，能夠降低產品光生物危害等級，通過使用LED透明罩，能夠把藍光風險控制在合理范疇內，改善LED產品美感度，滿足人們健康要求。

【參考文獻】

[1]林金填，曹小兵，陳磊，羅偉.基于全光譜LED的健康照明應用研究[J].中國照明電器，2019（08）：19-24.

[2]周惠芳，莊媛媛.中國與巴基斯坦普通照明用LED模塊安全要求標準比對研究[J].標準科學，2019（07）：12-16.

[3]王夢霞，周勤勤，王憶，項華珍.LED照明調光技術的研究與分析[J].中國照明電器，2019（05）：21-25.

[4]蔡怡，朱騰飛，汪哲弘，范俊杰，張鈺.LED照明產品的光生物安全測量的不確定度評定[J].光學儀器，2017，39（04）：13-17.