道路照明藍光危害的檢測方法

萬里鵬

（襄陽市路燈管理處，湖北 襄陽 441000）

1 概述

隨著城市道路照明要求的不斷提高，對安裝、選取路燈提出了更高的要求，LED路燈光源逐漸成為路燈行業的首選。而大范圍安裝LED路燈產生的藍光危害也不容忽視。LED路燈產生的藍光會損傷行人的視網膜組織，引起視網膜病變，導致視力下降。IEC 62471和《燈和燈系統的光生物安全性》 （GB／T 20145—2006）及《燈具 第1部分：一般要求與試驗》（GB 7000.1—2015）等相關標準，都對LED燈具的藍光危害等級、測量原理和測量方法作了具體規定。藍光危害性試驗已成為國家強制性標準和燈具CCC認證的重要試驗項目。在LED燈具藍光危害測試中，根據藍光加權輻亮度評估危害等級，藍光加權輻亮度取決于光源的光譜能量分布和視野中的平均亮度，涉及的參數復雜。因此，為對LED路燈的藍光分量進行科學把控，藍光加權輻亮度這個參數的測量尤為重要。

2 藍光的危害及計算方法

藍光是指波長為380～500 nm的可見光范圍，根據IEC 62471和《燈和燈系統的光生物安全性》（GB／T 20145—2006），光源的藍光危害可以通過測量藍光加權輻亮度和曝輻時間來表示。當光源的藍光加權輻亮度、曝輻時間同時超過標準所規定的指標時，會對人眼的視網膜產生一定的危害。

藍光危害計算主要測試項目為被測光源的輻射度、藍光加權輻亮度、曝輻時間等。被測光源在不同波長下產生的光譜輻射度乘以相應的藍光危害加權函數，對波長進行積分運算，得到藍光加權輻亮度。根據國家相關標準，為防止因長期藍光輻射對人眼造成的損傷，LED路燈的藍光加權輻亮度需滿足要求

式中：LB為藍光加權輻亮度，W／（m2·Sr）；Lλ為光譜輻亮度，W／（m2·Sr·μm）；B（λ）為藍光危害加權函數；Δλ為波長帶寬，nm；t為輻射持續時間，s。

當LB＞100 W／（m2·Sr），最大允許照射時間

式中：tmax為最大允許的照射時間s，LB為藍光加權輻亮度。

藍光加權輻亮度LB的大小，與光源的藍光危害等級劃分有關［1］，見表1。

表1 藍光危害等級及對應的藍光加權輻亮度

藍光危害的測量主要是檢測和研究被測光源的輻射亮度和藍光的光譜范圍。其中，藍光光譜傳感器可以測量色度學的相關參數，通過測量380～500 nm之間藍光的比重可得到相應參數。對于被測光源的輻射度，有效輻射度一般采用成像測試方法。輻射標準法的測量圖如圖1所示。將光源成像在圖中探測器上，通過圓場孔徑，形成相對于平均視場的角度范圍，并通過圓形入射光瞳（光圈光闌）。在形成的立體角中，探測直徑與焦距之間的關系。圖中具有最小限制直徑D的孔徑等于脈沖光源的7 mm瞳孔直徑，這是光源生物物理意義上的平均孔徑。通過該成像原理，測量了平均視場中單位接收面積和單位立體角的入射輻射功率，得到了輻射度測量結果［2］。

圖1 輻射亮度標準方法測量示意圖

3 藍光測試系統與測試方法

3.1 系統主要組成

系統主要組成部分為藍光光譜傳感器、亮度傳感器、分析計算機及專用測試軟件。儀器實物圖如圖2所示。

圖2 儀器實物圖

3.2 測試方法

儀器主要通過藍光光譜傳感器測試藍光光譜，亮度傳感器測量光源亮度，將采集的數據通過數據線傳輸到計算機中，通過專用測試軟件，對采集的相關數據進行科學運算，最終顯示被測光源的藍光危害等級。儀器結構示意圖如圖3所示，藍光光譜傳感器原理圖如圖4所示，儀器測試流程圖如圖5所示。

圖3 儀器結構示意圖

圖4 藍光光譜傳感器原理圖

圖5 測量原理示意圖

3.3 主要技術參數

1）藍光加權輻亮度：0～5 000 W／（m2·Sr）；

2）光譜輻亮度：0～15 000 W／（m2·Sr·μm）；

3）藍光危害：無危險、低風險、中等危險、高危險；

4）色溫測量范圍：1 500～25 000 K，分辨率：1 K，精度±5%；

5）顯色指數測量范圍：0～100，精度±5%；

6）波長測量范圍：380～500 nm；

7）計算機配置：聯想ThinkPad E490；

8）通信方式：USB。

3.4 測試條件

1）選取合適的測量點。光源干擾少，路況安全，沒有樹蔭遮擋。

2）將測試車停在路燈正下方，把藍光分析儀放置在車頂，放置在路燈的正下方，用USB線連接操作電腦。

儀器的現場測量實物圖如圖6所示。

圖6 現場測量實物圖

3.5 測試注意事項

1）測試光源必須點亮0.5 h以上，最好在深夜測量，避免其他雜光對測試結果的干擾。

2）多次采集數據，計算得出平均值，減少人為產生的誤差。

3）測試時必須選擇天氣情況良好，天氣晴朗的夜晚，在夜間24∶00點以后測量。

4）測試路段應選擇標志性路段。

5）測量時要注意將藍光光譜傳感器和電腦之間的連接線檢查好，確保通信正常。

4 結論

通過藍光測量系統，在道路測試現場可直接測量藍光危害，得到路燈光源的藍光危害等級，及其相關的技術參數。測量系統提高了道路照明藍光檢測的科學性和準確性，以及測量工作效率，為科學選取路燈光源提供保障，節省人力、物力，為城市的科學化發展提供技術保障。