1.概述

LED的藍(lán)光危害一直頗受爭(zhēng)議，且一度成為L(zhǎng)ED照明產(chǎn)品推廣應(yīng)用的限制性問(wèn)題，影響了市場(chǎng)的消費(fèi)信心。IEC 60598-1"Luminaires-Part 1: General requirements and tests"在第八版修訂過(guò)程中，重點(diǎn)提出LED燈具藍(lán)光危害的標(biāo)識(shí)要求。該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)燈具的基本要求，被全球大多數(shù)guo jia和地區(qū)所引用，我國(guó)與之相對(duì)應(yīng)的為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1。此標(biāo)準(zhǔn)的修改和發(fā)布預(yù)示著藍(lán)光危害的分類(lèi)標(biāo)識(shí)將可能成為L(zhǎng)ED燈具的強(qiáng)制性要求。因此，LED光源和燈具制造商有必要以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，采取有效的檢測(cè)手段，做好產(chǎn)品藍(lán)光危害的測(cè)量和評(píng)估。

2. LED藍(lán)光危害的分級(jí)及標(biāo)識(shí)要求

2.1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

LED藍(lán)光危害的測(cè)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要有IEC/TR 62778以及IEC62471、IEC 62471-2等，IEC 60598-1采用的是IEC/TR 62778 "Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires"。IEC/TR 62778是在IEC 62471的基礎(chǔ)上，對(duì)光源及燈具的藍(lán)光危害的測(cè)量評(píng)估作了簡(jiǎn)化?？紤]到LED產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，且從LED芯片到LED燈具，即從產(chǎn)業(yè)上游到下游，產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越豐富，為減輕測(cè)試負(fù)擔(dān)，IEC/TR 62778推薦了LED藍(lán)光危害從光源向燈具傳遞的評(píng)價(jià)方法。

2.2 LED 藍(lán)光危害的分級(jí)

IEC 62471標(biāo)準(zhǔn)中將光生物分為4個(gè)等級(jí)，從RG0到RG3危險(xiǎn)等級(jí)逐級(jí)提高，其中，RG0和RG1被認(rèn)為一般應(yīng)用是的。

IEC/TR 62778經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為一般的白光光源為RG3的可能性很小，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)危害等級(jí)從光源到燈具的傳遞，重新定義為以下3個(gè)等級(jí)。

其中，“Ethr for RG2”適用于藍(lán)光危害加權(quán)輻亮度有可能超過(guò)RG1限值或者輻亮度不可測(cè)的情況，Ethr為RG1和RG2邊界的照度值，用于確定危害限制距離dmin，一般燈具應(yīng)在此距離以外使用。

2.3 LED 燈具的標(biāo)識(shí)要求

標(biāo)準(zhǔn)IEC 60598-1 edition 8規(guī)定，如果燈具中安裝了IEC/TR 62778中的RG0或RG1光源，或者燈具在實(shí)際應(yīng)用條件下被評(píng)定為RG0或RG1，則沒(méi)有附加的標(biāo)識(shí)要求。但兒童用可移式燈具和電源插座安裝的夜燈，其光源的危害級(jí)別不可超過(guò)RG1。對(duì)于其他一體化LED燈具、可移式燈具和固定燈具，IEC 60598-1有不同的標(biāo)識(shí)要求。對(duì)于在200mm以及0.011rd的測(cè)量條件下超過(guò)RG1的可移式燈具需要標(biāo)識(shí)“不要直視光源”的警示語(yǔ)。而對(duì)于固定式燈具，燈具應(yīng)按照IEC/TR 62778評(píng)估其小使用距離dmin以及燈具RG1/RG2邊界，當(dāng)dmin大于200mm，標(biāo)識(shí)該小使用距離。

3. LED藍(lán)光危害的測(cè)量和評(píng)價(jià)

標(biāo)準(zhǔn)IEC 62471及IEC/TR 62471-2測(cè)量和評(píng)價(jià)單個(gè)光源或燈具的輻射危害，不同的是，IEC/TR 62778強(qiáng)調(diào)將光源的藍(lán)光危害信息傳遞給燈具，主要測(cè)量光源，也可用于直接測(cè)量燈具，其測(cè)量評(píng)價(jià)過(guò)程如圖1所示。

如果光源廠商能夠提供光源的亮度、輻亮度和Ethr(通過(guò)光譜測(cè)量獲得)，則燈具廠商可根據(jù)光源廠商所提供的數(shù)據(jù)按照?qǐng)D1的流程對(duì)燈具進(jìn)行分級(jí)，必要時(shí)進(jìn)行燈具的照度測(cè)量。此處照度測(cè)量需要根據(jù)燈具的光強(qiáng)分布信息先確定燈具的光強(qiáng)方向。如果光源的危害信息不可知，則燈具廠商需要測(cè)量燈具的亮度、光譜等信息來(lái)對(duì)燈具的危害等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。

3.1 LED藍(lán)光危害的測(cè)量要點(diǎn)

LED藍(lán)光危害考察的是藍(lán)光輻射在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的光化學(xué)損傷。在實(shí)際應(yīng)用中，人們可能會(huì)從不同的角度觀察光源或燈具發(fā)光面上的不同區(qū)域。因此，為滿足各種應(yīng)用情況，IEC 62471規(guī)定，藍(lán)光危害應(yīng)根據(jù)發(fā)光面亮度區(qū)域在輻射強(qiáng)度方向上的曝輻值(加權(quán)輻照度以及加權(quán)輻亮度)進(jìn)行等級(jí)分類(lèi)。

IEC/TR 62778主要規(guī)定了光源與燈具之間藍(lán)光危害的傳遞，相比較于IEC 62471，其對(duì)測(cè)量位置的要求更加嚴(yán)格，多次強(qiáng)調(diào)亮度測(cè)量應(yīng)在光源或燈具的亮度區(qū)域的輻射強(qiáng)度方向上測(cè)量，且燈具的小使用距離dmin需要在燈具發(fā)光強(qiáng)度方向上測(cè)量。

實(shí)際應(yīng)用中，光源發(fā)光面的亮度及空間各方向的光強(qiáng)一般并不均勻，以圖3所示的LED陣列為例，芯片上的亮度較高，芯片之間的間隙亮度較低。因此，LED發(fā)光面上的亮度區(qū)域的確定十分關(guān)鍵。如果定位不準(zhǔn)確，將對(duì)亮度及輻亮度的測(cè)量以及危害的分類(lèi)帶來(lái)極大的影響。但受LED本身特性的影響，其發(fā)光面上的亮度區(qū)域以及輻射強(qiáng)度方向的準(zhǔn)確定位具有一定的難度。

3.2 LED藍(lán)光危害的亮度及輻亮度測(cè)量

如果采用瞄點(diǎn)式亮度計(jì)測(cè)量，曝輻位置較難準(zhǔn)確定位，且一般普通瞄點(diǎn)式亮度計(jì)難以準(zhǔn)確做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.011rd視場(chǎng)角。因此，對(duì)于LED藍(lán)光危害的亮度和輻亮度測(cè)量來(lái)說(shuō)，成像亮度計(jì)是比較理想的測(cè)量設(shè)備，如圖2所示，成像亮度計(jì)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)通過(guò)一次測(cè)量將被測(cè)對(duì)象的表觀光源成像至CCD上，其自帶的專(zhuān)業(yè)軟件可自動(dòng)、準(zhǔn)確判斷成像區(qū)域內(nèi)亮度的位置;

2)測(cè)量視場(chǎng)角(紅色圓圈的范圍)可利用軟件方便設(shè)置，如圖3所示，軟件自動(dòng)計(jì)算選定視場(chǎng)角內(nèi)的平均亮度/輻亮度，并按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)藍(lán)光危害進(jìn)行分級(jí)。

相比于一般普通成像亮度計(jì)，圖2所示設(shè)備采用高精度TE-coolingLED照明致冷CCD作為探測(cè)器，可將CCD的工作溫度恒溫至5℃，大幅減小測(cè)量的暗噪聲，提高了亮度/輻亮度的測(cè)量準(zhǔn)確度，尤其適用于精度要求較高的藍(lán)光危害測(cè)量。

3.3 LED藍(lán)光危害的光譜測(cè)量

光源或燈具的光譜是計(jì)算藍(lán)光危害量值的重要參數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于某一光源，可以通過(guò)光譜測(cè)量計(jì)算其藍(lán)光危害效能系數(shù)KB,V，公式如下：

KB,V的獲取，能夠方便地實(shí)現(xiàn)亮度L和藍(lán)光危害加權(quán)輻亮度LB、以及照度E和藍(lán)光危害加權(quán)輻照度EB的轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)中所述的RG1和RG2邊界處的照度限值Ethr也由此計(jì)算而來(lái)。

光譜測(cè)量的波長(zhǎng)范圍應(yīng)覆蓋藍(lán)光危害的敏感區(qū)域，即300nm-700nm;考慮到絕大多數(shù)LED產(chǎn)品不存在紫外光譜，可見(jiàn)光波段的光譜儀也可用于LED產(chǎn)品的藍(lán)光危害測(cè)量。

3.4 LED光源及燈具藍(lán)光危害測(cè)量的綜合解決方案

圖5所示為光源和燈具藍(lán)光危害的綜合測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了圖3所示的高精度成像亮度計(jì)以及高精度光譜輻射計(jì)，可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)光源和燈具的危害加權(quán)輻亮度、亮度、危害加權(quán)輻照度、照度、光譜、KB,V與Ethr等參數(shù)的測(cè)量。

系統(tǒng)利用高精度成像亮度計(jì)準(zhǔn)確尋找光源或燈具發(fā)光面上的亮度區(qū)域，其獨(dú)具的五維位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可進(jìn)行上下、左右、前后移動(dòng)，并可以繞其垂直軸和水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在高精度成像亮度計(jì)固定的情況下，能夠方便地定位LED產(chǎn)品發(fā)光面上亮度區(qū)域的輻射強(qiáng)度方向，準(zhǔn)確度高，可靠性好。

1)LED光源的測(cè)量

光源被安裝在五維位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)上，在確定亮度及輻亮度的曝輻位置后，系統(tǒng)可將光源依次對(duì)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備，并測(cè)試獲得光源的亮度、輻亮度、以及光譜數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算藍(lán)光危害加權(quán)輻亮度LB以及Ethr，并按照?qǐng)D1所示的流程對(duì)光源進(jìn)行藍(lán)光危害的分類(lèi)。