蔡怡　朱騰飛　汪哲弘　范俊杰　張鈺

摘要：

為評定照明產品的光生物安全測量的可靠性，提高測量結果之間的可比性，依據JJF 1059.1—2002《測量不確定度的評定和表示》和GB/T 20145—2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》標準進行測量和評定，分析測試過程中的影響因素，建立數學模型，對LED照明產品的光生物安全測量進行不確定度評定。

關鍵詞：

光生物安全； LED； 測量不確定度； 照明產品

中圖分類號： TH 744.1文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.04.003

Abstract：

To assess measurement reliability of photobiological safety of lighting products and enhance the comparability between the measured results，according to JJF 1059.12002“Evaluation and expression of uncertainty in measurement” and GB/T 201452006“Photobiological safety of lamps and lamp systems”，the influences in the process of test are analyzed，and mathematical models are established to evaluate the uncertainty for the measurement.

Keywords：

photobiological safety； LED； uncertainty of measurement； lighting products

引言

在綠色新光源時代，LED照明產品已經廣泛應用于人們的日常生活，人們在享受其省電、長壽等優(yōu)點的同時，也開始關注其在光生物安全方面的問題，擔心其存在光生物危害，會損傷人類的皮膚、視網膜、眼角膜[1]，特別是擔心其對視網膜的藍光危害。不少國內外的權威機構、組織和專家也對LED的藍光危害進行了測試和評估[2]，但是在LED照明產品的光生物安全測試中，由于LED照明產品本身光學、電氣和結構特性的特殊性以及測試方法和儀器性能的差別等因素，所以往往難以得到比較一致、準確的結果。隨著LED新技術的不斷應用，LED產品得到越來越廣泛的應用，市場需求不斷擴大，同時也對LED產品的品質及其評價標準提出了更高的要求[3]。

因此，如何正確地測量光生物安全中的技術參數，進行不確定度評定，以確保數據的有效性、科學性、公正性和可靠性，顯得尤為重要。

1視網膜藍光危害

光生物危害類型繁多，光生物安全測量是皮膚和眼睛的光化學紫外危害、眼睛的近紫外危害、視網膜藍光危害（小光源視網膜藍光危害）、視網膜熱危害、對微弱視覺刺激的視網膜熱危害、眼睛的紅外輻射、皮膚熱危害等光輻射測量的集合[4]。選取標準中的具有代表性的視網膜藍光危害有效輻射亮度LB這一參數，依據GB/T 20145—2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》標準[5]，進行測試和不確定度評定。

藍光危害是指人眼受波長λ為400～500 nm的藍光輻射照射后引起的光化學作用，會導致視網膜損傷。LED燈發(fā)出的不同波長的光譜輻亮度與藍光危害加權函數相乘，并對波長積分，可得到藍光加權輻亮度。為防止長期受到藍光輻射而產生的視網膜光化學損傷，藍光加權輻射亮度LB應滿足如下條件[5]：

LBt=∑700300∑tLλ（λ，t）B（λ）ΔtΔλ≤106（t≤104 s）

（1）

LB=∑700300LλB（λ）Δλ≤100（t>104 s）

（2）

式中：Lλ（λ，t）為光譜輻亮度，單位是W·m-2·sr-1·nm-1；B（λ）為藍光危害加權函數；Δλ為波長帶寬，單位是nm；t為輻射持續(xù)時間，單位是s。

LED燈的視網膜藍光危害有效輻射亮度LB可以通過光生物安全測量系統(tǒng)直接測量得到，光生物安全測量系統(tǒng)主要由標準光源、光譜輻射計、供電系統(tǒng)、電測量系統(tǒng)等組成。

2藍光輻射測量

2.1實驗裝置

光輻射安全測試系統(tǒng)如圖1所示，被測樣品燈放置于樣品架上點亮，光通過光闌去除雜散光后，被集光系統(tǒng)接收，經過光纖傳輸到光譜儀中進行檢測，最后計算機對結果進行記錄分析。

以一標稱功率36 W、色溫7 000 K的LED天花燈為例進行測試，采用220 V交流電壓進行供電。樣品照片如圖2所示。

2.2實驗步驟

實驗步驟分為輻照度測試、輻亮度測試、輻亮度分析和結果導出四個部分。

為保證測量儀器的精度，在實驗之前要先用標準氘燈、光強標準燈（標準照度端）對照度探頭進行定標校準。定標后，安裝樣品燈進行測試。首先調整樣品和探測器之間的距離和位

置，使燈的發(fā)光面正對探測器，在產生500 lx照度的距離下進行測試。同時，為防止雜散光的干擾，在離測試探頭20 cm處放置光闌。計算機運行SPR3000E軟件進行輻照度測量，保存輻照度數據和測量距離數據。

運行ProLMD軟件，安裝光強標準燈（標準亮度端），使白色亮度口朝向視網膜亮度計鏡頭，調節(jié)鏡頭的對焦，使成像清晰，進行標定校準。完成后，安裝樣品燈，樣品與鏡頭切面之間的距離仍為照度測試中的測量距離，測量亮度分布，并進行輻亮度評價。再將所得到的灰度圖進行轉化以顯示表觀光源區(qū)域，在保證包括所有顯示的表觀光源區(qū)域下，盡可能小地選取光源發(fā)光區(qū)域，保存所截取的圖像，進行光源分析，獲取表光光源的對弦角。運行SPR3000L軟件進行輻亮度測量，保存測量結果。endprint

最后，將得到的輻照度、輻亮度及其輻亮度分析得到的結果，通過軟件運算獲得最終的視網膜藍光危害有效輻射亮度LB。

3不確定度評定

3.1測量不確定度的主要來源

本項檢測的測量不確定度來源主要包括：

（1） 被測LED燈測量重復性造成的不確定度uA；

（2） 標準光源定標不確定度造成的測量不確定度uB1；

（3） 光譜輻射計不確定度造成的測量不確定度uB2；

（4） 燈的供電電源電壓造成的不確定度uB3；

（5） 被測燈的安裝位置造成的不確定度uB4；

（6） 環(huán)境條件造成的不確定度uB5。

3.2視網膜藍光危害值不確定度分量的計算

3.2.1

標準不確定度A類評定

視網膜藍光危害實測值及計算見表1。

3.2.3

光譜輻射計測量不確定度uB2

（1） 波長準確性

設備符合IEC/EN 62471要求，波長準確性引起的測量不確定度分量urel1為3%，靈敏系數C1為1。

（2） 帶寬

設備符合IEC/EN 62471要求，帶寬引出的測量不確定度分量urel2為2%，靈敏系數C2為1。

（3） 光譜響應

采用光譜法測量，無光譜響應誤差。

（4） 雜散光

設備符合IEC/EN 62471要求，雜散光引起的測量不確定度分量urel3最大不超過1%，靈敏系數C3為1。

（5） 線性

設備非線性引起的測量不確定度分量urel4為0.3%，靈敏系數C4為1。

4結論

本次實驗采用光生物安全測量系統(tǒng)對LED天花燈的視網膜藍光危害進行測量和評定，從評定結果可以看出，標準燈的不確定度和光譜輻射計的不確定度對測量不確定度影響較大。因此在測量時應盡可能選擇精度高的光譜輻射計，標準燈應定期計量，以確保標準燈的穩(wěn)定度。對于其他引起不確定度的因素，也應盡量降低，比如燈的供電電源應通過高精度電參數儀進行監(jiān)測，并使用電參數儀校準證書上給出的校準修正值進行校準；對于燈的安裝位置，應選擇準確度等級高的照度探頭進行定位，并定期對探頭進行校準；對于暗室的溫濕度和氣流，應嚴格按照標準上規(guī)定的參數進行控制，目前實驗室一般采用空調進行控制，要特別注意減少空調產生的氣流，降低其對測量結果的影響。

參考文獻：

[1]虞建棟.光生物安全性的測試與評價研究[D].杭州：浙江大學，2006：167.

[2]劉婕，莊曉波，要華，等.光源藍光危害的測試與評估[J].照明工程學報，2013，24（增刊）：4550.

[3]李蘊，黃昊培，陳凱，等.分布光度計測量LED路燈光通量的不確定度評定[J].光學儀器，2013，35（6）：710.

[4]李倩，孫建佩，潘建根.光生物安全測量技術研究和測定系統(tǒng)[C]∥2011全國新光源技術與市場研討會論文集.江門：中國照明電器協會，2011：300307.

[5]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 20145—2006燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性[S].北京：中國標準出版社，2006.

[6]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF 1059.1—2002測量不確定度評定與表示[S].北京：中國標準出版社，2013.

（編輯：劉鐵英）endprint