LED照明產(chǎn)品藍(lán)光危害的檢測(cè)分析和富藍(lán)化的分析及建議

上海市照明學(xué)會(huì) 俞安琪

0 序言

科技的進(jìn)步使各種照明光源不斷涌現(xiàn)，這些光源在豐富照明產(chǎn)品和滿足人們使用需求的同時(shí)也會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)而產(chǎn)生對(duì)人的危害。例如目前傳播得較廣的LED（發(fā)光二極管固體光源）藍(lán)光危害，其實(shí)際情況到底如何？按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量判定為不會(huì)產(chǎn)生藍(lán)光危害的LED照明產(chǎn)品，其“富藍(lán)化”的照明光，對(duì)人們的生理將又會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？ 在LED照明發(fā)展到現(xiàn)階段，我們應(yīng)該對(duì)此有比較深入的研究，以使該行業(yè)發(fā)展得更健康。

1 藍(lán)光危害的檢測(cè)及分析

根據(jù)LED產(chǎn)品可能存在的藍(lán)光危害，了解市場(chǎng)上LED照明產(chǎn)品藍(lán)光危害的情況，上海市質(zhì)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院/上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司對(duì)LED照明產(chǎn)品進(jìn)行了摸底檢測(cè)，檢測(cè)情況及相關(guān)分析如下：

1）樣品來(lái)源及組成

（1）樣品來(lái)源

受測(cè)樣品數(shù)共為 27個(gè)，分別來(lái)自于：8個(gè)樣品購(gòu)于小的非正規(guī)商店；5個(gè)樣品購(gòu)于大型超市；14個(gè)樣品是大中型生產(chǎn)企業(yè)的試驗(yàn)留樣。

（2）樣品組成

27個(gè)樣品中，8個(gè) LED臺(tái)燈、7個(gè)LED射燈、9個(gè)LED筒燈、1個(gè)LED燈泡和2個(gè)LED平板燈。

2）檢測(cè)目的和依據(jù)

目的：檢測(cè)和評(píng)估LED照明產(chǎn)品的視網(wǎng)膜藍(lán)光危害。

依據(jù)：檢測(cè)和分類依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T20145-2006燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性。

危害判定依據(jù)文件是IECEECTL（國(guó)際電工委員會(huì)-實(shí)驗(yàn)室委員會(huì)）決議：DSH0744。

3）藍(lán)光危害等級(jí)及相應(yīng)要求

（1）藍(lán)光危害等級(jí)

依據(jù)GB/T20145-2006藍(lán)光視網(wǎng)膜危害可分類為：

①無(wú)危險(xiǎn)（輻亮度≤100W·m-2·s r-1）：無(wú)危害類的科學(xué)基礎(chǔ)是燈對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)在極限條件下也不造成任何光生物危害；

②低危險(xiǎn)（1類）（輻亮度≤1×104W·m-2·s r-1）：在曝光正常條件限定下，燈不產(chǎn)生危害；

③中危險(xiǎn)（2類）（輻亮度≤4×106W·m-2·s r-1）：燈不產(chǎn)生對(duì)強(qiáng)光和溫度的不適反映的危害；

④高危險(xiǎn)（3類）（輻亮度＞4×106W·m-2·s r-1）：燈在更短瞬間造成危害。

（2）相應(yīng)判定要求

依據(jù)IECEE CTL決議 DSH 0744：

①亮度小于10000 cd/m2，且只發(fā)出可見(jiàn)光時(shí)，不需要按GB/T20145-2006進(jìn)行危害等級(jí)分類，可以歸類為無(wú)危險(xiǎn)等級(jí)，可以直接使用。如果亮度大于10000 cd/m2，應(yīng)按下述②或③的方法處理。

②如果制造商提供了表明燈具的輻亮度不超過(guò)GB/T20145-2006規(guī)定的無(wú)危險(xiǎn)類和低危險(xiǎn)（1類）的試驗(yàn)報(bào)告，認(rèn)證機(jī)構(gòu)可以接受這樣的LED燈具，并認(rèn)為其在正常情況下不會(huì)產(chǎn)生光生物危險(xiǎn)。

③如果制造商未提供這樣的聲稱，應(yīng)該按GB/T20145-2006進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合上述②的要求。

（3）依據(jù)IEC 62471-2和IEC 60598-1第8版的草案，2類及以上的LED光源和LED燈具沒(méi)有警告標(biāo)記不能直接使用。

4）檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

本次試驗(yàn)對(duì)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行了二個(gè)狀態(tài)下的分析，包括：

對(duì)正常使用LED產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行藍(lán)光危害分析；

對(duì)可能出現(xiàn)的異常使用狀態(tài)下的LED產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行藍(lán)光危害分析，即將燈具的前半透明擴(kuò)散板拆下檢測(cè)并進(jìn)行藍(lán)光危害分析；

（1）正常使用狀態(tài)LED產(chǎn)品的藍(lán)光危害分析

正常使用LED產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

根據(jù)表1可見(jiàn)，在正常使用狀態(tài)下，各類試驗(yàn)樣品的試驗(yàn)結(jié)論為：在27個(gè)樣品中，14個(gè)樣品的藍(lán)光危險(xiǎn)屬于無(wú)危險(xiǎn)類，13個(gè)樣品屬于1類危險(xiǎn)，無(wú)樣品屬于2類危險(xiǎn)。

其中：

LED臺(tái)燈：8個(gè)樣品中沒(méi)有屬于2類的LED臺(tái)燈，正常情況下均能安全使用。

LED射燈：7個(gè)樣品均屬于1類，正常情況下均能安全使用，其中一個(gè)樣品色溫＞100000 K，不屬于可以用于照明的白光LED照明產(chǎn)品。

LED筒燈：9個(gè) 樣品都屬于無(wú)危害類。

LED球泡燈：1個(gè)樣品屬于1類，正常情況下能安全使用。

LED平板燈：2個(gè) 樣品都屬于無(wú)危害類。

（2）異常使用狀態(tài)LED產(chǎn)品的藍(lán)光危害分析

本次共對(duì)11個(gè)燈具的前半透明擴(kuò)散板拆下后進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)與同一產(chǎn)品正常使用狀態(tài)的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

檢測(cè)數(shù)據(jù)比較分析如下：

表1中的8個(gè)臺(tái)燈樣品（1號(hào)～8號(hào)）中有2個(gè)臺(tái)燈（3號(hào)和4號(hào)）的前半透明擴(kuò)散板可以方便地拆卸，對(duì)這兩個(gè)燈具進(jìn)行了異常使用狀態(tài)測(cè)試，結(jié)果未超過(guò)1類危險(xiǎn)，即使拆卸前半透明擴(kuò)散板也可安全使用。

表1 正常使用LED產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)

表2 異常使用和正常使用狀態(tài)LED產(chǎn)品的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表

表1中的9個(gè)LED筒燈樣品（16號(hào)～24號(hào)）的前半透明擴(kuò)散板均可以方便地拆卸，對(duì)這9個(gè)燈具進(jìn)行了該種異常使用狀態(tài)的測(cè)試，結(jié)果8個(gè)未超過(guò)1類危險(xiǎn)，即使拆卸前半透明擴(kuò)散板也可安全使用，但有1個(gè)燈具達(dá)到了2類危險(xiǎn)，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)有警告標(biāo)記，只有加注警告才能使用，但樣品上沒(méi)有任何標(biāo)記。

測(cè)試數(shù)據(jù)還表明，正常使用狀態(tài)下（即未拆卸前半透明擴(kuò)散板）的燈具輻亮度比拆卸后至少低一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以擴(kuò)散板是不能隨便拆卸的。

5）藍(lán)光危害的檢測(cè)結(jié)論

本次檢測(cè)的27個(gè)樣品中，在正常使用狀態(tài)下未發(fā)現(xiàn)達(dá)到2類藍(lán)光危險(xiǎn)的情況，在正常使用情況下可安全使用。11個(gè)異常使用狀態(tài)條件下的樣品中，有1個(gè)樣品達(dá)到2類危險(xiǎn)，如無(wú)防護(hù)措施可能對(duì)人體造成危害。

對(duì)于在異常使用狀態(tài)下達(dá)到2類危險(xiǎn)的1個(gè)樣品，分析發(fā)現(xiàn)該燈具使用的LED模組的單顆功率為1 W，屬于功率型LED封裝，所以單位面積內(nèi)的光輸出高，對(duì)這類產(chǎn)品應(yīng)特別關(guān)注光源的藍(lán)光危害等級(jí)，并對(duì)最終產(chǎn)品采取必要的結(jié)構(gòu)防護(hù)措施、加貼警告標(biāo)記。

本次測(cè)量了27個(gè)樣品的色溫，其中7個(gè)樣品的色溫遠(yuǎn)高于6500K，這種LED產(chǎn)品已經(jīng)超出照明產(chǎn)品使用的白光色溫上限，其中藍(lán)光成分已有相當(dāng)比例，雖然本次檢測(cè)樣品的LED模組功率較小，尚未構(gòu)成藍(lán)光危害，但已不適合用作一般照明，長(zhǎng)期使用將危害人的司辰節(jié)律，影響睡眠，造成生物鐘紊亂，從而降低人的免疫力。

6）建議

光生物安全（包括藍(lán)光危害）關(guān)系到人們的身體健康和安全，規(guī)范照明產(chǎn)品這方面指標(biāo)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是強(qiáng)制性的，但是目前的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 20145-2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》卻為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，建議將該標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)改為強(qiáng)制性，并建議增加到照明燈具CCC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中。

2 “富藍(lán)化”照明光對(duì)人們的生理司辰節(jié)律的影響

按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生藍(lán)光危害的LED照明產(chǎn)品，其“富藍(lán)化”的照明光，對(duì)人們的生理將又會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？

1）照明與人的自然生理司辰節(jié)律

人類幾百萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程已經(jīng)養(yǎng)成了“日出而作，日落而息”的生理習(xí)慣，經(jīng)研究這種生理反映是靠人的司辰視覺(jué)細(xì)胞提供給大腦信息的。所以每天從早晨到傍晚前，用較高的照明色溫來(lái)提升人的工作情緒，可以獲得較高的工作效率。

但是，目前人們的家庭用燈時(shí)間大都是在晚上，所以需要低色溫的燈光，以給人們生理上的提示，快接近休息時(shí)間了。人的自然生理司辰節(jié)律見(jiàn)圖1。

本次測(cè)量了27個(gè)樣品的色溫，其中7個(gè)樣品的色溫遠(yuǎn)高于6500K，甚至有＞100000K的，這種LED產(chǎn)品已經(jīng)超出照明產(chǎn)品使用的白光色溫上限，其中藍(lán)光成分已有相當(dāng)大的比例，雖然本次檢測(cè)樣品的LED模組功率較小，尚未構(gòu)成藍(lán)光危害，但已不適合用作一般照明。如果長(zhǎng)期使用這種照明光，將影響人的司辰節(jié)律，影響睡眠，造成生物鐘紊亂，從而降低人的免疫力。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新的科學(xué)研究，對(duì)于易失眠的某些人群，即使是色溫范圍為5000K～6500K的照明產(chǎn)品，也不完全適合于在晚上使用。

2）質(zhì)量良好的LED燈和CFL燈（緊湊型熒光燈）光譜測(cè)量圖對(duì)比

圖1 人的自然生理司辰節(jié)律

圖2 LED燈與CFL燈的光譜對(duì)比

圖2是LED燈與CFL燈的光譜對(duì)比圖，看圖2左邊列冷色調(diào)燈的光譜對(duì)比，LED燈色溫低1000 K，在保持光效時(shí)才勉強(qiáng)達(dá)到顯色指數(shù)的要求，兩種燈的光譜中紅色和綠色光的比例差不多，LED燈的藍(lán)色比還比CFL燈略低。

再看右邊列暖色調(diào)燈的光譜對(duì)比，LED燈色溫高300K，CFL燈的紅色比明顯高，但是藍(lán)色比還是LED燈略低?？梢?jiàn)，目前的技術(shù)水平制造的LED燈只要保持顯色指數(shù)大于80，色溫保持在4500 K以下，其藍(lán)光的成分是不會(huì)高于同類的CFL燈的 。

3）目前低檔市場(chǎng)光質(zhì)量差的光譜圖

圖3是熒光粉配方和覆涂的質(zhì)量都很差的LED照明產(chǎn)品的光譜圖，最明顯的特征是色溫高達(dá)8563K(正常照明的色溫最高為6500K)，另外代表紅色的R9為-17.8，美國(guó)能源之星要求R9的數(shù)值要大于零。目前例如虬江路市場(chǎng)的低檔LED臺(tái)燈;應(yīng)急燈;車攤上安裝在電瓶車前燈的光譜基本都是這一類的，這種LED燈是不能用于照明尤其是居家照明、辦公照明和商場(chǎng)照明的。這種LED照明產(chǎn)品的存在敗壞了LED照明的聲譽(yù)，也攪亂了LED照明產(chǎn)品的市場(chǎng)。根據(jù)2012年10月召開(kāi)的“中國(guó)科協(xié)第249次青年科學(xué)家論壇”會(huì)議及國(guó)際新的研究，得出的結(jié)論是“富藍(lán)化”的照明將影響人的司辰節(jié)律。

圖3 熒光粉配方和覆涂的質(zhì)量都很差的LED照明產(chǎn)品的光

圖3熒光粉配方和覆涂的質(zhì)量都很差的LED照明產(chǎn)品的光譜圖，最明顯的特征是色溫高達(dá)8563 K（正常照明的色溫最高6500K），另外代表紅色的R9為-17.8，美國(guó)能源之星要求R9的數(shù)值要大于零。目前例如虬江路市場(chǎng)的低檔LED臺(tái)燈；應(yīng)急燈；車攤上安裝在電瓶車前燈的光譜基本都是這一類的，這種LED燈是不能用于照明尤其是居家照明、辦公照明和商場(chǎng)照明的。這種LED照明產(chǎn)品的存在敗壞了LED照明的聲譽(yù)，也攪亂了LED照明產(chǎn)品的市場(chǎng)。根據(jù)2012年10月召開(kāi)的“中國(guó)科協(xié)第249次青年科學(xué)家論壇”會(huì)議及國(guó)際新的研究，得出的結(jié)論是富藍(lán)化的照明將影響人的司辰節(jié)律。

4）較多的LED照明產(chǎn)品已經(jīng)顯示明顯的優(yōu)勢(shì)

目前，政府提倡的，經(jīng)過(guò)節(jié)能認(rèn)證的LED照明產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到在一些領(lǐng)域取代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。例如：

（1）LED筒燈在實(shí)現(xiàn)色溫3000K，顯色指數(shù)87.2，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下光效能可靠達(dá)到85lm/w，幾乎比采用緊湊型熒光燈的同類筒燈提高一倍。

（2）LED的PAR燈實(shí)現(xiàn)色溫5000 K～3000K，顯色指數(shù)85，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下光效能可靠達(dá)到（50～65）lm/w，幾乎比采用鹵素?zé)舻耐怭AR燈提高樂(lè)2～3倍。

（3）全配光的LED球泡燈在其空間配光完全達(dá)到普通白熾燈配光的前提下，色溫3000 K，顯色指數(shù)87.2，光效能達(dá)到85 lm/w。

（4）隧道內(nèi)采用LED燈具后，利用其優(yōu)良的調(diào)控功能，取得了比采用三基色熒光燈或者HID燈（高強(qiáng)度放電燈）還節(jié)能15%～20%的效果，且使用壽命大幅提高，維修工作量大幅下降，人力成本僅為采用傳統(tǒng)照明燈具的35%左右。

3 總結(jié)論和建議

1）藍(lán)光危害和“富藍(lán)化”的照明影響并不是LED照明產(chǎn)品才有的，之前的某些金鹵燈和某些熒光燈早就存在。

2）要正確區(qū)分藍(lán)光危害和“富藍(lán)化”的照明影響人的司辰節(jié)律這兩種不同的情況，藍(lán)光危害是指當(dāng)藍(lán)光輻亮度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2類或者3類時(shí)，會(huì)在較短的時(shí)間或瞬間對(duì)人眼造成的傷害，它所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002，判定的依據(jù)是CTL-0744_2009-laser決議。而“富藍(lán)化”的照明對(duì)人的生理影響則是潤(rùn)物無(wú)聲地且要經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月甚至幾年的時(shí)間才會(huì)明顯影響到人的司辰節(jié)律的，這方面是目前世界科研的前沿課題，有較多的研究報(bào)告，但是還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)。

3）目前國(guó)內(nèi)有人認(rèn)為是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002標(biāo)準(zhǔn)很早就頒布實(shí)施了，現(xiàn)在是否過(guò)時(shí)?但是，該標(biāo)準(zhǔn)目前依然是國(guó)際包括發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在這方面現(xiàn)行有效的版本。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定都是建立在大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集及分析的基礎(chǔ)上的，而我國(guó)在這方面根本沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的有目的的實(shí)驗(yàn)和研究，輕言標(biāo)準(zhǔn)過(guò)時(shí)是不恰當(dāng)?shù)?，但密切關(guān)注正在修訂中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也是必須的。

4）在普通情況下室內(nèi)只能使用藍(lán)光危害分類在1類及以下的LED照明產(chǎn)品。對(duì)于特殊人群（糖尿病人和光敏藥物影響的人）或者可能處于特殊體位（例如嬰幼兒）能直視LED燈的情況，則應(yīng)該用0類（無(wú)危害）的LED照明產(chǎn)品。

5）為了避免因使用高色溫富藍(lán)光的LED照明產(chǎn)品對(duì)人體健康可能存在的不利影響，室內(nèi)LED照明產(chǎn)品的色溫不宜超過(guò)4000 K，一般顯色指數(shù)應(yīng)達(dá)到80以上。室內(nèi)照明應(yīng)避免使用色溫5000 K及以上的LED照明產(chǎn)品。目前推廣低色溫LED產(chǎn)品在技術(shù)和成本上已經(jīng)完全可行。

6）返璞歸真，模擬自然條件下的光照、光色及變化，是照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和照明設(shè)計(jì)和實(shí)施的最高境界。針對(duì)特殊人群和特殊使用場(chǎng)合，能調(diào)節(jié)出業(yè)已證明的合理的光譜和光色。在這一方面，恰恰是LED照明最有作為的。

[1]GB/T 20145-2006/CIE S009/E∶2002 燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性。

[2]IECEE CTL（國(guó)際電工委員會(huì)-實(shí)驗(yàn)室委員會(huì)）決議：DSH 0744。