關(guān)于LED燈具在認(rèn)證檢測(cè)中藍(lán)光危害要求的思考

陳茂凌 張 波

國(guó)家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）（上海 201114）國(guó)家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海 201114）上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司（上海 201114）

0 引言

近幾年，隨著LED照明產(chǎn)品的普及，人們對(duì)藍(lán)光危害已不再陌生。其實(shí)，半個(gè)多世紀(jì)之前就有專家發(fā)現(xiàn)，超過(guò)一定劑量的藍(lán)光照射可能引起視網(wǎng)膜細(xì)胞的損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致視力下降甚至失明。科學(xué)研究表明，藍(lán)光危害還會(huì)抑制人類褪黑色素的分泌，對(duì)睡眠造成一定的影響。因此，在新版的燈具安全標(biāo)準(zhǔn)《燈具 第1部分：一般要求與試驗(yàn)》（GB 7000.1—2015）[1]中，新增的4.24條款——光生物危害的要求，目的也是為了保證LED照明產(chǎn)品的光生物安全，讓用戶能夠放心使用。在實(shí)際對(duì)LED燈具產(chǎn)品進(jìn)行CQC安全認(rèn)證時(shí)，除了少數(shù)有LED顆粒藍(lán)光證書，大部分LED燈具都會(huì)進(jìn)行藍(lán)光隨機(jī)測(cè)試?？紤]到各生產(chǎn)廠燈具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣性，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)不同的產(chǎn)品法規(guī)要求和特點(diǎn)，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)區(qū)別對(duì)待測(cè)試對(duì)象。

1 定義

GB 7000.1—2015標(biāo)準(zhǔn)4.24條款中將光生物危害分為紫外輻射和視網(wǎng)膜藍(lán)光危害這兩條，設(shè)計(jì)使用鹵鎢燈和金屬鹵化物燈的燈具，需要考慮紫外輻射的要求。然而，需要考慮藍(lán)光危害的光源只有LED、金屬鹵化物燈和一些特殊的鹵鎢燈，應(yīng)根據(jù)Application of IEC62471for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires（IEC TR 62778—2014）[2]進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)藍(lán)光測(cè)試流程圖（見(jiàn)圖1），可以了解測(cè)試方法的設(shè)計(jì)思路，初始光源的藍(lán)光危害評(píng)價(jià)值是可以傳遞到LED模組和LED燈具的。

圖1 藍(lán)光測(cè)試流程圖

2 檢測(cè)情況分類

按照IEC TR 62778—2014標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試流程，評(píng)估燈具的藍(lán)光危害時(shí)，如果光源的藍(lán)光危害等級(jí)為無(wú)危險(xiǎn)類（RG0）或低風(fēng)險(xiǎn)類（RG1），則認(rèn)為該光源的數(shù)據(jù)可以直接傳至燈具，不需要再對(duì)燈具進(jìn)行測(cè)試。除非客戶在做燈具安全認(rèn)證的同時(shí)，還在進(jìn)行產(chǎn)品的節(jié)能認(rèn)證（如 LED臺(tái)燈節(jié)能認(rèn)證[3]、LED教室燈具的節(jié)能認(rèn)證[4]），并且節(jié)能認(rèn)證明確要求燈具的藍(lán)光危害為無(wú)危險(xiǎn)類（RG0）的，那么這種情況下就有必要對(duì)整燈再進(jìn)行一次藍(lán)光測(cè)試，以達(dá)到無(wú)危險(xiǎn)類（RG0）的要求。

如果光源的藍(lán)光危害等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)類（RG2），當(dāng)光學(xué)部件不同時(shí)，對(duì)燈具的藍(lán)光危害評(píng)估又分為兩種情況。

（1）若燈具只使用了余弦配光的燈罩，或能判斷該燈具使用了最大光強(qiáng)在基準(zhǔn)軸上的透鏡，則可以直接測(cè)量整燈的藍(lán)光危害，如常見(jiàn)的LED筒燈、LED投光燈等（見(jiàn)圖2）。此種情況下，測(cè)試整燈的藍(lán)光危害如果也是高風(fēng)險(xiǎn)類（RG2），那么需再進(jìn)行配光測(cè)試得出閾值照度Ethr，并按照GB 7000.1—2015標(biāo)準(zhǔn)的要求，在產(chǎn)品的銘牌上增加不可直視光源的符號(hào)，說(shuō)明書里還要寫明燈具的安裝位置能保證不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在小于閾值距離被盯著看。如果整燈為低風(fēng)險(xiǎn)類（RG1），則應(yīng)根據(jù)燈具結(jié)構(gòu)判斷是否需要加貼不可直視光源的符號(hào)。

圖2 最大光強(qiáng)在基準(zhǔn)軸上的燈具

（2）若燈具使用了非余弦配光的燈罩或最大光強(qiáng)不在基準(zhǔn)軸上的透鏡，這種情況下的整燈是不能直接用于測(cè)試的。原因在于目前主流的檢測(cè)手段很難精準(zhǔn)地確定測(cè)試位置，測(cè)試過(guò)程中的角度和距離出現(xiàn)輕微偏差，都會(huì)對(duì)最終測(cè)試結(jié)果帶來(lái)較大影響。此時(shí)，需要測(cè)量燈具配光并計(jì)算Ethr。這種情況比較多見(jiàn)于路燈、隧道燈等（見(jiàn)圖3）。

圖3 最大光強(qiáng)不在基準(zhǔn)軸上的燈具

還有一類比較特殊的燈具——使用了非余弦配光的燈罩，且該透光罩采用膠封或一次性的卡扣等安裝件，拆卸即壞。從結(jié)構(gòu)上看，此類燈具是不可替換光源，如果按照前文所述的測(cè)試流程，先進(jìn)行了LED顆粒的藍(lán)光測(cè)試，結(jié)果是高風(fēng)險(xiǎn)類（RG2），然后再進(jìn)行配光測(cè)試，可能就碰到此種尷尬情形：透光罩無(wú)法復(fù)原進(jìn)行配光測(cè)試，實(shí)測(cè)的燈具最大光強(qiáng)和燈具原本的數(shù)據(jù)有出入。這就需要檢測(cè)人員在測(cè)試之前憑經(jīng)驗(yàn)作出判斷，如果可能出現(xiàn)此類情況，可以先完成燈具的配光測(cè)試，再破壞性地拆除透光罩測(cè)試LED顆粒的藍(lán)光。

3 問(wèn)題分析

3.1 測(cè)試對(duì)象的選擇

目前，在進(jìn)行LED燈具的安全認(rèn)證和節(jié)能認(rèn)證時(shí)，其中的藍(lán)光危害評(píng)估有時(shí)會(huì)存在一定的矛盾：對(duì)于不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的燈具，測(cè)試對(duì)象會(huì)有所不同。按照GB 7000.1—2015的要求，需要先從結(jié)構(gòu)上對(duì)燈具進(jìn)行判斷，如果是非用戶替換光源，先評(píng)估LED顆粒的藍(lán)光危害；如果是不可替換光源，可直接評(píng)估整燈的藍(lán)光危害。但在產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)，通常會(huì)忽略對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的區(qū)分，IEC TR 62778—2014中并未對(duì)燈具的結(jié)構(gòu)分類進(jìn)行說(shuō)明，如果一味地按照測(cè)試流程圖的方法操作，則很多燈具不適用。因此，在實(shí)際檢測(cè)中要區(qū)別對(duì)待，根據(jù)燈具的結(jié)構(gòu)差異具體分析。

3.2 對(duì)部分產(chǎn)品藍(lán)光限值的探討

以LED黑板燈具為例，在檢測(cè)時(shí)可能面臨的窘境：根據(jù)GB 7000.1—2015的要求，從產(chǎn)品安全的角度看，低風(fēng)險(xiǎn)類（RG1）的藍(lán)光危害就可以滿足法規(guī)要求，但目前CQC的節(jié)能認(rèn)證規(guī)則對(duì)LED教室燈具的藍(lán)光危害要求非常嚴(yán)苛，要求必須為無(wú)危險(xiǎn)類（RG0）。

目前，比較常見(jiàn)的LED黑板燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：內(nèi)部為L(zhǎng)ED鋁基板燈條，外面是PBT光學(xué)材料的透光罩，在燈具出光口再搭配一個(gè)反射器等。根據(jù)黑板燈具現(xiàn)場(chǎng)照明的特性，黑板燈在一塊長(zhǎng)4 m、寬1.2 m的黑板上進(jìn)行投射，照度和照度均勻度都有要求。黑板的長(zhǎng)度決定了最多只能安裝3只燈具，而講臺(tái)再加上老師的高度使得燈具安裝的高度不能過(guò)低，因此燈具的光學(xué)材料需要做一些光學(xué)設(shè)計(jì)（類似于圖4）。實(shí)際檢測(cè)中的數(shù)據(jù)表明，燈具制造商要同時(shí)滿足這些要求并不容易，即使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品符合藍(lán)光危害（RG0）的要求，也是以犧牲一部分產(chǎn)品的光學(xué)設(shè)計(jì)為代價(jià)。

圖4 LED黑板燈具配光示例

從用戶的角度看，他們通常傾向于使用藍(lán)光危害更小的產(chǎn)品。有人認(rèn)為，LED臺(tái)燈的節(jié)能認(rèn)證是要求藍(lán)光無(wú)危險(xiǎn)類（RG0），那同樣的要求應(yīng)用在LED教室燈具上肯定也可以的。實(shí)際上，兩者使用的光學(xué)材料不同，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，使用場(chǎng)景也不同，而且LED黑板燈與使用者的距離也幾倍于LED臺(tái)燈。因此，兩類燈具的藍(lán)光危害要求不能簡(jiǎn)單劃等號(hào)，還需要相關(guān)從業(yè)人員的共同努力，在保證使用者光生物安全的前提之下，找到此類燈具光學(xué)設(shè)計(jì)和藍(lán)光危害限值之間的平衡點(diǎn)。

4 測(cè)試數(shù)據(jù)帶來(lái)的思考

文章整理了過(guò)去兩年近300份藍(lán)光隨機(jī)報(bào)告的數(shù)據(jù)，為便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，只選取了其中比較常見(jiàn)的幾類燈珠型號(hào)，戶外燈具使用了帶有配光設(shè)計(jì)的透光罩或透鏡，且刪去部分可調(diào)色溫的燈具數(shù)據(jù)，最終統(tǒng)計(jì)了193批次的藍(lán)光數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。

從表1可以大致看出，目前使用較多的仍為2835系列LED顆粒，其中較高色溫的LED顆粒的藍(lán)光危害相對(duì)更高，戶外LED燈具達(dá)到RG2的比例更高（見(jiàn)圖5、圖6）。戶外燈具的工作場(chǎng)景大都允許較遠(yuǎn)的安全使用距離，而且對(duì)IP防護(hù)等級(jí)的要求更高，要求透光罩耐環(huán)境濕熱的穩(wěn)定性更好，同時(shí)為了追求更高的燈具效能，光學(xué)材料上要求有更高的透過(guò)率。這些需求下的光學(xué)材料通常都不利于降低藍(lán)光危害，進(jìn)而使戶外燈具的藍(lán)光危害極大高于室內(nèi)燈具。

表1 部分LED燈具藍(lán)光測(cè)試數(shù)據(jù)

圖5 部分LED顆粒的藍(lán)光危害等級(jí)分布

圖6 部分LED燈具的藍(lán)光危害等級(jí)分布

不過(guò)，從最近一年的實(shí)測(cè)情況看，LED燈具整體的藍(lán)光危害指數(shù)有較大幅度的下降，這得益于上游LED燈珠生產(chǎn)廠商對(duì)燈具藍(lán)光危害重視程度的加強(qiáng)，以及在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上的改進(jìn)?？傊瑢?duì)終端用戶而言，使用LED燈具是一個(gè)較好的選擇。

另外，光學(xué)材料對(duì)燈具藍(lán)光危害的影響可能會(huì)非常大，甚至遠(yuǎn)大于LED顆粒本身帶來(lái)的影響。以采用乳白罩的室內(nèi)燈具為例，常用的光學(xué)材料有聚碳酸脂（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA），在實(shí)際測(cè)試中此類燈具（如LED筒燈、LED面板燈等）的藍(lán)光危害基本為無(wú)危害類（RG0）。希望今后在標(biāo)準(zhǔn)中可以對(duì)燈具所使用的光學(xué)材料進(jìn)行分類，考慮免除對(duì)使用此類材料燈具的藍(lán)光危害檢測(cè)，由廠家進(jìn)行自我聲稱即可，以避免檢測(cè)機(jī)構(gòu)大量重復(fù)性勞動(dòng)，也能為生產(chǎn)企業(yè)減少檢測(cè)費(fèi)用。

5 總結(jié)

如今，在生活中，LED燈具的使用越來(lái)越普遍，被人們廣泛談起的健康照明、智慧照明中都有其“身影”。雖然藍(lán)光是其必不可少的一部分，但適量的藍(lán)光也是必要的，就連太陽(yáng)光譜中也含有一定的藍(lán)光。相信在未來(lái)，隨著更多專家的研究，人們也不會(huì)再“談藍(lán)色變”。