LED光辐射安全与标准化

LED光辐射安全与标准化（图） 摘要近年来LED产业发展迅速，伴随而来的是越来越多的大功率LED产品，这些新光源丰富了人们的 生活色彩，同时也给人们带来了光辐射安全问题。本文首先介绍了 LED的光辐射危害性问题以及相关的国 际标准；之后介绍了现今处理LED光安全性的几个难点问题；最后提出了对LED光安全性标准化的初步 设想。 一、引言 LED技术地不断进步，使得出现在市场上的大功率LED产品日益增多，LED市场正在以令人吃惊的 步调向前发展。LED的长寿命、小体积和高亮度等特性使其倍受设备制造商和用户的欢迎。如今，LED已 经渗透到了大量的应用场合，并继续保持着飞速发展的势头。例如高亮度的LED已经广泛应用于手机彩 屏和背光源、液晶屏背光源、汽车尾灯和车厢内部用灯、交通红绿灯、标志牌、电子显示设备、便携式手 电筒和玩具等方面。 啊必有力炫 7000 11111 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2004 200蟀 2006年 2007年 2008 图1 LED市场预测 同时，通过不间断的研究，制造商在过去几年中已经使得LED的发光度得到大大提高而其单位成本 却不断降低，因此LED越来越呈现出作为未来主要的人造光源的潜力，有可能会代替几乎所有现今存在的 其它人造光源。 但是，在LED的功效不断增大，亮度不断提高的同时，过去的LED出射光不会对人体造成危害的时 代也一去不复返了。人们不得不开始关注LED产品在使用过程中的光辐射安全性问题，而解决这个问题的 最有效方法就是标准化。科学适用的标准可以使不合格LED产品无处遁形，同时也能为人们安全使用LED 产品提供指导，还可对整个LED产业起到极大的促进作用。 二、LED的光辐射危害 和其它光源一样，LED的光辐射理论上也能对人体造成危害。伤害主要发生在人的眼睛和皮肤，如皮 肤和眼睛的光化学危害、眼睛的近紫外危害、视网膜蓝光光化学危害、视网膜无晶状体光化学危害、视网 膜热危害和皮肤热危害等，而两者之中更容易受到伤害的是眼睛。此外，LED也能引起眩光危害。眩光就 是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以至引起不舒适和 降低物体可见度的视觉条件，眩光是评价照明质量的最重要因素之一。 但是LED与高强度，高方向性的激光光束不同，在现今的实际应用场合中能够对人眼产生直接危害的LED 光源几乎没有（尽管很多标准已经对LED的安全性要求做了规定），所以我们要关心的主要是一些光亮度 能够导致人眼眩惑的LED光源。我们称这种危害为眩惑危害，具体是指耀眼的光亮使得人眼花缭乱或产生 不利的视觉残留现象的危害，这是我们用于定义介于眩光危害和直接光化学危害的中间阶段而引入的新概 念。曾经在夜间行驶的司机可能已经注意到LED的交通红绿灯的亮度看上去很不舒服，而且已经有报告指 出一些LED手电筒也能够导致讨厌的眩惑和视觉残留。 图2高亮度白光LED交通灯和手电筒 可是不幸的是，由于LED产业的飞速发展，LED应用场合的不断增加，明确LED的安全性问题并不 是一件容易的事。至今没有起草过专门的LED安全性方面的指导性文件。而且在LED到底应该被归类到 激光器类还是非相干光源类这一问题上也存在争议。此外，对于如何测试LED的输出光的问题也存在不同 的观点。那么处理LED的光安全问题的相关标准发展到何种程度了呢 三、LED的光安全标准 1、标准化相关组织 目前，与LED的安全性方面的相关标准的制定密切相关的组织主要有 1 ）国际防非电离辐射委员会（ICNI RP） ICNIRP根据对生物物理数据的评估提供推荐曝光限值，并且出版了非相干光源和激光束的光安全方 面的指导方针。对于目前所关心的LED各个方面的问题，ICNIRP声明建议对于LED的安全评估和对应 测试应该遵循非相干光源的指导方针。尽管该声明并不具有法律效应，但是它为开始建立专门的科学适用 的LED光安全性问题方面的标准提供了一个很好的起点。 2）国际照明委员会（CIE） 由于LED已经在许多特定场合被广泛应用，而且不断朝着普通照明领域扩展，CIE在最新版的CIE S 009/E2002标准中对LED的安全性做出了规定。对LED造成皮肤和眼睛的光化学危害、眼睛的近紫外危 害、视网膜蓝光光化学危害、视网膜无晶状体光化学危害、视网膜热危害和皮肤热危害等危害的曝辐限值 做出了规定，这些曝光限值是根据ICNIRP的相应指导方针得到的。同时这个标准还提供了参考测试条件, 并为评估和控制来自非相干的宽波段光源的光辐射所产生的光生物危害提供了一个安全等级分类依据。相 应的国家标准也已于2 0 0 4年由国家电光源检测中心和浙江大学三色仪器有限公司负责起草完成。 3）国际电工委员会（IEC） IEC提供制造业标准，包括专门处理激光产品安全性的IEC 60825系列标准。IEC 60825的第一部分包 括制造业的必备条件的要求，而这个已经作为EN 60825-1被欧洲采用o IEC 60825从1993年的版本开始 将LED产品考虑进来。 但是根据LED的一般应用场合，可知用于评估激光束的测试条件并不适合于LED的评估。过去曾经尝 试通过修改测试步骤来解决这一问题，但是不幸的是，国际标准和欧洲标准，以及一些国家标准中对此所 作出的修改并不一致。如今，测试方法已经较符合实际需要，但是关于更完善的改进意见的讨论仍在继续 进行中。 2、现行的LED光安全标准 1）来源 前文已经提及，至今没有起草过专门针对LED的有关光安全性方面的标准，所以现阶段对LED光安全 性问题的处理主要参考其它适用的权威的国际标准，主要有CIE S 009/E2002和IEC 60825-1,而对于这两 个标准也没有涉及的问题，各个地区各个国家会参考各自的适用标准。 2）指导思想 现行LED光安全标准在处理LED光安全性问题时的指导思想是模拟人在LED危害可能性最大的情 况下使用LED的情节。因为只有在上述情况下LED是安全的，那么我们才能确定该LED是安全的。例如 在IEC 60825-1中对于光散射输出的光源，标准通过评估该光束经透镜会聚之后的危害来确定LED类别。 3）内容 现行LED光安全标准一般主要包括四个方面内容生产制造要求、曝辐限值、产品分类、测试方法。 生产制造要求主要针对制造商，如产品标签、检验、使用指导、安全防护等方面要求。曝辐限值一般来源 于国际防非电离辐射委员会（ICNIRP）提供的指导方针，这个随着人类对光生物机理的认识的深入会更加科 学，更加精确。产品分类是指通过测试得到产品的光生物化学作用有效光输出，从而比较标准中规定的分 类依据确定产品类别，为用户提供指导。最后，测试方法是指标准中提出的符合标准要求的测试方法。这 四个方面既互相区别又互相联系，例如标准会规定制造商必须提供产品的类别，那么我们首先就要对产品 进行测试，之后又要根据曝辐限值和分类依据明确该产品类别。 4）启发 现行LED光安全标准对我们有二点启发一、学科交又。没有光学和医学的综合考虑，就得不到科