家喻户晓的LED灯其实已成为继火焰,白炽灯,放电灯后人类所使用的第四代照明光源。它自身有很多优点,比如同样光通量下耗电量是白炽灯的1/10;寿命可达10万小时以上,是普通白炽灯的倍;LED是冷光源,体积小,便于封装以及开发轻薄的发光产品;另外,由于LED本身不含铅,汞等有害物,在生产和使用时对环境也没有污染。因此,LED等得到了非常广泛的应用,不仅市场需求以每年20%的速度增长,产品本身的功率和亮度也在不断增大和提升,它早已不局限于普通室内室外照明了。以下是不同波长的LED的常见应用场景:
也正是由于LED的广泛应用和功率的提升,LED的光安全也受到了重视。一开始IEC组织(国际电工委员会)成立了一个LED照明电器产品workshop,将LED照明电器产品统统整合在一起。经过一段时间的运行和技术更新,形成了目前最具影响力的LED光安全标准:IEC-(灯和灯系统的光生物安全),美国的ANSI/IESNA
RP-27(灯和灯系统光生物学安全的推荐实施规程一般要求)以及国内的GB/T-——其中很多数据和方法都是基于IEC标准的内容。
在GB/T-的标准中,将LED灯分为四类产品:无危险类(RG0),1类危险(RG1),2类危险(RG2),3类危险(RG3)。
无危险类产品(RG0)顾名思义就是在极限条件下的光辐射量对眼睛也没有任何伤害的产品;1类危险(RG1)又被称为低危险产品,也就是在正常曝光下不对眼睛产生伤害,但是超过5分钟的曝光可能会受到紫外辐射危害或者超过s的曝光可能会受到蓝光/红外辐射的伤害;2类危险产品(RG2)又称中度危险产品,意味着曝光10s后会受到红外辐射伤害(可能导致红外白内障)或者比0.25s更长的曝光会造成视网膜损伤;而3类危险(RG3)则为高危险产品,就是更短时间的曝光都有可能造成眼睛损伤。RG0和RG1产品无需标明安全等级,但是RG2产品必须标明“注意!不要长时间注视灯具,可能会对眼睛造成伤害”,RG3则必须标明“警告!不要直视灯具,会引起眼睛伤害”。
标准中说明了影响LED辐射伤害的因素有很多,包括光源的发散角,光源功率,光源辐照度,辐亮度,光谱范围,眼睛在不同波长下的安全阈值等,而且因为不同形状的灯,单颗LED的安装情况以及光线使用的环境情况也会影响辐射伤害,所以对于LED的安全必须通过精密的测量才能计算出光对眼睛和皮肤的具体伤害值,这也是为什么需要专业机构对LED的光安全性能进行评估。
标准中将LED光的危害从四个危害维度进行分类:紫外伤害(又分为光化学紫外和近紫外伤害),视网膜蓝光伤害,视网膜热伤害(可将光的灼烧),红外辐射伤害,虽然计算很复杂,但是通过一些对LED光危害的研究报告,可以总结出一些要点供大家参考:
紫外光
1.对人眼和皮肤的伤害是累积的——也就是持续缓慢照射的辐射伤害就算中途都间歇都会累积起来,所以一定要控制在紫外灯下的暴露时长并且有足够的休息时间;
2.由于紫外灯对人眼的伤害是光化学紫外和近紫外伤害,产品本身的光谱范围也较白光LED更窄,因此在使用紫外灯时可以针对性地佩戴紫外防护镜进行有效防防护,裸露在外的皮肤也要注意遮蔽。以下是紫外灯(非白光LED)的辐照度(产品上会有注明,没有可以找厂商询问)和累计的裸眼/裸露皮肤时设备的最长使用时长的对应表:
蓝光
1.现今大多数照明用白光LED采用蓝光芯片,其直接发出蓝光,蓝光激发YAG黄色荧光粉后,一部分转化成黄光,与蓝光一道合成白光,所以对白色光源的蓝光伤害的评估一直是重点研究课题;
2.蓝光对人眼的危害是因为:一般情况下,感光细胞在接受光子的同时自身会漂白并停止接受光子,直到到达一种“视觉周期”才继续接受光子,但是蓝光的感光细胞并没有这一周期而是持续不断得吸收蓝光,因此大大增加了受伤害的可能性;
3.年龄越低对蓝光越敏感,这也是为什么儿童更需要蓝光防护的主要原因之一;
4.白光LED光源的色温显示了蓝光在其所发出的光中所占的权重比,可以用作一个对光源的蓝光伤害效率进行有效估计的参数,下图是根据亮度/照度和色温的关系来估计白光LED中蓝光的危害等级:
国际上也一致认为,当LED做室内照明使用时,色温~K且显色指数80以上的低色温LED可以放心地在室内使用,但是K以上高色温白光LED对人的生物安全和健康会带来一定危害,对于色温在K以下的室内照明灯具,应该控制眩光,把亮度调到kcd/m2以下;
红外
日常使用的LED照明灯很少会产生红外辐射伤害,红外辐射伤害主要来源于红外LED光源,因此,在使用红外LED时,大家可以对照下表的裸眼操作最长时间谨慎使用——当然,佩戴针对红外的防护镜是最好的选择:
特别注意:
表格里的关于紫外和红外的数据仅作为大家了解辐照度和设备使用时长的关系的参考,实际使用时还是建议进行防护,因为:
1.辐照度是一个不常见的参数,非专业人士无法精确计算,且容易和功率弄混;
2.很多设备为了商业化应用会把具体参数变小或夸大,并且有些产品参数混乱,非专业人士难以区分;
3.大功率LED在实际操作中可能出现意外情况,佩戴防护用具总能防患于未然。