灯和灯系统的光生物（非激光）检测

灯具及照明系统的光生物安全（非激光光源）检测

引言 随着光源技术的飞速发展，特别是LED光源的广泛应用，其在带来高效节能和设计灵活性的同时，光源发射的光辐射可能对人体（特别是眼睛和皮肤）造成的潜在生物危害也日益受到关注。光生物安全检测旨在评估非激光光源发出的光辐射在正常使用和合理可预见误用条件下，是否会对人眼和皮肤造成短期或长期的损害。这已成为确保照明产品安全性的核心环节之一。

检测的核心目标 光生物安全检测的核心目标是依据国际公认的科学标准，系统性地评估光源或灯具发出的光辐射在以下方面的风险：

1. 急性损伤： 短时间内暴露可能造成的灼伤（视网膜皮肤）。
2. 慢性损伤： 长期暴露可能诱发的眼部病变（如白内障视网膜年龄相关性黄斑变性风险增加）或皮肤损伤（如光老化皮肤癌风险增加）。

核心检测项目详解 检测依据的核心框架是国际电工委员会制定的光辐射安全标准体系（通常指IEC 62471系列及其等效的国家标准）。该标准定义了不同波长范围光辐射可能引发的八类主要危害，并规定了相应的测量方法和安全限值（辐照度或辐亮度限值）。以下是主要的检测项目概述：

1. 光化学紫外危害 (Actinic UV Hazard, 200-400nm)：

   • 危害对象： 皮肤眼睛（角膜晶状体）。
   • 检测原理： 测量光源在200-400nm光谱范围内的有效紫外辐照度 (Effective UV irradiance, EUV)，使用特定的紫外危害作用光谱函数 S(λ) 进行加权计算。
   • 关注点： 评估导致皮肤红斑（晒伤）和眼部光致角膜炎（如电焊弧闪光“雪盲”）的风险。长期暴露增加皮肤癌和白内障风险。

2. 近紫外危害 (UVA Hazard, 315-400nm)：

   • 危害对象： 视网膜（主要针对无晶状体或伪晶状体人群）、皮肤。
   • 检测原理： 测量315-400nm光谱范围内的UVA辐照度。对于视网膜危害评估，需结合具体的视场角要求测量辐亮度。
   • 关注点： 评估对视网膜色素上皮细胞的潜在光化学损伤风险（尤其在无晶状体眼情况下）。也对皮肤光老化和某些光敏反应有贡献。

3. 视网膜蓝光危害 (Retinal Blue Light Hazard, 300-700nm)：

   • 危害对象： 视网膜（光感受器细胞和视网膜色素上皮细胞）。
   • 检测原理： 这是LED时代最受关注的危害类型。测量300-700nm（核心在400-500nm蓝光波段）光谱范围内的蓝光加权辐亮度 (L_B)。使用特定的蓝光危害光谱加权函数 B(λ) 对视网膜辐亮度进行加权计算。
   • 关注点： 评估光化学机制导致的视网膜细胞损伤风险。高亮度光源（如聚光灯投影仪某些高色温LED）和长时间直视是主要风险场景。标准根据加权辐亮度值对光源进行危害等级分类（豁免低危中危高危）。

4. 小光源视网膜蓝光危害 (Blue Light Small Source Hazard)：

   • 危害对象： 视网膜。
   • 检测原理： 当光源在瞳孔平面的成像尺寸小于特定阈值（通常是11毫弧度视场角对应的尺寸）时，对视网膜蓝光加权辐亮度值有额外的评估要求，可能导致更严格的风险等级判定。
   • 关注点： 适用于激光高亮度LED芯片等表观尺寸小的光源，因其光线高度集中，更容易在视网膜上形成高辐照度光斑。

5. 视网膜热危害 (Retinal Thermal Hazard, 380-1400nm)：

   • 危害对象： 视网膜（主要由热效应导致）。
   • 检测原理： 测量380-1400nm（覆盖可见光和红外）光谱范围内的热危害加权辐亮度 (L_R)。使用红外热危害加权函数 R(λ) 对视网膜辐亮度进行加权计算。
   • 关注点： 评估短时间（通常少于10秒）暴露下，因光辐射吸收导致视网膜温度升高而造成的灼伤风险。高强度光源（如舞台灯搜索灯卤素灯）是主要关注对象。评估需考虑暴露时间。

6. 微弱视觉刺激下的视网膜热危害 (Retinal Thermal Hazard for Weakly Stimulating Sources, 780-1400nm)：

   • 危害对象： 视网膜。
   • 检测原理： 针对那些亮度不高不易引起自然避视反应（如眨眼转头）的光源（主要是红外光源），测量780-1400nm光谱范围内的红外辐亮度，同样使用R(λ)函数加权，但评估限值不同。
   • 关注点： 评估长时间凝视不易察觉的红外光源（如某些取暖器工业加热源）导致视网膜缓慢升温的潜在风险。

7. 红外辐射对眼睛的危害 (Infrared Radiation Hazard to the Eye, 780-3000nm)：

   • 危害对象： 眼睛前部组织（角膜虹膜晶状体）。
   • 检测原理： 测量780-3000nm光谱范围内的红外辐照度。
   • 关注点： 评估红外辐射对角膜造成热灼伤以及加速晶状体混浊（白内障）形成的风险。高功率红外光源（如工业加热器白炽灯/卤素灯的红外分量）是主要来源。

8. 皮肤热危害 (Thermal Hazard to Skin, 380-3000nm)：

   • 危害对象： 皮肤。
   • 检测原理： 测量380-3000nm（覆盖可见光和红外）光谱范围内的辐照度。
   • 关注点： 评估高强度光源近距离照射导致皮肤灼伤的风险。更适用于非常靠近皮肤的高功率光源（如舞台追光灯探照灯）。

关键测试条件与方法

• 测量几何： 严格按照标准要求设定测量距离视场角孔径大小（对应人眼瞳孔尺寸）。辐照度通常在距光源一定距离（如200mm或制造商宣称的最小距离）处测量；辐亮度通常在特定视场角（如11毫弧度或100毫弧度）下测量光源的表观亮度。
• 光谱测量： 使用经过校准的光谱辐射计精确测量光源的相对光谱功率分布 (SPD)。
• 加权计算： 将测量的光谱数据与相应危害的作用光谱加权函数进行积分计算，得到加权辐照度或加权辐亮度值。
• 分类依据： 将计算得到的加权值与标准规定的安全限值进行对比，判定光源在八类危害中的风险等级。
• 状态设置： 测试应在光源达到稳定状态（通常是点亮30分钟后的热稳定状态）下进行，并考虑所有正常工作模式和可合理预见的异常模式（如调光到最大亮度）。
• 样品准备： 灯具通常按照制造商说明安装，带透镜或防护罩的光源应在其完整装配状态下测试。
• 环境条件： 通常在可控的实验室环境温度下进行。

检测报告与结果应用 全面的检测报告应清晰呈现：

• 被测光源/灯具的详细描述（型号光谱特性图等）。
• 各项危害参数的测量结果（加权辐照度或辐亮度）。
• 依据标准判定的各危害等级。
• 测量条件（距离视场角测量设备等）的详细说明。

检测结果直接用于：

• 产品安全认证： 证明产品符合光生物安全要求，是许多市场准入（如CEIECEE CB等）的关键组成部分。
• 风险评估与标签： 根据危害等级，制造商需在产品上提供必要的警告标识（例如，不可直视高亮度光源的警示图标）和使用说明（如最小安全距离）。
• 产品设计与改进： 指导设计人员选择合适的光源光学器件（透镜扩散板）安装结构和防护措施（如格栅遮光罩）以降低光生物安全风险。
• 用户安全指南： 为消费者和专业用户提供安全使用信息。

结论 光生物安全检测是保障照明产品使用者健康安全不可或缺的科学评估手段。通过对光源发出的光辐射在紫外可见光和红外波段进行精确的光谱测量和基于国际标准的危害加权计算，系统性地识别和量化潜在的视网膜损伤皮肤损伤以及热危害风险。制造商检测机构和监管方都应高度重视此项检测，确保投放市场的照明产品在正常使用条件下不会对人眼和皮肤造成不可接受的光生物安全风险。随着光源技术和应用场景的不断发展，相关的检测标准和方法也需持续更新和完善。建议对光源产品进行周期性检测或评估，特别是在设计变更或材料更换后。