Введение

Когда свет с длиной волны от 400 до 500 нанометров направляется на сетчатку с высокой интенсивностью в течение длительного периода времени, возникающие фотохимические процессы вызывают необратимое повреждение сетчатки. Светодиодные светильники излучают свет в этом диапазоне длин волн (свет других длин волн вызывает повреждение тканей человека, таких как роговица, хрусталик и кожа). Фотобиологические испытания позволяют производителям светодиодных светильников оценивать безопасность светодиодных светильников и систем. В светотехнической отрасли существуют соответствующие стандарты для ограничения этой части света, такие как EN 62471, IEC 62471 или ANSI/IESNA RP-27. ANSI/IESNA RP-27 (подробнее об ANSI/IESNA) — это первоначальный стандарт фотобиологическая безопасность для осветительных систем в Соединенных Штатах, который мы здесь рассматривать не будем. Стандарт IEC 62471 определяет пределы воздействия, методы измерения и схему классификации для оценки и контроля фотобиологическая безопасность от всех источников оптического излучения, включая светодиоды. Рассматриваются различные биологические опасности, включая воздействие на глаза и кожу. Тестирование на потенциальные фотобиологические риски позволяет производителям светильников оценивать свою продукцию, тем самым обеспечивая покупателям большую уверенность в безопасности товара.

Классификация фотобиологическая безопасность

Фотобиологическая безопасность, согласно определению IEC/EN 62471, подразделяются на множество классов, включая актиническое УФ-излучение кожи и глаз, УФ-излучение типа А для глаз, синее излучение сетчатки, маломощные источники синего света для сетчатки, термическое излучение сетчатки, термическое излучение сетчатки при слабом зрительном воздействии, инфракрасное излучение для глаз и термическое воздействие на кожу, и другие. Требования для каждой категории подробно описаны ниже.

Актиничное ультрафиолетовое излучение представляет опасность для кожи и глаз.

При незащищенном воздействии ультрафиолетового излучения на кожу или глаза предельный уровень применяется к облучению в течение любого 8-часового периода. Воздействие, превышающее 8 часов в течение одного дня, не учитывается. Предельный уровень эффективного облучения составляет 30 Дж/м². Согласно формуле, плотность энергии (Дж/м²) = интенсивность излучения (Вт/м²) × время облучения (с). Следовательно, превышение уровня излучения предельного значения зависит от продолжительности облучения. Для предотвращения повреждения глаз или кожи ультрафиолетовым излучением от широкополосных источников света эффективная спектральная интенсивность излучения (Es) источника света не должна превышать соответствующий уровень. Допустимое время облучения для каждой группы риска уменьшается с увеличением номера классификации группы риска.

Опасность ближнего ультрафиолетового излучения для глаз.

Согласно стандарту IEC 62471, для ультрафиолетового излучения типа А (УФА) в диапазоне длин волн от 315 до 400 нанометров оценка опасности ближнего ультрафиолета для глаз требует расчета взвешенной интенсивности излучения (Euva) с использованием функции взвешивания спектрального отклика глаза на УФА-излучение, как указано в стандарте. При продолжительности облучения менее 1000 секунд суммарное излучение, полученное глазом, не должно превышать 10 000 джоулей на квадратный метр. Различные группы риска имеют разные требования к уровням интенсивности излучения, с соответствующими различиями в допустимом времени облучения. Более высокие классификации групп риска соответствуют более коротким допустимым безопасным периодам облучения.

Опасность синего света для сетчатки (LB и EB)

Для предотвращения фотохимического повреждения сетчатки, вызванного длительным воздействием синего света (Что такое синий свет и как его уменьшить?), стандарт IEC 62471 вводит две концепции (два механизма повреждения): предельно допустимую концентрацию синего света, представляющую опасность для сетчатки, и предельно допустимую концентрацию синего света, представляющую опасность для сетчатки – малый источник. Предельно допустимая концентрация синего света, представляющая опасность для сетчатки, является общей концепцией, а малый источник представляет собой метод оценки в рамках этой концепции. Такой подход соответствует фактическому механизму повреждения, основанному на размере изображения источника света на сетчатке (угол поля зрения). Если угол поля зрения ≥0,011 рад, предельная концентрация относится к предельно допустимой концентрации синего света, представляющей опасность для сетчатки. И наоборот, если угол поля зрения <0,011 рад, источник классифицируется как малый, что требует обращения к последнему пределу. Угол поля зрения рассчитывается на основе диаметра d светоизлучающей поверхности светодиодного чипа/светильника и расстояния l между человеческим глазом и светодиодным чипом (подробнее о светодиодных чипах). На практике испытательные органы для светильников ZGSM определяют предельный уровень облучения только для первого сценария и в конечном итоге присваивают группу риска. Крупные источники света демонстрируют относительно равномерное распределение энергии, поэтому интенсивность света (LB) является более подходящим показателем оценки. Однако небольшие источники света образуют пятна высокой плотности энергии на сетчатке, что представляет больший риск локального повреждения; поэтому предпочтительным показателем оценки является интенсивность излучения (EB).

Термическое воздействие на сетчатку и слабое зрение для сетчатки

Оценка термического повреждения сетчатки и оценка слабого визуального термического повреждения сетчатки являются критериями, указанными в стандарте IEC 62471. Свойства изображения глаза приводят к тому, что падающий свет фокусируется на сетчатке, значительно увеличивая плотность энергии. Если источник света обладает достаточно высокой яркостью (яркость против освещенности), кратковременное воздействие (обычно менее 0,25 секунды, что соответствует длительности рефлекса моргания у человека) может привести к термическим ожогам или даже некрозу фоторецепторных клеток сетчатки. Основное различие между ними заключается в «интенсивности визуального стимула»: оценка термического повреждения сетчатки охватывает весь спектр 380-1400 нм, где соответствующие источники света (такие как светодиоды высокой яркости или лазерные указки) представляют собой выраженный визуальный стимул. Это запускает защитные рефлексы в человеческом глазу, такие как моргание или отведение взгляда, и оценивает риск кратковременных термических ожогов от прямого воздействия таких источников света. Однако категория «опасность теплового излучения для сетчатки» фокусируется на ближнем инфракрасном диапазоне 780-1400 нм в практических инженерных приложениях. Источники в этом диапазоне (например, инфракрасные лампы) создают крайне слабое или даже невидимое визуальное воздействие, что затрудняет активацию защитных рефлексов. Эта категория оценивает риск долговременных термических ожогов от таких «невидимых для человеческого глаза источников света». Стандарт определяет классификацию опасности теплового излучения для сетчатки источника света (освобожден от требований, класс 1, класс 2 или класс 3) путем расчета соответствующей взвешенной по опасности теплового излучения для сетчатки световой интенсивности (LR или LIR) и сравнения ее с пороговыми значениями времени воздействия.

Инфракрасное излучение представляет опасность для глаз.

Предельно допустимые уровни воздействия инфракрасного излучения на глаза в первую очередь касаются вреда, наносимого человеческим глазам инфракрасным спектром в диапазоне 780–3000 нм. Длительное или высокоинтенсивное воздействие инфракрасного излучения в этом диапазоне может вызвать термическое повреждение тканей глаза, таких как роговица, хрусталик и сетчатка, что в тяжелых случаях может привести к ожогам роговицы и катаракте. Следовательно, стандарт EN 62471 устанавливает предельные уровни воздействия инфракрасного излучения (ИК) на глаза в диапазоне длин волн от 780 до 3000 нанометров в течение менее 1000 секунд.

Опасность воздействия высоких температур на кожу

Предельно допустимая концентрация теплового излучения для кожи относится к спектру светового излучения 380–3000 нм. При попадании светового излучения в этом спектре на кожную ткань происходит повышение температуры ткани; чрезмерное излучение может привести к термическим повреждениям, таким как ожоги кожи. Стандарт IEC 62471 применяется исключительно к облучению небольших площадей. Для облучения больших площадей, в связи с его влиянием на теплообмен, состояние здоровья человека и другие факторы, никаких положений не установлено. Воздействие видимого и инфракрасного излучения (380–3000 нм) на кожу должно быть ограничено: 20000/t0,75.

Предельные значения воздействия фотобиологическая безопасность согласно IEC 62471

Стандарт IEC 62471 устанавливает предельные значения фотобиологического воздействия, которым должны соответствовать осветительные приборы, охватывающие опасность актиничного УФ-излучения, опасность ближнего УФ-излучения, опасность синего света для сетчатки, опасность теплового воздействия на сетчатку, опасность инфракрасного излучения и тепловую опасность для кожи. Эти пределы определяются на основе диапазона длин волн (200-3000 нанометров), продолжительности воздействия (от секунд до 8 часов) и категории продукта и предназначены для предотвращения острого или хронического повреждения наружных структур тела человека (кожи, роговицы и хрусталика) и внутренних частей тела (сетчатки) от осветительных приборов. Эти пределы являются основными стандартами для классификации безопасности продукции и испытаний на соответствие, гарантируя, что светодиодные осветительные приборы соответствуют требованиям IEC 62471 до выхода на рынок. Предельные значения для каждого типа опасности описаны ниже.

Предельно допустимая концентрация актиничного ультрафиолетового излучения, представляющая опасность для кожи и глаз.

При продолжительности облучения менее 30 000 секунд (8 часов) предельная эффективная доза облучения составляет 30 Дж/м². Например, для группы риска 0 требуется интенсивность излучения <0,001 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не превышает 30 000 секунд; для группы риска 1 требуется интенсивность излучения <0,003 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не превышает 10 000 секунд; а для группы риска 2 требуется интенсивность излучения <0,03 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не превышает 1000 секунд.

Предельно допустимая концентрация ближнего ультрафиолетового излучения, представляющая опасность для глаз.

При времени облучения менее 1000 секунд суммарное излучение, попадающее в глаза, не должно превышать 10 000 джоулей/квадратный метр. Например, для группы риска 0 требуется интенсивность излучения <10 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не должно превышать 1000 секунд; для группы риска 1 требуется интенсивность излучения <33 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не должно превышать 300 секунд; а для группы риска 2 требуется интенсивность излучения <100 Вт/м², при этом соответствующее время облучения не должно превышать 100 секунд.

Предельно допустимые концентрации синего света, представляющего опасность для сетчатки глаза (LB и EB)

Предельно допустимая концентрация синего света, представляющего опасность для сетчатки глаза, составляет 1 000 000 Дж/м²/ср. Например, для группы риска 0 требуется яркость <100 Вт/м²/ср, при этом соответствующее время воздействия не должно превышать 10 000 секунд; для группы риска 1 — яркость <10 000 Вт/м²/ср, при этом соответствующее время воздействия не должно превышать 100 секунд; а для группы риска 2 — яркость <4 000 000 Вт/м²/ср, при этом соответствующее время воздействия не должно превышать 0,25 секунды. Для небольших источников света предел составляет 100 Дж/м², что, как правило, относится к светодиодным источникам света (светодиоды по сравнению с другими источниками света); продукция ZGSM не подпадает под это ограничение, поэтому дальнейшие пояснения не приводятся.

Слабое зрение при термическом воздействии на сетчатку и слабое зрение при термическом воздействии на сетчатку

Предельно допустимая концентрация теплового излучения, представляющего опасность для сетчатки, составляет 50000/α/t0.25. Время облучения для различных групп риска не должно превышать 10 с для группы риска 0 или 1 и 0,25 с для группы риска 2. Соответствующие требования к интенсивности излучения составляют 28000/α, 28000/α и 71000/α соответственно. Для различных групп риска предельно допустимая концентрация теплового излучения, представляющего опасность для сетчатки, при слабых зрительных стимулах составляет 6000/α, при этом время облучения должно быть <1000 с для группы 0, 100 с для группы 1 и 10 с для группы 2.

Предельные значения опасности воздействия инфракрасного излучения на глаза.

Предельно допустимая концентрация инфракрасного излучения, представляющая опасность для глаз, должна составлять <18000/t0.75. Например, для группы риска 0 требуемая интенсивность излучения составляет <100 Вт/м², при этом соответствующее время воздействия не превышает 1000 с; для группы риска 1 требуемая интенсивность излучения составляет <570 Вт/м², при этом соответствующее время воздействия не превышает 100 с; а для группы риска 2 требуемая интенсивность излучения составляет <3200 Вт/м², при этом соответствующее время воздействия не превышает 10 с.

Таблица предельных значений воздействия фотобиологическая безопасность

Классификация по группам риска светодиодных светильников ZGSM

Для предотвращения фотобиологическая безопасность стандарт EN 62471:2006 определяет соответствующие процедуры измерения и классифицирует потенциальные риски на четыре группы риска (ГР): группа риска 0 (группа, освобожденная от требований), группа риска 1 (группа низкого риска), группа риска 2 (группа умеренного риска) и группа риска 3 (группа высокого риска). После классификации светодиодных светильников (светильников ZGSM LED) по группам риска на основе их потенциальной фотобиологической опасности, эти группы определяют безопасные условия эксплуатации для конкретных светильников и безопасные расстояния, которые необходимо соблюдать, где это применимо. Если испытанный светильник классифицируется как находящийся в группе, освобожденной от требований, или в группе низкого риска (группа риска 1), подробная оценка рабочего места не требуется, поскольку фотобиологическая опасность отсутствует. В соответствии со стандартами ANSI/IESNA RP-27.3 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем — классификация групп риска и маркировка» и 62471-6, эти стандарты также определяют требования к маркировке соответствующих продуктов. Для продукции с низким уровнем риска (RG0, RG1) заметные предупреждающие надписи, как правило, не требуются, за исключением стандартных технических характеристик. Напротив, продукция RG2/RG3 имеет четкие предупреждения, инструкции по использованию и иногда ограничения по установке (например, проекторы и УФ-лампы).

Результаты испытаний светодиодных светильников ZGSM по стандарту IEC 62471

Ниже представлены протоколы испытаний IEC 62471 для уличных фонарей серии 9 компании ZGSM (уличные фонари ZGSM). В сторонней лаборатории были проведены испытания серии ST17 с максимальной мощностью 260 Вт, максимальной цветовой температурой 6500K и 3030 светодиодными чипами. Результаты показывают: Es = 2,31×10⁻⁹ Вт/м², Euva = 7,41×10⁻⁵ Вт/м², LB = 70,6 Вт/м²/ср, EB (не тестировалось), LR = 1,5×10³ Вт/м²/ср, LIR = 0,218 Вт/м²/ср, и EIR = 1,99×10⁻³ Вт/м². Анализ таблицы показывает, что все результаты находятся ниже порогового значения Группы риска 0, что позволяет отнести их к Группе риска 0. Аналогично, тестирование светодиодных чипов 5050 подтвердило, что фотобиологическая безопасность продукта также относится к Группе риска 0. Поскольку другие серии уличных фонарей имеют мощность меньше или равную серии Rifle, все 9 серий уличных фонарей в конечном итоге относятся к Группе риска 0. Результаты испытаний городских фонарей ZGSM указывают на то, что они классифицируются как относящиеся к Группе риска 0. Однако фонари для спортивных площадок были отнесены к Группе риска 2 из-за чрезмерной мощности, вызывающей результаты LB, превышающие 10 000 Вт/м²/ср. Кроме того, классификация Группы риска может меняться, если продукты имеют меньшую мощность, более низкую цветовую температуру (CCT и регулируемое белое освещение) светодиодов для уменьшения синего света или специальные янтарные линзы.

Светодиодные светильники ZGSM

Краткое содержание

В соответствии с международным стандартом IEC 62471, фотобиологическая безопасность светодиодных источников света требует систематической оценки потенциальных опасностей для кожи и глаз (особенно сетчатки) на основе их спектрального излучения. Стандарт строго устанавливает пределы воздействия для различных опасностей в ультрафиолетовом и инфракрасном спектре (200–3000 нм), включая фотохимические опасности ультрафиолетового излучения, опасности синего света для сетчатки (классифицируемые как LB и EB), термические опасности для сетчатки (включая сценарии с низкой зрительной стимуляцией) и инфракрасное излучение с термическими опасностями для кожи. На основе результатов измерений продукция классифицируется на четыре группы риска (RG0–RG3) для определения условий ее безопасного использования. На примере светодиодных светильников марки ZGSM независимые испытания показывают, что ключевые параметры для нескольких серий уличных фонарей и городских светильников, такие как эффективная ультрафиолетовая освещенность (Es), освещенность в ближнем ультрафиолете (Euva) и яркость в синем свете (LB), значительно ниже пределов, установленных стандартом для группы исключений (RG0). Следовательно, они относятся к группе риска 0 (группа исключений), представляя минимальную фотобиологическую опасность для глаз и кожи при нормальных условиях эксплуатации. Однако для некоторых высокоярких и мощных изделий (например, освещения спортивных площадок) уровни излучения синего света могут достигать группы риска 2 (средняя группа риска). Прямой просмотр таких светильников с близкого расстояния представляет значительную опасность для безопасности и требует особой осторожности. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с ZGSM.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные дела

Люди также спрашивают