LED照明產品藍光危害的檢測分析和富藍化的分析及建議

上海市照明學會 俞安琪

0 序言

科技的進步使各種照明光源不斷涌現，這些光源在豐富照明產品和滿足人們使用需求的同時也會因為使用不當而產生對人的危害。例如目前傳播得較廣的LED（發光二極管固體光源）藍光危害，其實際情況到底如何？按國際標準測量判定為不會產生藍光危害的LED照明產品，其“富藍化”的照明光，對人們的生理將又會產生怎樣的影響？ 在LED照明發展到現階段，我們應該對此有比較深入的研究，以使該行業發展得更健康。

1 藍光危害的檢測及分析

根據LED產品可能存在的藍光危害，了解市場上LED照明產品藍光危害的情況，上海市質質量監督檢驗技術研究院/上海時代之光照明電器檢測有限公司對LED照明產品進行了摸底檢測，檢測情況及相關分析如下：

1）樣品來源及組成

（1）樣品來源

受測樣品數共為 27個，分別來自于：8個樣品購于小的非正規商店；5個樣品購于大型超市；14個樣品是大中型生產企業的試驗留樣。

（2）樣品組成

27個樣品中，8個 LED臺燈、7個LED射燈、9個LED筒燈、1個LED燈泡和2個LED平板燈。

2）檢測目的和依據

目的：檢測和評估LED照明產品的視網膜藍光危害。

依據：檢測和分類依據標準是GB/T20145-2006燈和燈系統的光生物安全性。

危害判定依據文件是IECEECTL（國際電工委員會-實驗室委員會）決議：DSH0744。

3）藍光危害等級及相應要求

（1）藍光危害等級

依據GB/T20145-2006藍光視網膜危害可分類為：

①無危險（輻亮度≤100W·m-2·s r-1）：無危害類的科學基礎是燈對于本標準在極限條件下也不造成任何光生物危害；

②低危險（1類）（輻亮度≤1×104W·m-2·s r-1）：在曝光正常條件限定下，燈不產生危害；

③中危險（2類）（輻亮度≤4×106W·m-2·s r-1）：燈不產生對強光和溫度的不適反映的危害；

④高危險（3類）（輻亮度＞4×106W·m-2·s r-1）：燈在更短瞬間造成危害。

（2）相應判定要求

依據IECEE CTL決議 DSH 0744：

①亮度小于10000 cd/m2，且只發出可見光時，不需要按GB/T20145-2006進行危害等級分類，可以歸類為無危險等級，可以直接使用。如果亮度大于10000 cd/m2，應按下述②或③的方法處理。

②如果制造商提供了表明燈具的輻亮度不超過GB/T20145-2006規定的無危險類和低危險（1類）的試驗報告，認證機構可以接受這樣的LED燈具，并認為其在正常情況下不會產生光生物危險。

③如果制造商未提供這樣的聲稱，應該按GB/T20145-2006進行試驗，試驗結果符合上述②的要求。

（3）依據IEC 62471-2和IEC 60598-1第8版的草案，2類及以上的LED光源和LED燈具沒有警告標記不能直接使用。

4）檢測數據分析

本次試驗對一個產品進行了二個狀態下的分析，包括：

對正常使用LED產品的檢測數據進行藍光危害分析；

對可能出現的異常使用狀態下的LED產品的檢測數據進行藍光危害分析，即將燈具的前半透明擴散板拆下檢測并進行藍光危害分析；

（1）正常使用狀態LED產品的藍光危害分析

正常使用LED產品的檢測數據見表1。

根據表1可見，在正常使用狀態下，各類試驗樣品的試驗結論為：在27個樣品中，14個樣品的藍光危險屬于無危險類，13個樣品屬于1類危險，無樣品屬于2類危險。

其中：

LED臺燈：8個樣品中沒有屬于2類的LED臺燈，正常情況下均能安全使用。

LED射燈：7個樣品均屬于1類，正常情況下均能安全使用，其中一個樣品色溫＞100000 K，不屬于可以用于照明的白光LED照明產品。

LED筒燈：9個 樣品都屬于無危害類。

LED球泡燈：1個樣品屬于1類，正常情況下能安全使用。

LED平板燈：2個 樣品都屬于無危害類。

（2）異常使用狀態LED產品的藍光危害分析

本次共對11個燈具的前半透明擴散板拆下后進行了檢測，檢測數據與同一產品正常使用狀態的檢測數據對比見表2。

檢測數據比較分析如下：

表1中的8個臺燈樣品（1號～8號）中有2個臺燈（3號和4號）的前半透明擴散板可以方便地拆卸，對這兩個燈具進行了異常使用狀態測試，結果未超過1類危險，即使拆卸前半透明擴散板也可安全使用。

表1 正常使用LED產品的檢測數據

表2 異常使用和正常使用狀態LED產品的檢測數據對比表

表1中的9個LED筒燈樣品（16號～24號）的前半透明擴散板均可以方便地拆卸，對這9個燈具進行了該種異常使用狀態的測試，結果8個未超過1類危險，即使拆卸前半透明擴散板也可安全使用，但有1個燈具達到了2類危險，按相關標準規定應有警告標記，只有加注警告才能使用，但樣品上沒有任何標記。

測試數據還表明，正常使用狀態下（即未拆卸前半透明擴散板）的燈具輻亮度比拆卸后至少低一個數量級，所以擴散板是不能隨便拆卸的。

5）藍光危害的檢測結論

本次檢測的27個樣品中，在正常使用狀態下未發現達到2類藍光危險的情況，在正常使用情況下可安全使用。11個異常使用狀態條件下的樣品中，有1個樣品達到2類危險，如無防護措施可能對人體造成危害。

對于在異常使用狀態下達到2類危險的1個樣品，分析發現該燈具使用的LED模組的單顆功率為1 W，屬于功率型LED封裝，所以單位面積內的光輸出高，對這類產品應特別關注光源的藍光危害等級，并對最終產品采取必要的結構防護措施、加貼警告標記。

本次測量了27個樣品的色溫，其中7個樣品的色溫遠高于6500K，這種LED產品已經超出照明產品使用的白光色溫上限，其中藍光成分已有相當比例，雖然本次檢測樣品的LED模組功率較小，尚未構成藍光危害，但已不適合用作一般照明，長期使用將危害人的司辰節律，影響睡眠，造成生物鐘紊亂，從而降低人的免疫力。

6）建議

光生物安全（包括藍光危害）關系到人們的身體健康和安全，規范照明產品這方面指標的國家標準應該是強制性的，但是目前的國家標準是GB/T 20145-2006《燈和燈系統的光生物安全性》卻為推薦性標準，建議將該標準的性質改為強制性，并建議增加到照明燈具CCC認證標準中。

2 “富藍化”照明光對人們的生理司辰節律的影響

按國際標準測量不會產生藍光危害的LED照明產品，其“富藍化”的照明光，對人們的生理將又會產生怎樣的影響？

1）照明與人的自然生理司辰節律

人類幾百萬年的進化過程已經養成了“日出而作，日落而息”的生理習慣，經研究這種生理反映是靠人的司辰視覺細胞提供給大腦信息的。所以每天從早晨到傍晚前，用較高的照明色溫來提升人的工作情緒，可以獲得較高的工作效率。

但是，目前人們的家庭用燈時間大都是在晚上，所以需要低色溫的燈光，以給人們生理上的提示，快接近休息時間了。人的自然生理司辰節律見圖1。

本次測量了27個樣品的色溫，其中7個樣品的色溫遠高于6500K，甚至有＞100000K的，這種LED產品已經超出照明產品使用的白光色溫上限，其中藍光成分已有相當大的比例，雖然本次檢測樣品的LED模組功率較小，尚未構成藍光危害，但已不適合用作一般照明。如果長期使用這種照明光，將影響人的司辰節律，影響睡眠，造成生物鐘紊亂，從而降低人的免疫力。

根據國內外最新的科學研究，對于易失眠的某些人群，即使是色溫范圍為5000K～6500K的照明產品，也不完全適合于在晚上使用。

2）質量良好的LED燈和CFL燈（緊湊型熒光燈）光譜測量圖對比

圖1 人的自然生理司辰節律

圖2 LED燈與CFL燈的光譜對比

圖2是LED燈與CFL燈的光譜對比圖，看圖2左邊列冷色調燈的光譜對比，LED燈色溫低1000 K，在保持光效時才勉強達到顯色指數的要求，兩種燈的光譜中紅色和綠色光的比例差不多，LED燈的藍色比還比CFL燈略低。

再看右邊列暖色調燈的光譜對比，LED燈色溫高300K，CFL燈的紅色比明顯高，但是藍色比還是LED燈略低。可見，目前的技術水平制造的LED燈只要保持顯色指數大于80，色溫保持在4500 K以下，其藍光的成分是不會高于同類的CFL燈的 。

3）目前低檔市場光質量差的光譜圖

圖3是熒光粉配方和覆涂的質量都很差的LED照明產品的光譜圖，最明顯的特征是色溫高達8563K(正常照明的色溫最高為6500K)，另外代表紅色的R9為-17.8，美國能源之星要求R9的數值要大于零。目前例如虬江路市場的低檔LED臺燈;應急燈;車攤上安裝在電瓶車前燈的光譜基本都是這一類的，這種LED燈是不能用于照明尤其是居家照明、辦公照明和商場照明的。這種LED照明產品的存在敗壞了LED照明的聲譽，也攪亂了LED照明產品的市場。根據2012年10月召開的“中國科協第249次青年科學家論壇”會議及國際新的研究，得出的結論是“富藍化”的照明將影響人的司辰節律。

圖3 熒光粉配方和覆涂的質量都很差的LED照明產品的光

圖3熒光粉配方和覆涂的質量都很差的LED照明產品的光譜圖，最明顯的特征是色溫高達8563 K（正常照明的色溫最高6500K），另外代表紅色的R9為-17.8，美國能源之星要求R9的數值要大于零。目前例如虬江路市場的低檔LED臺燈；應急燈；車攤上安裝在電瓶車前燈的光譜基本都是這一類的，這種LED燈是不能用于照明尤其是居家照明、辦公照明和商場照明的。這種LED照明產品的存在敗壞了LED照明的聲譽，也攪亂了LED照明產品的市場。根據2012年10月召開的“中國科協第249次青年科學家論壇”會議及國際新的研究，得出的結論是富藍化的照明將影響人的司辰節律。

4）較多的LED照明產品已經顯示明顯的優勢

目前，政府提倡的，經過節能認證的LED照明產品的各項指標已經達到在一些領域取代傳統照明產品的優勢。例如：

（1）LED筒燈在實現色溫3000K，顯色指數87.2，各項指標都滿足標準要求的前提下光效能可靠達到85lm/w，幾乎比采用緊湊型熒光燈的同類筒燈提高一倍。

（2）LED的PAR燈實現色溫5000 K～3000K，顯色指數85，各項指標都滿足標準要求的前提下光效能可靠達到（50～65）lm/w，幾乎比采用鹵素燈的同類PAR燈提高樂2～3倍。

（3）全配光的LED球泡燈在其空間配光完全達到普通白熾燈配光的前提下，色溫3000 K，顯色指數87.2，光效能達到85 lm/w。

（4）隧道內采用LED燈具后，利用其優良的調控功能，取得了比采用三基色熒光燈或者HID燈（高強度放電燈）還節能15%～20%的效果，且使用壽命大幅提高，維修工作量大幅下降，人力成本僅為采用傳統照明燈具的35%左右。

3 總結論和建議

1）藍光危害和“富藍化”的照明影響并不是LED照明產品才有的，之前的某些金鹵燈和某些熒光燈早就存在。

2）要正確區分藍光危害和“富藍化”的照明影響人的司辰節律這兩種不同的情況，藍光危害是指當藍光輻亮度達到標準規定的2類或者3類時，會在較短的時間或瞬間對人眼造成的傷害，它所依據的標準是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002，判定的依據是CTL-0744_2009-laser決議。而“富藍化”的照明對人的生理影響則是潤物無聲地且要經過數個月甚至幾年的時間才會明顯影響到人的司辰節律的，這方面是目前世界科研的前沿課題，有較多的研究報告，但是還沒有對應的考核標準。

3）目前國內有人認為是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002標準很早就頒布實施了，現在是否過時?但是，該標準目前依然是國際包括發達國家和地區在這方面現行有效的版本。國際標準的制定都是建立在大量的試驗數據的采集及分析的基礎上的，而我國在這方面根本沒有進行過系統的有目的的實驗和研究，輕言標準過時是不恰當的，但密切關注正在修訂中國際標準也是必須的。

4）在普通情況下室內只能使用藍光危害分類在1類及以下的LED照明產品。對于特殊人群（糖尿病人和光敏藥物影響的人）或者可能處于特殊體位（例如嬰幼兒）能直視LED燈的情況，則應該用0類（無危害）的LED照明產品。

5）為了避免因使用高色溫富藍光的LED照明產品對人體健康可能存在的不利影響，室內LED照明產品的色溫不宜超過4000 K，一般顯色指數應達到80以上。室內照明應避免使用色溫5000 K及以上的LED照明產品。目前推廣低色溫LED產品在技術和成本上已經完全可行。

6）返璞歸真，模擬自然條件下的光照、光色及變化，是照明產品設計、制造和照明設計和實施的最高境界。針對特殊人群和特殊使用場合，能調節出業已證明的合理的光譜和光色。在這一方面，恰恰是LED照明最有作為的。

[1]GB/T 20145-2006/CIE S009/E∶2002 燈和燈系統的光生物安全性。

[2]IECEE CTL（國際電工委員會-實驗室委員會）決議：DSH 0744。