侯晓妮 孙登峰 张云嫦 孙嗣旸 钱杉杉 乔倩

摘 要：针对我国室内常用的LED灯及荧光灯可能存在光生物安全问题，从市场上随机选取5个品牌4～13 W的灯共计36只，依据GB/T 20145——2006 《灯和灯系统的光生物安全》分别测量每只灯的实际色温、蓝色比、光生物安全评价参量，并对其光生物安全进行评价。结果显示：标称色温与实测色温差异较大，且普遍存在，最大可达1 071 K；36只灯中存在光生物安全问题的灯有4只，其危害主要为蓝光小光源危害或蓝光视网膜危害。对此，重点分析室内用灯蓝光危害与亮度和蓝色比的关系，研究表明：应用实测亮度与亮度限量值评估蓝光危害的结果与标准方法基本一致；高色温室内用灯往往具有较高的亮度和蓝色比，存在光生物安全危害的可能性更大。因此，建议加强对室内用灯色温的监督管理，并需对高色温室内用灯的光生物安全进行评价，以确保室内用灯的光生物安全。

关键词：荧光灯；LED灯；光生物安全；蓝光危害；蓝光小光源

文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）09-0021-06

0 引 言

室内用灯往往根据居民个人喜好随意选择和设计，使得室内光污染对人的生理和心理产生的负面影响更具隐蔽性和长期性。近年来，人们为了追求节能特性，室内用灯常常采用LED灯和荧光灯[1-4]，并以LED灯为主。然而，LED灯及荧光灯的光生物安全问题受到了广泛关注[5-8]。尤其是LED灯被认为普遍存在蓝光危害[9-11]。眼睛长时间直视存在蓝光危害的室内用灯后可能引起视网膜的光化学损伤，产生大量具有细胞毒性的自由基，破坏细胞正常生长。除蓝光危害外，室内用灯还可能对人体皮肤和眼睛造成光化学紫外危害、近紫外危害、视网膜热危害、眼睛的红外危害以及皮肤热危害等生物安全问题[12]。因此，室内用灯的光生物安全问题应该属于室内环境光污染研究的重要内容。

目前国内外研究者主要围绕LED蓝光危害进行了评价和实验，且由于研究目的的差异，所测灯及灯系统具有光生物安全的比例迥异，且不能体现室内用灯的特点。

为了解室内用灯的光生物安全现状，并提出可行的室内用灯选择措施，本研究根据室内用灯的特点，从市场上随机选取了5个品牌4～13 W的灯共计36只，希望按照GB/T 20145——2006 《灯和灯系统的光生物安全》[12]的测量方法和评价依据对每只灯的实际色温、蓝色比、光生物安全评价参量进行测量和评价，并对室内用灯的主要生物安全问题进行关键因素分析，探讨其简易评价方法和室内用灯选择方法。以期为相关科研人员的研究工作和居民用灯选择提供建议和参考。

1 实验部分

1.1 样 品

标称功率为4，5，6，10，12，13 W，品牌为普通品牌A、普通品牌B、知名品牌A、知名品牌B和知名品牌C的荧光灯和LED灯共计36只。所有样品均从灯具市场随机选取，尽量保证每个品牌选取的样品包含每个标称功率。

1.2 实验装置

光辐射安全测试系统采用杭州远方的OST-300，OST-300系统包括了灯和灯系统的辐射安全测试硬件和软件评定两部分。其中，硬件部分如图1所示。

1.3 实验方法

为防止杂散光的干扰，所有实验操作均在暗室进行。

首先，分别对仪器系统的光谱、照度、亮度进行定标：将紫外光辐射标准灯和可见-红外光辐射标准灯先后对准导轨中心位置，调好距离，点亮灯，稳定30 min，待灯稳定后，在软件操作界面进行光谱定标，定标完成后保存数据退出。参照上述步骤，再先后采用光辐射强度标准灯和标准亮度源分别对照度和亮度进行定标。

定标完成之后，使用样品灯替换标准灯，对准导轨中心位置，点亮灯并稳定30 min。待灯稳定后，将灯移至500 Lx处，进行距离测试。然后通过仪器操作系統进行光谱和辐亮度测试，得到测量结果。

1.4 危害评价方法

参照GB/T 20145——2006，所有测量结果按表1和表2进行计算，并依据其规定的限值进行光生物完全评价。

2 结果与讨论

2.1 典型室内用灯的测量结果与光生物安全评价

以普通品牌A的灯丝型全周光LED灯泡为例，按照前述实验方法进行测量，该灯的标称功率为4 W，标称色温为2 700 K。图2为该灯在200～1 650 nm范围内的归一化光谱图，该图显示该灯的峰值波长为610 nm，相关光谱主要集中在417～820 nm范围内，光谱中蓝色比为71.8%。表3为该灯在3个视场角下的加权辐亮度的测量值及其对应的限值，可以看出，3个市场角下LB视网膜蓝光危害和LR视网膜热危害的测量值均小于限值，表明该灯的辐亮度对于视网膜的蓝光危害和热危害在GB/T 20145——2006可接受范围。

表4列出了光化学紫外危害、蓝光小光源、眼睛的近紫外危害、眼睛的红外辐射危害、皮肤热危害、视网膜蓝光危害、视网膜热危害以及视网膜热微弱危害的测试结果。测试结果显示：光化学紫外危害的时间不小于8 h，即正常情况下8 h曝辐中该灯不会造成化学紫外危害。同样，在1 000 s 内不会造成眼睛近紫外危害和红外辐射危害，在10 000 s内不会造成视网膜蓝光危害，在10 s内不会造成视网膜热危害，而对于皮肤热危害，由于人体受热刺激之后存在回避反应，所以不考虑辐照时间大于10 s后还会造成皮肤热危害的情况。

结合表3和表4的测量结果，根据GB/T 20145——2006对连续灯的分类要求进行综合分析，确定该灯属于无危险类。

2.2 光生物安全测试结果分析

随机选取了市场上不同功率、有代表性的5种品牌灯具，对其进行光生物安全测试，测试结果列于表5。基于大多室内用灯的实际情况，所选灯的标称功率在4～13 W，标称色温在2 700～6 500 K，灯类型包括LED灯和荧光灯。可以看出：实测色温与标称色温相差100 K以上的灯共15只，占所有灯的41.67%；色温相差最大的为普通品牌B、标称功率12 W、标称色温6 500 K的灯，色温相差1 071 K。由此可见，市场上无论是普通品牌还是知名品牌的灯，标称色温均不准确。

36只灯的光生物安全评价参量ES、EB、EUVA、EIR、EH、LB、LR、LIR详见表5，结果显示，其中属于1类危险的灯为3只，2类危险的灯为1只，这4只灯均为普通品牌，主要危害为蓝光小光源或视网膜蓝光危害，它们的标称色温均为6 500 K，实测色温分别为6 493，6 527，6 604，7 571 K。这可能是因为400～500 nm蓝光波段光源的辐亮度过高导致[9]。同时，其他普通品牌灯及全部被测知名品牌灯均为无危险类。可见目前市场上大多数室内用灯均无光生物安全危害，仅少数高色温灯可能具有光生物安全危害。

2.4 室内用灯蓝光危害与蓝色比

根据光生物安全标准GB/T 20145——2006，光源的蓝光危害可以用蓝光加权辐亮度、蓝光加权辐照度和曝辐时间来表征。可见，在相同辐照时间下，蓝光危害的大小与室内用灯在400～500 nm蓝光波段的辐亮度绝对值大小有直接关系。本研究测得室内用灯的光谱图为归一化光谱图，与图2比较发现，具有蓝光危害的室内用灯的光谱图（图4）中，在400～500 nm的蓝光波段的相对光谱含量较高，即这些具有蓝光危害的室内用灯的光谱中往往具有较高的蓝色比。这可能是因为高蓝色比是实现高亮度的重要途径。

对表5中各室内用灯的蓝色比与色温进行相关分析（见图5），从趋势上可以看出，色温高的室内用灯蓝色比往往也更高。本研究也显示室内用灯色温在6 500 K及以上时，出现蓝光危害可能性更高。由此可见，在选择室内用灯时，应当避免选择高色温光源。部分学者建议室内用灯的色温不宜超过4 500 K[13]。

3 结束语

本研究参照GB/T 20145——2006对5种品牌共计36只室内用灯进行了光生物安全测试和评价。结果显示市场上大多室内用灯是光生物安全的，但仍有部分高色温室内用灯存在蓝光危害，即视网膜蓝光危害和蓝光小光源危害。通过对室内用灯的蓝光危害与亮度进行分析，表明采用实测亮度与亮度上限比较的方法可以较好地评估室内用灯的蓝光危害。通过对室内用灯的蓝光危害与蓝色比（及色温）进行分析，表明具有蓝光危害的室内用灯往往具有较高的蓝色比和色温。基于此，建议室内用灯不要一味追求高亮度，并尽量不要选用高色温灯。鉴于市售室内用灯色温标称值与实测值相差较大，不利于据此判断室内用灯的光生物安全性，为了保护室内光环境安全，建议加强对室内用灯的色温的监督管理，在具备条件的情况下，应当依据国家标准对市售室内用灯的光生物安全性进行测试和评价。

参考文献

[1] 吴晓晨，蔡喆，彭振坚，等. 灯和灯系统的光生物安全性检测问题分析[J]. 信息技术与标准化，2010（7）：70-71.

[2] 俞安琪，许建兴. LED灯具在教室照明中的优势及应用[J].光源与照明，2016（1）：42-45.

[3] 严永红，关杨，刘想德，等. 教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响[J]. 土木建筑与环境工程，2010（4）：85-89.

[4] 梁佩瑩，蔡忠岳，陈培宏，等. 教室灯光智能控制系统的设计[J]. 电子测量技术，2014，37（9）：83-87.

[5] Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires： IEC/TR 62778—2014[S]. aeneva： International Electrotechnical Commission，2014.

[6] 刘磊. LED灯具蓝光危害测试[J]. 信息技术与标准化，2014（11）：32-35.

[7] 孔强强，宋鹏，王美霞，等. LED灯具的光生物安全测试与分析[J]. 中国照明电器，2014（10）：38-42.

[8] 顾芳波，朱腾飞，钱枫，等. 室内LED射灯光生物安全分析[J]. 中国计量学院学报，2014，25（3）：332-336.

[9] 刘婕，庄晓波，要华，等. 光源蓝光危害的测试与评估[J].照明工程学报，2013（24）：45-50.

[10] 饶丰，吴晓程，王雅静，等. 用亮度和色温测算LED蓝光危害[J]. 科学技术与工程，2014，14（32）：121-123.

[11] 陈志忠. LED照明产品蓝光危害的分析与测试[J]. 中国照明电器，2013（12）：40-43.

[12] 灯和灯系统的光生物安全性：GB/T 20145—2006[S]. 北京：中国标准出版社，2006.

[13] 胡静慧，傅啸琪. 谈LED照明蓝光危害与富蓝化光环境[J].中国照明电器，2013（11）：9-11.

（编辑：徐柳）