LED照明产品蓝光危害的检测分析和富蓝化的分析及建议

上海市照明学会 俞安琪

0 序言

科技的进步使各种照明光源不断涌现，这些光源在丰富照明产品和满足人们使用需求的同时也会因为使用不当而产生对人的危害。例如目前传播得较广的LED（发光二极管固体光源）蓝光危害，其实际情况到底如何？按国际标准测量判定为不会产生蓝光危害的LED照明产品，其“富蓝化”的照明光，对人们的生理将又会产生怎样的影响？ 在LED照明发展到现阶段，我们应该对此有比较深入的研究，以使该行业发展得更健康。

1 蓝光危害的检测及分析

根据LED产品可能存在的蓝光危害，了解市场上LED照明产品蓝光危害的情况，上海市质质量监督检验技术研究院/上海时代之光照明电器检测有限公司对LED照明产品进行了摸底检测，检测情况及相关分析如下：

1）样品来源及组成

（1）样品来源

受测样品数共为 27个，分别来自于：8个样品购于小的非正规商店；5个样品购于大型超市；14个样品是大中型生产企业的试验留样。

（2）样品组成

27个样品中，8个 LED台灯、7个LED射灯、9个LED筒灯、1个LED灯泡和2个LED平板灯。

2）检测目的和依据

目的：检测和评估LED照明产品的视网膜蓝光危害。

依据：检测和分类依据标准是GB/T20145-2006灯和灯系统的光生物安全性。

危害判定依据文件是IECEECTL（国际电工委员会-实验室委员会）决议：DSH0744。

3）蓝光危害等级及相应要求

（1）蓝光危害等级

依据GB/T20145-2006蓝光视网膜危害可分类为：

①无危险（辐亮度≤100W·m-2·s r-1）：无危害类的科学基础是灯对于本标准在极限条件下也不造成任何光生物危害；

②低危险（1类）（辐亮度≤1×104W·m-2·s r-1）：在曝光正常条件限定下，灯不产生危害；

③中危险（2类）（辐亮度≤4×106W·m-2·s r-1）：灯不产生对强光和温度的不适反映的危害；

④高危险（3类）（辐亮度＞4×106W·m-2·s r-1）：灯在更短瞬间造成危害。

（2）相应判定要求

依据IECEE CTL决议 DSH 0744：

①亮度小于10000 cd/m2，且只发出可见光时，不需要按GB/T20145-2006进行危害等级分类，可以归类为无危险等级，可以直接使用。如果亮度大于10000 cd/m2，应按下述②或③的方法处理。

②如果制造商提供了表明灯具的辐亮度不超过GB/T20145-2006规定的无危险类和低危险（1类）的试验报告，认证机构可以接受这样的LED灯具，并认为其在正常情况下不会产生光生物危险。

③如果制造商未提供这样的声称，应该按GB/T20145-2006进行试验，试验结果符合上述②的要求。

（3）依据IEC 62471-2和IEC 60598-1第8版的草案，2类及以上的LED光源和LED灯具没有警告标记不能直接使用。

4）检测数据分析

本次试验对一个产品进行了二个状态下的分析，包括：

对正常使用LED产品的检测数据进行蓝光危害分析；

对可能出现的异常使用状态下的LED产品的检测数据进行蓝光危害分析，即将灯具的前半透明扩散板拆下检测并进行蓝光危害分析；

（1）正常使用状态LED产品的蓝光危害分析

正常使用LED产品的检测数据见表1。

根据表1可见，在正常使用状态下，各类试验样品的试验结论为：在27个样品中，14个样品的蓝光危险属于无危险类，13个样品属于1类危险，无样品属于2类危险。

其中：

LED台灯：8个样品中没有属于2类的LED台灯，正常情况下均能安全使用。

LED射灯：7个样品均属于1类，正常情况下均能安全使用，其中一个样品色温＞100000 K，不属于可以用于照明的白光LED照明产品。

LED筒灯：9个 样品都属于无危害类。

LED球泡灯：1个样品属于1类，正常情况下能安全使用。

LED平板灯：2个 样品都属于无危害类。

（2）异常使用状态LED产品的蓝光危害分析

本次共对11个灯具的前半透明扩散板拆下后进行了检测，检测数据与同一产品正常使用状态的检测数据对比见表2。

检测数据比较分析如下：

表1中的8个台灯样品（1号～8号）中有2个台灯（3号和4号）的前半透明扩散板可以方便地拆卸，对这两个灯具进行了异常使用状态测试，结果未超过1类危险，即使拆卸前半透明扩散板也可安全使用。

表1 正常使用LED产品的检测数据

表2 异常使用和正常使用状态LED产品的检测数据对比表

表1中的9个LED筒灯样品（16号～24号）的前半透明扩散板均可以方便地拆卸，对这9个灯具进行了该种异常使用状态的测试，结果8个未超过1类危险，即使拆卸前半透明扩散板也可安全使用，但有1个灯具达到了2类危险，按相关标准规定应有警告标记，只有加注警告才能使用，但样品上没有任何标记。

测试数据还表明，正常使用状态下（即未拆卸前半透明扩散板）的灯具辐亮度比拆卸后至少低一个数量级，所以扩散板是不能随便拆卸的。

5）蓝光危害的检测结论

本次检测的27个样品中，在正常使用状态下未发现达到2类蓝光危险的情况，在正常使用情况下可安全使用。11个异常使用状态条件下的样品中，有1个样品达到2类危险，如无防护措施可能对人体造成危害。

对于在异常使用状态下达到2类危险的1个样品，分析发现该灯具使用的LED模组的单颗功率为1 W，属于功率型LED封装，所以单位面积内的光输出高，对这类产品应特别关注光源的蓝光危害等级，并对最终产品采取必要的结构防护措施、加贴警告标记。

本次测量了27个样品的色温，其中7个样品的色温远高于6500K，这种LED产品已经超出照明产品使用的白光色温上限，其中蓝光成分已有相当比例，虽然本次检测样品的LED模组功率较小，尚未构成蓝光危害，但已不适合用作一般照明，长期使用将危害人的司辰节律，影响睡眠，造成生物钟紊乱，从而降低人的免疫力。

6）建议

光生物安全（包括蓝光危害）关系到人们的身体健康和安全，规范照明产品这方面指标的国家标准应该是强制性的，但是目前的国家标准是GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》却为推荐性标准，建议将该标准的性质改为强制性，并建议增加到照明灯具CCC认证标准中。

2 “富蓝化”照明光对人们的生理司辰节律的影响

按国际标准测量不会产生蓝光危害的LED照明产品，其“富蓝化”的照明光，对人们的生理将又会产生怎样的影响？

1）照明与人的自然生理司辰节律

人类几百万年的进化过程已经养成了“日出而作，日落而息”的生理习惯，经研究这种生理反映是靠人的司辰视觉细胞提供给大脑信息的。所以每天从早晨到傍晚前，用较高的照明色温来提升人的工作情绪，可以获得较高的工作效率。

但是，目前人们的家庭用灯时间大都是在晚上，所以需要低色温的灯光，以给人们生理上的提示，快接近休息时间了。人的自然生理司辰节律见图1。

本次测量了27个样品的色温，其中7个样品的色温远高于6500K，甚至有＞100000K的，这种LED产品已经超出照明产品使用的白光色温上限，其中蓝光成分已有相当大的比例，虽然本次检测样品的LED模组功率较小，尚未构成蓝光危害，但已不适合用作一般照明。如果长期使用这种照明光，将影响人的司辰节律，影响睡眠，造成生物钟紊乱，从而降低人的免疫力。

根据国内外最新的科学研究，对于易失眠的某些人群，即使是色温范围为5000K～6500K的照明产品，也不完全适合于在晚上使用。

2）质量良好的LED灯和CFL灯（紧凑型荧光灯）光谱测量图对比

图1 人的自然生理司辰节律

图2 LED灯与CFL灯的光谱对比

图2是LED灯与CFL灯的光谱对比图，看图2左边列冷色调灯的光谱对比，LED灯色温低1000 K，在保持光效时才勉强达到显色指数的要求，两种灯的光谱中红色和绿色光的比例差不多，LED灯的蓝色比还比CFL灯略低。

再看右边列暖色调灯的光谱对比，LED灯色温高300K，CFL灯的红色比明显高，但是蓝色比还是LED灯略低。可见，目前的技术水平制造的LED灯只要保持显色指数大于80，色温保持在4500 K以下，其蓝光的成分是不会高于同类的CFL灯的 。

3）目前低档市场光质量差的光谱图

图3是荧光粉配方和覆涂的质量都很差的LED照明产品的光谱图，最明显的特征是色温高达8563K(正常照明的色温最高为6500K)，另外代表红色的R9为-17.8，美国能源之星要求R9的数值要大于零。目前例如虬江路市场的低档LED台灯;应急灯;车摊上安装在电瓶车前灯的光谱基本都是这一类的，这种LED灯是不能用于照明尤其是居家照明、办公照明和商场照明的。这种LED照明产品的存在败坏了LED照明的声誉，也搅乱了LED照明产品的市场。根据2012年10月召开的“中国科协第249次青年科学家论坛”会议及国际新的研究，得出的结论是“富蓝化”的照明将影响人的司辰节律。

图3 荧光粉配方和覆涂的质量都很差的LED照明产品的光

图3荧光粉配方和覆涂的质量都很差的LED照明产品的光谱图，最明显的特征是色温高达8563 K（正常照明的色温最高6500K），另外代表红色的R9为-17.8，美国能源之星要求R9的数值要大于零。目前例如虬江路市场的低档LED台灯；应急灯；车摊上安装在电瓶车前灯的光谱基本都是这一类的，这种LED灯是不能用于照明尤其是居家照明、办公照明和商场照明的。这种LED照明产品的存在败坏了LED照明的声誉，也搅乱了LED照明产品的市场。根据2012年10月召开的“中国科协第249次青年科学家论坛”会议及国际新的研究，得出的结论是富蓝化的照明将影响人的司辰节律。

4）较多的LED照明产品已经显示明显的优势

目前，政府提倡的，经过节能认证的LED照明产品的各项指标已经达到在一些领域取代传统照明产品的优势。例如：

（1）LED筒灯在实现色温3000K，显色指数87.2，各项指标都满足标准要求的前提下光效能可靠达到85lm/w，几乎比采用紧凑型荧光灯的同类筒灯提高一倍。

（2）LED的PAR灯实现色温5000 K～3000K，显色指数85，各项指标都满足标准要求的前提下光效能可靠达到（50～65）lm/w，几乎比采用卤素灯的同类PAR灯提高乐2～3倍。

（3）全配光的LED球泡灯在其空间配光完全达到普通白炽灯配光的前提下，色温3000 K，显色指数87.2，光效能达到85 lm/w。

（4）隧道内采用LED灯具后，利用其优良的调控功能，取得了比采用三基色荧光灯或者HID灯（高强度放电灯）还节能15%～20%的效果，且使用寿命大幅提高，维修工作量大幅下降，人力成本仅为采用传统照明灯具的35%左右。

3 总结论和建议

1）蓝光危害和“富蓝化”的照明影响并不是LED照明产品才有的，之前的某些金卤灯和某些荧光灯早就存在。

2）要正确区分蓝光危害和“富蓝化”的照明影响人的司辰节律这两种不同的情况，蓝光危害是指当蓝光辐亮度达到标准规定的2类或者3类时，会在较短的时间或瞬间对人眼造成的伤害，它所依据的标准是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002，判定的依据是CTL-0744_2009-laser决议。而“富蓝化”的照明对人的生理影响则是润物无声地且要经过数个月甚至几年的时间才会明显影响到人的司辰节律的，这方面是目前世界科研的前沿课题，有较多的研究报告，但是还没有对应的考核标准。

3）目前国内有人认为是GB/T20145-2006/CIES 009/E:2002标准很早就颁布实施了，现在是否过时?但是，该标准目前依然是国际包括发达国家和地区在这方面现行有效的版本。国际标准的制定都是建立在大量的试验数据的采集及分析的基础上的，而我国在这方面根本没有进行过系统的有目的的实验和研究，轻言标准过时是不恰当的，但密切关注正在修订中国际标准也是必须的。

4）在普通情况下室内只能使用蓝光危害分类在1类及以下的LED照明产品。对于特殊人群（糖尿病人和光敏药物影响的人）或者可能处于特殊体位（例如婴幼儿）能直视LED灯的情况，则应该用0类（无危害）的LED照明产品。

5）为了避免因使用高色温富蓝光的LED照明产品对人体健康可能存在的不利影响，室内LED照明产品的色温不宜超过4000 K，一般显色指数应达到80以上。室内照明应避免使用色温5000 K及以上的LED照明产品。目前推广低色温LED产品在技术和成本上已经完全可行。

6）返璞归真，模拟自然条件下的光照、光色及变化，是照明产品设计、制造和照明设计和实施的最高境界。针对特殊人群和特殊使用场合，能调节出业已证明的合理的光谱和光色。在这一方面，恰恰是LED照明最有作为的。

[1]GB/T 20145-2006/CIE S009/E∶2002 灯和灯系统的光生物安全性。

[2]IECEE CTL（国际电工委员会-实验室委员会）决议：DSH 0744。