摘 要：近年來LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，伴隨而來的是越來越多的大功率LED，這些新光源豐富了人們的生活色彩，同時也給人們帶來了光輻射安全問題。本文首先介紹 了LED的光輻射危害性問題以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；之后介紹了現(xiàn)今處理LED光安全性的幾個難點問題；zui后提出了對LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)化的初步設(shè)想。
一、引言
LED技術(shù)地不斷進步,使得出現(xiàn)在市場上的大功率LED產(chǎn)品日益增多，LED市場正在以令人吃驚的步調(diào)向前發(fā)展。LED的長壽命、小體積和高亮度等特性使 其倍受設(shè)備制造商和用戶 的歡迎。如今，LED已經(jīng)滲透到了大量的應(yīng)用場合，并繼續(xù)保持著飛速發(fā)展的勢頭。例如高亮度的LED已經(jīng)廣泛應(yīng)用于：手機彩屏和液晶屏背光源、汽車尾燈和 車廂內(nèi)部用燈、交通紅綠燈、標(biāo)志牌、電子顯示設(shè)備、便攜式手電筒和玩具等方面。
同時，通過不間斷的研究，制造商在過去幾年中已經(jīng)使得LED的發(fā)光度得到大大提高而其單位成本卻不斷降低，因此LED越來越呈現(xiàn)出作為未來主要的人造光源的潛力，有可能會代替幾乎所有現(xiàn)今存在的其它人造光源。
但是，在LED的功效不 斷增大，亮度不斷提高的同時，過去的LED出射光不會對人體造成危害的時代也一去不復(fù)返了。人們不得不開始關(guān)注LED產(chǎn)品在使用過程中的光輻射安全性問 題，而解決這個問題的zui有效方法就是標(biāo)準(zhǔn)化?？茖W(xué)適用的標(biāo)準(zhǔn)可以使不合格LED產(chǎn)品無處遁形，同時也能為人們安全使用LED產(chǎn)品提供指導(dǎo)，還可對整個 LED產(chǎn)業(yè)起到極大的促進作用。
二、LED的光輻射危害
和其它光源一樣，LED的光輻射理論上也能對人體造成危害。傷害主要發(fā)生在人的眼睛和皮膚，如皮膚和眼睛的光化學(xué)危害、眼睛的近紫外危害、視網(wǎng)膜藍光光化 學(xué)危害、視網(wǎng)膜無晶狀體 光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜熱危害和皮膚熱危害等，而兩者之中更容易受到傷害的是眼睛。此外，LED也能引起眩光危害。眩光就是在視野中由于亮度的分布或范圍不適 宜，或在空間或時間上存在著的亮度對比，以至引起不舒適和降低物體可見度的視覺條件，眩光是評價照明質(zhì)量的zui重要因素之一。
但是LED與高強度，高 方向性的激光光束不同，在現(xiàn)今的實際應(yīng)用場合中能夠?qū)θ搜郛a(chǎn)生直接危害的LED光源幾乎沒有（盡管很多標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對LED的安全性要求做了規(guī)定），所以我們 要關(guān)心的主要是一些光亮度能夠?qū)е氯搜垩；蟮腖ED光源。我們稱這種危害為?；笪：?，具體是指耀眼的光亮使得人眼花繚亂或產(chǎn)生不利的視覺殘留現(xiàn)象的危害， 這是我們用于定義介于眩光危害和直接光化學(xué)危害的中間階段而引入的新概念。曾經(jīng)在夜間行駛的司機可能已經(jīng)注意到LED的交通紅綠燈的亮度看上去很不舒服， 而且已經(jīng)有報告指出一些LED手電筒也能夠?qū)е掠憛挼难；蠛鸵曈X殘留。
可是不幸的是，由于LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，LED應(yīng)用場合的不斷增加，明確 LED的安全性問題并不是一件容易的事。至今沒有起草過專門的LED安全性方面的指導(dǎo)性文件。而且在LED到底應(yīng)該被歸類到激光器類還是非相干光源類這一 問題上也存在爭議。此外，對于如何測試LED的輸出光的問題也存在不同的觀點。那么處理LED的光安全問題的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到何種程度了呢？
三、LED的光安全標(biāo)準(zhǔn)
1、標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)組織
目前，與LED的安全性方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定密切相關(guān)的組織主要有：
1）防非電離輻射委員會(ICNIRP)：
ICNIRP根據(jù)對生物 物理數(shù)據(jù)的評估提供推薦曝光限值，并且出版了非相干光源和激光束的光安全方面的指導(dǎo)方針。對于目前所關(guān)心的LED各個方面的問題，ICNIRP聲明建議對 于LED的安全評估和對應(yīng)測試應(yīng)該遵循非相干光源的指導(dǎo)方針。盡管該聲明并不具有法律效應(yīng)，但是它為開始建立專門的科學(xué)適用的LED光安全性問題方面的標(biāo) 準(zhǔn)提供了一個很好的起點。
2）照明委員會（CIE）
由于LED已經(jīng)在許多特 定場合被廣泛應(yīng)用，而且不斷朝著普通照明領(lǐng)域擴展，CIE在版的CIES009/E:2002標(biāo)準(zhǔn)中對LED的安全性做出了規(guī)定。對LED造成皮膚和 眼睛的光化學(xué)危害、眼睛的近紫外危害、視網(wǎng)膜藍光光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜無晶狀體光化學(xué)危害、視網(wǎng)膜熱危害和皮膚熱危害等危害的曝輻限值做出了規(guī)定，這些曝光 限值是根據(jù)ICNIRP的相應(yīng)指導(dǎo)方針得到的。同時這個標(biāo)準(zhǔn)還提供了參考測試條件，并為評估和控制來自非相干的寬波段光源的光輻射所產(chǎn)生的光生物危害提供 了一個安全等級分類依據(jù)。相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)也已于２００４年由國家電光源檢測中心和浙江大學(xué)三色儀器有限公司負(fù)責(zé)起草完成。
3）電工委員會（IEC）
IEC提供制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括專門處理激光產(chǎn)品安全性的IEC60825系列標(biāo)準(zhǔn)。IEC60825的*部分包括制造業(yè)的*條件的要求，而這個已經(jīng)作為EN60825-1被歐洲采用。IEC60825從1993年的版本開始將LED產(chǎn)品考慮進來。
但是根據(jù)LED的一般應(yīng) 用場合，可知用于評估激光束的測試條件并不適合于LED的評估。過去曾經(jīng)嘗試通過修改測試步驟來解決這一問題，但是不幸的是，標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)，以及一 些國家標(biāo)準(zhǔn)中對此所作出的修改并不一致。如今，測試方法已經(jīng)較符合實際需要，但是關(guān)于更完善的改進意見的討論仍在繼續(xù)進行中。
2、現(xiàn)行的LED光安全標(biāo)準(zhǔn)
1）來源
前文已經(jīng)提及，至今沒有 起草過專門針對LED的有關(guān)光安全性方面的標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)階段對LED光安全性問題的處理主要參考其它適用的的標(biāo)準(zhǔn)，主要有 CIES009/E:2002和IEC60825-1，而對于這兩個標(biāo)準(zhǔn)也沒有涉及的問題，各個地區(qū)各個國家會參考各自的適用標(biāo)準(zhǔn)。
2）指導(dǎo)思想
現(xiàn)行LED光安全標(biāo)準(zhǔn)在 處理LED光安全性問題時的指導(dǎo)思想是：模擬人在LED危害可能性zui大的情況下使用LED的情節(jié)。因為只有在上述情況下LED是安全的，那么我們才能確定 該LED是安全的。例如在IEC60825-1中對于光散射輸出的光源，標(biāo)準(zhǔn)通過評估該光束經(jīng)透鏡會聚之后的危害來確定LED類別。
3）內(nèi)容
現(xiàn)行LED光安全標(biāo)準(zhǔn)一 般主要包括四個方面內(nèi)容：生產(chǎn)制造要求、曝輻限值、產(chǎn)品分類、測試方法。生產(chǎn)制造要求主要針對制造商，如產(chǎn)品標(biāo)簽、檢驗、使用指導(dǎo)、安全防護等方面要求。 曝輻限值一般來源于防非電離輻射委員會(ICNIRP)提供的指導(dǎo)方針，這個隨著人類對光生物機理的認(rèn)識的深入會更加科學(xué)，更加。產(chǎn)品分類是指通 過測試得到產(chǎn)品的光生物化學(xué)作用有效光輸出，從而比較標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的分類依據(jù)確定產(chǎn)品類別，為用戶提供指導(dǎo)。zui后，測試方法是指標(biāo)準(zhǔn)中提出的符合標(biāo)準(zhǔn)要求的 測試方法。這四個方面既互相區(qū)別又互相，例如標(biāo)準(zhǔn)會規(guī)定制造商必須提供產(chǎn)品的類別，那么我們首先就要對產(chǎn)品進行測試，之后又要根據(jù)曝輻限值和分類依據(jù) 明確該產(chǎn)品類別。
4）啟發(fā)
現(xiàn)行LED光安全標(biāo)準(zhǔn)對 我們有二點啟發(fā)：一、學(xué)科交叉。沒有光學(xué)和醫(yī)學(xué)的綜合考慮，就得不到科學(xué)適用的曝輻限值。因此要縮短我國與上在光安全性研究方面的差距，促進學(xué)科交叉 是必由之路。二、沒有永遠的?？v觀各個時期CIE和IEC出版的標(biāo)準(zhǔn)，沒有不斷的修改就沒有如今的CIE和IEC的標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們要發(fā)揮自己的 優(yōu)勢，積極參與到標(biāo)準(zhǔn)化進程中。
四、難點問題
由于實際的應(yīng)用情節(jié)錯綜復(fù)雜，在處理LED光安全性問題中不可避免的存在幾個棘手的問題，例如：
1、極限異常情況的判定
關(guān)于LED照射下引起眼 睛危害的現(xiàn)實可能的zui壞情節(jié)的分析可能會非常復(fù)雜，例如在某些情況下，zui有害的觀察點可能是在離開光源的某個距離處而不是zui近處。例如紅綠燈LED陣列。 在極其靠近的距離觀察，僅有一個LED的輻射光成像在人眼中，而在較遠距離觀察則是所有LED成像。另外一個復(fù)雜性來自于在制造商規(guī)定的極限條件之外使用 LED。
2、表觀光源的確定
現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在測試分析 LED光安全性時一般都會涉及表觀光源的概念。根據(jù)IEC60825-1的定義，表觀光源是指在視網(wǎng)膜上形成zui小影像的實或虛發(fā)光體，如圖3所示。但是實 際情況中的很多光源并不如圖3所示的這么簡單，因此對這些復(fù)雜光源確定表觀光源大小就變得十分棘手。
解鈴還須系鈴人，要在未來的關(guān)于LED的光安全性問題的標(biāo)準(zhǔn)化過程中很好地解決這些難題的*途徑就是對實際情況的深入理解。這既包括對人眼、皮膚組織結(jié)構(gòu)的不斷認(rèn)識，同時也包括對光生物化學(xué)機理的深入認(rèn)識和對實際應(yīng)用場合的充分考慮。
五、LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)化建議
1、盡快建立科學(xué)適用的專門的LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)在對于LED光安全性 方面問題的處理主要是參考IEC60825標(biāo)準(zhǔn)，但是LED的寬光譜和擴散光束輸出特性與激光存在顯著的不同，這明顯不能夠*LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需 求。另外，雖然CIES009/E:2002現(xiàn)在也對LED的光安全性問題做出了規(guī)定，但是LED的特性也不同于傳統(tǒng)的燈具。因此，為了LED產(chǎn)業(yè)的健康 快速發(fā)展，建立專門的針對LED的光安全性標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。
2、如何建立專門的LED光安全性標(biāo)準(zhǔn)
過去在建立光安全性標(biāo)準(zhǔn) 時，往往以被測光源作為中心，一切以被測光源的特性、需要為中心來考慮光安全性問題。例如，對于激光有IEC60825，對于傳統(tǒng)照明燈有 CIES009。而LED是既不同于激光，又不同于傳統(tǒng)照明燈的新興光源，它具有*新型的特性，所以理論上也應(yīng)該以LED為中心重新考慮一份*另類的 標(biāo)準(zhǔn)。但是這一方面會花費大量的人力物；另一方面，由于LED畢竟是一種新興光源，人類對它的認(rèn)識還處于起步階段，認(rèn)識不充分；再一方面，由于LED發(fā)展 得極其迅速，標(biāo)準(zhǔn)也很容易“過期"。
我認(rèn)為在LED光安全性 標(biāo)準(zhǔn)的建立過程中應(yīng)該改變思路，由實際的應(yīng)用場合入手。例如照明場合就從實際照明需要入手，指示場合就考慮實際指示用途需求。這樣做的好處是：可以充分利 用現(xiàn)有資源。因為LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展很大程度上表現(xiàn)在代替激光產(chǎn)品和傳統(tǒng)照明產(chǎn)品在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，而這些應(yīng)用場合我們在過去已經(jīng)有了較深入的理解，而且在 處理這些問題時我們還能夠參考IEC60825和CIES009/E:2002，例如對于代替照明用途的情況我們可以參考CIES009/E:2002， 對于代替激光的場合則可以參考IEC60825
六、結(jié)論
LED光輻射安全性問題 對我們國家既是一個機遇又是一個挑戰(zhàn)。我國是一個發(fā)展中國家，歷史原因使我們與西方發(fā)達國家在傳統(tǒng)項目上存在極大差距，新世紀(jì)我們的主要任務(wù)就是要努力縮 短這一差距，而LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我們提供了一個很好的契機。LED與其它傳統(tǒng)光源不同，它是一種全新的光源，LED光輻射安全性問題也是一個新問題，西 方發(fā)達國家和我們一樣都處于一種探索前進的開始階段，這從至今沒有出現(xiàn)專門針對LED的光安全性標(biāo)準(zhǔn)可見一斑。如果我們能夠在這一方面有所建樹，有所突 破，這對我國在未來LED產(chǎn)業(yè)占據(jù)一席之地具有深遠意義。因此，現(xiàn)階段我們必須加大LED技術(shù)的研究力度；加快推進學(xué)科交叉，加強互動交流，深入研究 光生物動力學(xué)機理；積極參與CIE、IEC等組織的活動。
