手持式電動工具中LED光源的藍光危害測試與分析

程敏，尹海霞，楊琨，楊遠禮

（ 中認尚動（上海）檢測有限公司，上海 200233 ）

0 引言

近年來，隨著發(fā)光二極管（簡稱“LED”）技術(shù)的不斷成熟，單顆大功率LED的光效和亮度快速提升。為此，LED對人眼可能造成的藍光輻射危害也隨之而增加，尤其是藍光對人眼視網(wǎng)膜的損害已不容忽視。所謂藍光危害指的是由波長介于400 nm～500 nm輻射照射后引起的光化學作用而導致視網(wǎng)膜損傷。如果照射時間超過10 s，這種損傷機理起主要作用，所以藍光危害主要取決于人眼在燈光下所積累接收的藍光劑量。

1 藍光輻射危害

根據(jù)當前研究表明，LED發(fā)出的光對人體的危害主要體現(xiàn)在對人眼視網(wǎng)膜的危害。

LED藍光危害受照射時間影響，不同波長藍光的危害權(quán)重不同。式(1)為光源的有效積分光譜輻亮度LB計算式，為防止藍光輻射的視網(wǎng)膜光化學損傷，光源的光譜輻亮度Lλ(λ，t)與藍光危害函數(shù)B(λ)加權(quán)積分后的能量不應(yīng)超過式（1）、式（2）的限值。

式中 Lλ(λ，t)、Lλ—光譜輻亮度

B(λ)—藍光危害加權(quán)函數(shù)

?λ—波長帶寬

t—輻射持續(xù)時間

通過上述公式可見藍光危害與被照射時間存在一定關(guān)系，照射時間越長，危害越大。表1為藍光危害加權(quán)函數(shù)。

表1 藍光危害加權(quán)函數(shù)

通常所述的藍光測試即測試光源加權(quán)光譜輻亮度LB，所述的藍光危害大小即藍光加權(quán)輻亮度LB大小。如光源的加權(quán)輻亮度超過100 W/(sr·m2)，則最大允許照射時間tmax應(yīng)該由式(3)計算得到。

根據(jù)IEC 62471-2006標準內(nèi)容闡述，藍光視網(wǎng)膜危害等級中無危險類的極限條件是10 000 s以內(nèi)的照射不造成視網(wǎng)膜藍光危害；1類危險指的是100 s以內(nèi)的照射不造成視網(wǎng)膜藍光危害；2類危險指的是0.25 s以內(nèi)的照射不造成視網(wǎng)膜藍光危害；除此之外就是3類危險。按照藍光加權(quán)光譜輻亮度LB測試結(jié)果分類見表2。

表2 藍光危害危險等級曝輻限值

2 電動工具輔助照明

在電動工具上安裝LED光源進行輔助照明是隨著LED的出現(xiàn)而新增加的技術(shù)，是LED廣泛應(yīng)用的一個典型案例。電動工具是一種精細化操作工具，增加輔助照明后不僅可以提高工作效率，也可適當增加安全操作系數(shù)。目前大多電動工具附加的LED照明通常為一顆LED光源，所呈現(xiàn)的功能為兩種，一種是功率較小的草帽型顆粒，亮度小，主要用于指示信號。另一種是采用大功率光源，能夠滿足照明需求，但隨之而來的藍光輻射較大。

GB/T 3883.1-2014《手持式、可移式電動工具和園林工具的安全 第1部分 通用要求》要求對帶有LED光源的工具產(chǎn)品需用IEC 62471的方法評估光生物安全，對于LED光源來說主要是藍光危害，所以本文重點進行了藍光危害測試。

針對以上情況，搜集了一些帶有LED光源的手持式電動工具，如圖1～圖4所示。圖例所示工具LED光源的安裝基本有兩種形式，一種是光源直接裸露，另一種是通過透明塑料罩簡單防護固定。

圖1 充電式無刷沖擊扳手

圖2 沖擊扳手中LED燈的安裝情況

圖3 非充電式手持式電鉆

圖4 電鉆中LED光源安裝情況

3 藍光測試與評價

為了對手持式電動工具LED光源進行藍光危害測試分析及評價，本文采用光生物安全測試系統(tǒng)OST-500對上述帶有單顆LED光源的手持式?jīng)_擊扳手（如圖1所示）進行了藍光測試。根據(jù)標準IEC 62471-2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》的要求，測量距離為200 mm。

通過測試，得到LED光源的光譜分布，見圖5。亮度、色溫、照度和藍光危害結(jié)果見表3。

圖5 沖擊扳手中LED光源光譜測試結(jié)果

表3 沖擊扳手中LED光源藍光危害測試結(jié)果

依據(jù)表3的測試結(jié)果可以得出，該LED光源采用的是高色溫的芯片，結(jié)合表2的危害限值可歸類其藍光危害等級為1類危險，允許照射的最長時間為2 856 s，即0.8 h。

通過亮度計對電鉆中草帽型LED光源（如圖4所示）進行亮度測試，得到其亮度數(shù)據(jù)為26 000 cd/m2，根據(jù)藍光危害和亮度的正比關(guān)系可以判定該LED光源的藍光危害等級不會超過1類。

LED光源的藍光危害與單顆LED光源的發(fā)光強度有關(guān)?；诖?，本文另選取了單顆大功率LED光源進行了對比測試。單顆LED如圖6所示，根據(jù)該光源的正常使用情況，將其點亮至1.4 W。測試得到光譜分布圖如圖7所示，亮度、色溫、照度和藍光危害結(jié)果見表4。

圖6 單顆大功率LED光源

圖7 單顆LED光源測試結(jié)果

表4 單顆LED光源藍光危害測試結(jié)果

依據(jù)表4的測試結(jié)果可以得出，該LED光源采用高色溫的芯片，結(jié)合表2的危害限值可歸類其藍光危害等級為2類危險，計算得到允許照射的最長時間為95.8 s。

4 結(jié)論

本文對充電式無刷沖擊扳手中LED光源進行藍光測試，基本了解到目前帶LED光源的電動工具產(chǎn)品藍光危害現(xiàn)狀。通過對單顆大功率LED光源的藍光測試結(jié)果進行分析，得出電動工具運用大功率LED光源所存在的藍光危害風險。通過藍光測試和相關(guān)計算，結(jié)合電動工具的使用情況，建議盡可能少的將單顆大功率LED光源應(yīng)用在手持式電動工具，如無可避免，應(yīng)按照相關(guān)標準的要求標注“禁止近距離觀察發(fā)光光源”的警句或者相關(guān)符號。另外，即使是歸類為1類危害的LED光源，使用時也不宜長時間盯著光源進行工作，否則也會因藍光輻射而造成視網(wǎng)膜不可逆轉(zhuǎn)的危害。

參考文獻:

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