搜索结果: GB/T 30117.4-2023, GB/T30117.4-2023, GBT 30117.4-2023, GBT30117.4-2023
| 标准编号 | GB/T 30117.4-2023 (GB/T30117.4-2023) | | 中文名称 | 灯和灯系统的光生物安全 第4部分：测量方法 | | 英文名称 | Photobiological safety of lamps and lamp systems - Part 4: Measuring methods | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L51 | | 国际标准分类 | 31.260 | | 字数估计 | 58,517 | | 发布日期 | 2023-11-27 | | 实施日期 | 2024-06-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 30117.4-2023: 灯和灯系统的光生物安全 第4部分：测量方法
ICS 31.260
CCSL51
中华人民共和国国家标准
灯和灯系统的光生物安全
第4部分:测量方法
(IEC TR62471-4:2022,MOD)
2023-11-27发布
2024-06-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅴ
引言 Ⅶ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义和缩略语 1
3.1 术语和定义 1
3.2 缩略语 2
4 应用程序 3
4.1 概述 3
4.2 安全预防措施 3
4.3 危害评估概述 3
4.4 危害类别选择 4
4.5 评估级别 4
4.6 初始筛查 4
4.7 测量的物理量 4
4.8 测量不确定度 10
5 测试条件 10
5.1 概述 10
5.2 暗室(A级) 10
5.3 环境条件(A级) 10
5.4 供电电源 10
5.5 产品配置 10
5.6 光学对准 12
6 仪器性能:A级仪器 13
6.1 概述 13
6.2 光谱辐照度和辐亮度 13
6.3 成像设备 16
6.4 瞬态发射 17
6.5 光源的大小和位置 17
7 仪器性能:B级仪器 17
7.1 概述 17
7.2 辐照度或辐亮度 17
7.3 表观光源的位置及对向角 19
7.4 瞬态发射 19
附录A(资料性) 危害类别的确定 20
附录B(资料性) 仪器的描述 21
B.1 双单色仪 21
B.2 单单色仪 21
B.3 阵列光谱仪 21
B.4 探测器 21
B.5 入射光学装置 21
B.6 测量几何结构 23
B.7 2D成像探测器 26
附录C(资料性) 应用实例 28
C.1 概述 28
C.2 示例1---LED手电筒 28
C.3 示例2---红外钨丝灯 29
C.4 示例3---紧凑型荧光灯(CFL) 30
C.5 示例4---LED灯泡 32
附录D(资料性) “真实”光源辐亮度和空间平均辐亮度的关系 33
附录E(资料性) 瞬态发射测量 36
E.1 概述 36
E.2 脉冲持续时间 36
E.3 平均辐照度和平均辐亮度 37
附录F(资料性) 不确定度分析 40
附录G(资料性) 报告形式 41
G.1 概述 41
G.2 报告 41
附录H (资料性) 杂散辐射 43
附录I(资料性) 热辐射源的光谱辐照度外推方法 45
参考文献 46
图1 辐照度测量示意图 5
图2 视场覆盖状态的考虑 6
图3 使用透镜和孔径光阑直接测量辐亮度的示例 7
图4 辐亮度的间接测量 8
图5 矩形光源示例 9
图6 不均匀辐亮度分布示例 9
图7 发射分布图示例 12
图B.1 扩散器光学示例 22
图B.2 辐照度测量示意图 23
图B.3 单个薄透镜辐亮度测量的几何结构 24
图B.4 一般辐亮度测量的几何结构 25
图B.5 孔径光阑设置在透镜后方 25
图B.6 孔径光阑设置在透镜前方 26
图B.7 2D成像探测器的示例 27
图C.1 LED手电筒示例 28
图C.2 辐亮度分布示例 28
图C.3 光谱辐射分布 29
图C.4 红外钨丝灯示例 29
图C.5 辐亮度分布示例 30
图C.6 光谱辐亮度和辐照度分布 30
图C.7 灯的辐亮度分布 30
图C.8 紧凑型荧光灯(CFL)的示例 31
图C.9 辐亮度分布示例 31
图C.10 光谱辐亮度和辐照度分布 31
图C.11 辐亮度分布示例 32
图C.12 LED灯泡的示例 32
图D.1 确定(时间积分)辐亮度的常用测量条件 33
图D.2 荧光粉涂层白光LED器件的B(λ)加权辐亮度分布 34
图E.1 瞬态脉冲波形的示例 37
图E.2 可调色温的白光LED灯的示例 37
图E.3 单脉冲波形 38
图E.4 光谱随时间变化的脉冲测量的示例 39
表1 GB/T 30117相应部分中考虑的光辐射危害 3
表2 推荐的波长准确度 14
表3 推荐的带宽 14
表A.1 潜在危害类别示例 20
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 30117《灯和灯系统的光生物安全》的第4部分。GB/T 30117已经发布了以下
部分:
---第2部分:非激光光辐射安全相关的制造要求指南;
---第3部分:对人体的强脉冲光源设备的安全使用准则;
---第4部分:测量方法;
---第5部分:投影仪。
本文件修改采用IEC TR62471-4:2022《灯和灯系统的光生物安全 第4部分:测量方法》。文件
类型由ISO 的技术报告调整为我国的国家标准。
本文件与IEC TR62471-4:2022相比做了下述结构调整:
---附录C对应IEC TR62471-4:2022中的附录F;
---附录D对应IEC TR62471-4:2022中的附录I;
---附录E对应IEC TR62471-4:2022中的附录D;
---附录F对应IEC TR62471-4:2022中的附录E;
---附录G对应IEC TR62471-4:2022中的附录H;
---附录H对应IEC TR62471-4:2022中的附录G;
---附录I对应IEC TR62471-4:2022中的附录C。
本文件与IEC TR62471-4:2022的技术差异及其原因如下:
---用规范性引用的GB/T 30117(所有部分)替换了IEC 62471,以便于本文件的应用:
---E.1中增加“对于视网膜热危害,测量脉冲的辐亮度剂量和/或峰值辐亮度”,E.2中增加“对于
视网膜热危害,测量脉冲的宽度(1μs~0.25s)”,补充的内容是根据国际非电离辐射防护委员
会(ICNIRP2013)中关于脉冲光源视网膜热危害评价的要求。
本文件做了下列编辑性改动:
---增加了第1章中的注;
---删除了3.2中的缩略语“HID”,因文中并未出现该术语;
---删除了表1下方的注;
---删除了4.7.4.3中的注2;
---增加了公式(3)下方的注;
---图中均使用标引序号代替文字描述,并补充标引序号说明;
---对图中的部分字母符号增加符号说明;
---公式(D.2)中“Le”改为“L”,“Φe”改为“Φ”。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会(SAC/TC284)归口。
本文件起草单位:浙江三色光电技术有限公司、佛山电器照明股份有限公司、杭州三泰检测技术有
限公司、浙江智慧照明技术有限公司、福建省产品质量检验研究院、广东省中山市质量计量监督检测所、
杭州市质量技术监督检测院、中国计量科学研究院、解放军总医院第一医学中心、厦门市产品质量监督
检验院、浙江智慧健康照明研究中心、常州检验检测标准认证研究院、江苏品正光电科技有限公司、山东
华鼎伟业能源科技股份有限公司、上海亚明照明有限公司、中山市松伟照明电器有限公司。
本文件主要起草人:牟同升、丁文超、牟希、彭振坚、许巧云、顾瑛、苗飞、朱腾飞、代彩红、孙浙徽、
陈志忠、胡秋红、贾峥、王欣越、孙鹤源、卢灿、杨付兵、朱华荣、谢伟。
引 言
除特殊的辐照情况外,大多数灯和灯系统是安全的,不会造成光生物危害;而完整的光生物安全评
估则需要精密的仪器和详细的分析。
为了提供一个仅在必要时进行详细测量的应用框架,本文件介绍了两种测量方法。A级是指高精
度、基于实验室的技术;而B级则表示用普通简便的仪器对可达发射进行估计,只作为初步筛查,不适
合作为严格评判出具数据报告时使用。
GB/T 30117拟由以下部分构成。
---第1部分:基本要求。目的在于规范非相干光产品光生物安全的评估要求、危害类型、发射限
值及危险等级分类方法。
---第2部分:非激光光辐射安全相关的制造要求指南。目的在于规范非激光产品光辐射安全要
求的基本原则,指导相应的通用产品规范对安全要求作出规定。
---第3部分:对人体的强脉冲光源设备的安全使用准则。目的在于为保护暴露在光辐射危险及
相关危害中的人提供建立安全措施和程序的指导。
---第4部分:测量方法。目的在于规范灯和灯系统光生物安全的测试条件和测试方法。
---第5部分:投影仪。目的在于规范投影仪发射光辐射的光生物安全要求。
---第6部分:紫外线灯产品。目的在于规范紫外线灯产品的生产制造、安装使用和人体防护从而
保证使用相关产品的光辐射安全。
---第7部分:主要发射可见光的光源和灯具。目的在于为主要发射可见光的光源和灯具相关产
品,根据照明对象和场景提供光生物安全的评估方法。
灯和灯系统的光生物安全
第4部分:测量方法
1 范围
本文件描述了依据GB/T 30117(所有部分)确定灯和灯系统可达光辐射水平所要进行的辐射度和
光谱辐射度测量方法。
本文件适用于制造商、测试机构、安全人员和其他相关人员等的实际测量使用。
注:本文件涉及A级评估和B级评估。A级评估是准确的测量方法,使用精密的光谱辐射测量设备对可达光辐射
进行测量,可在所有情况下使用;B级评估是使用普通简便的仪器进行测量,只作为初步筛查,不适合作为严格
评判出具报告时使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
systems)
3 术语、定义和缩略语
3.1 术语和定义
GB/T 30117(所有部分)界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
可达发射 accessibleemission
在特定距离和GB/T 30117相应部分定义的测量条件下确定的辐射水平。
注:可达发射与可达发射限值进行比较,以确定适用的风险组。
3.1.2
角响应 angularresponse
探测器输出信号随输入光束角度的变化函数。
3.1.3
孔径光阑 aperturestop
限定平均光发射测量接受区域的开孔。
3.1.4
入瞳 entrancepupil
光学系统中,在物空间看到的孔径光阑(3.1.3)的像。
注1:入瞳限定了物空间接收光束的锥角。
注2:如果孔径光阑前面没有透镜,入瞳的位置和大小与孔径光阑相同。孔径光阑前的光学元件可以放大或缩小图
像,并改变相对于实际孔径光阑的入瞳位置。
注3:入瞳很重要,因为从光源采集的光辐射量取决于这个锥角。
3.1.5
出瞳 exitpupil
光学系统中,在像空间看到的孔径光阑(3.1.3)的像。
注1:出瞳限定了像空间接收光束的锥角。
注2:如果孔径光阑后面没有透镜,出瞳的位置和大小与孔径光阑相同。
注3:出瞳很重要,因为落在探测器上的光辐射量取决于这个锥角。
注4:在测量不同物距的亮度或辐亮度时,这个锥角要保持恒定。
3.1.6
视场光阑 fieldstop
限定平均光发射测量视场(立体)角的开孔。
3.1.7
A级评估 levelAassessment
在实验室条件下,由专业操作人员使用精密仪器准确测定可达发射值。
3.1.8
B级评估 levelBassessment
由接受过简单培训的操作人员利用普通简便的宽带辐射计或光度计估算可达发射值。
注:B级评估作为一种筛查方法,用于确定是否需要进一步的详细分析,从而减少测量负担。
3.1.9
测量距离 measurementdistance
< 辐亮度测量系统 >(表观)光源或人可达被测光源最近点与入瞳(3.1.4)之间的距离。
注:如果投影光学镜头使发射源形成虚像,则辐亮度测量系统对表观光源所在的平面成像,而不是人可达被测光源
最近点的位置。
3.1.10
测量距离 measurementdistance
< 辐照度测量系统 >(表观)光源或人可达被测光源最近点与孔径光阑(3.1.3)之间的距离。
3.1.11
在计算加权量(例如加权辐亮度或加权辐照度)时,针对特定生物效应的光辐射相对光谱效能函数。
3.1.12
加权辐照度 weightedirradiance
光谱辐照度乘以光谱加权函数(3.1.11),并在加权函数的有效波长范围内积分得到的辐射量。
3.1.13
加权辐亮度 weightedradiance
光谱辐亮度乘以光谱加权函数(3.1.11),并在加权函数的有效波长范围内积分得到的辐射量。
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CCD:电荷耦合器件(charge-coupleddevice)
CMOS:互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor)
CW:连续光(continuouswave)
FOV:视场(fieldofview)
LED:发光二极管(light-emittingdiode)
4 应用程序
4.1 概述
本文件旨在为(包括但不限于)制造商、检测实验室、安全专员、工业界或政府监管部门提供参考准
则。本文件包含对GB/T 30117相应部分的解释和有关实施灯和灯系统光辐射测量的补充信息。
本文件中所描述的方法足以满足 GB/T 30117相应部分的测量要求。如果有其他等效测量技
术,结果与本文件中描述的测量方法一致,也是可接受的。
在许多情况下,可能不需要测量。如果要确定产品是否符合GB/T 30117相应部分的要求,则可通
过分析光源和产品设计特性来确定。
4.2 安全预防措施
在测量过程中,灯或灯系统发出的光辐射可能对操作人员的眼睛和皮肤有潜在的危害。这些危害
在获得测量结果之前是未知的,特别是紫外和红外光源的危害。在不确定的情况下,建议操作人员佩戴
个人防护装备,如手套、护目镜、防护服或防护面罩,以避免在测量过程中对眼睛或皮肤造成伤害。
在测量真空紫外线光源的特殊情况下,测量光路上形成的臭氧可能会产生额外的危害,因此测试室
应适当通风。
应该注意的是,来自灯或灯系统的光辐射可能足够强烈,从而对实验室里的仪器设施和黑色(吸收)
材料造成损坏。应评估非金属的关键安全部件(如电线护套)因长期暴露在紫外线下老化而产生的
风险。
4.3 危害评估概述
GB/T 30117相应部分为发射波长范围为200nm~3000nm的所有电发光的灯和灯系统的光生
物安全提供了评估和分类方法。光辐射危害的评估考虑了对皮肤、眼睛的前部组织(角膜、结膜和晶状
体)和视网膜的影响,见表1。激光产品不包括在此范围内,但满足IEC 60825-1:2014中4.4相关要求
且作为普通光源用的激光产品适用于本文件。
每种危害类型都有对应的测量物理量、波长范围以及与波长相关的危害加权函数(若适用)。
表1 GB/T 30117相应部分中考虑的光辐射危害
危害类别 作用光谱
波长范围
nm
被测物理量 符号 单位
光化学紫外 SUV(λ) 200~400 辐照度 ES W·m-2
近紫外 - 315~400 辐照度 EUVA W·m-2
视网膜蓝光 B(λ) 300~700 空间平均辐亮度 LB W·m-2·sr-1
视网膜蓝光(小光源) B(λ) 300~700 辐照度 EB W·m-2
视网膜热 R(λ) 380~1400 空间平均辐亮度 LR W·m-2·sr-1
视网膜热(弱视觉刺激) R(λ) 780~1400 空间平均辐亮度 LIR W·m-2·sr-1
眼睛红外辐射 - 780~3000 辐照度 EIR W·m-2
与一般的辐射度测量不同,本文件用于测量这些辐射量的方法(见第5章)是专门考虑了生物物理
机制,包括在孔径或视场(FOV)上进行平均值测量。如果不考虑这些测量条件,光辐射危害可能会
误判。
本文件的评估方法同时适用于灯和灯系统。GB/T 30117相应部分提供了风险组分类的条件,在
该条件下可将灯的风险组分类转化为灯系统的风险组分类。
4.4 危害类别选择
已知光源类型,则应选择表1中列出的危害类别对具体的产品进行评估。表A.1列出了与一系列
典型光源有关的潜在危害类别。
如果有疑问,可在进行更详细的分析之前对整个光谱发射范围进行测量。
4.5 评估级别
除特殊的辐照外,大多数灯和灯系统都是安全的,并且不会造成光生物危害。然而,仍有一些灯和
灯系统所发射的光辐射可能对健康造成不利影响。因此,只需要对后一种情况进行仔细地测量。本文
件推荐两种级别的评估方法,即A级和B级。
A级是最准确的方法,使用精密的光谱辐射测量设备对可达光辐射进行测定,可在所有情况下使
用。仪器的描述见附录B。
B级是使用普通简便的仪器进行测量,例如操作人员仅需通过简单培训就能使用的宽带辐射计或
光度计。可考虑将B级作为初步筛查,以确定是否需要进行详细分析。B级的应用不适用于已知有潜
在危险的光源(包括紫外线灯),也不适用于需要考虑视网膜热危害的情况。
与所有的测量一样,测量不确定度是重要的,特别是在B级评估的情况下预估可达发射已接近发
射限值时。如果B级评估无法明确指定风险组,则建议进行A级评估。
附录C列举了几种灯的风险组评估的实例。
4.6 初始筛查
当光源发出白光且光源的亮度低于104cd·m-2时,不需要详细分析。光源的亮度可通过测量或
已有参数计算得到。
使用视场小于光源发光面积的亮度计,可以直接采用得到的读数。
亮度可以通过在离光源距离为D 处测量得的照度EV 和预计的光源发光面积A 来估算,见公式
(1)。
LV=
EV·D2
(1)
也可根据数据表,按公式(2)由发光强度IV(cd)计算,或按公式(3)由光通量ΦV、发光面积A 和光
束半发射角θ计算得到亮度。
LV=
IV
(2)
LV=
ΦV
2π·A·(1-cosθ)
(3)
注:上述发光面积A 不大于风险组对应的测量视场范围。
4.7 测量的物理量
4.7.1 发射波长
考虑到光生物安全危害的宽光谱范围以及这些危害量的波长依赖性,需要对灯和灯系统的光辐射
进行光谱分析。对于光谱加权函数与波长密切相关的光化学紫外危害、视网膜蓝光危害和视网膜热危
害,则需要进行更为详细的光谱测量。
GB/T 30117相应部分适用的光谱范围是200nm~3000nm,其中超过1400nm不做波长测量的
要求,但光谱测量可能要用到。
在了解了光源类型的前提下,对于特定的产品可减少需要测量的危害类别。
表A.1列出了一系列与典型光源类型有关的危害类别。
4.7.2 辐照度
以下描述适用于宽带辐照度和光谱辐照度的测量。
为了评估下列危害,需要测量灯或灯系统在给定距离上所产生的辐照度:
---光化学紫外危害,ES;
---近紫外危害,EUVA;
---视网膜蓝光(小光源)危害,EB;
---眼睛红外辐射危害,EIR。
仪器应满足以下要求:
a) 具有直径为7mm~50mm的平面圆形入射孔径;
b) 接受辐射的圆锥中心线垂直于入射孔径的平面;
c) 角度空间响应与探测器表面的法线夹角(在接收角内)呈余弦变化。
在一般的辐射度测量中,要求辐照度响应曲线呈半球余弦响应;而本文件考虑到生物物理现象,接
收角(γ)限制在1.4rad。
当光源在测量距离上的对向角大于1.4rad时,应在光源处放置一个视场光阑,以确保测量角度不
超过1.4rad。当无法放置到光源位置时,该视场光阑可向入射孔径方向移动,如图1所示。
在测量平面上,光探测装置的入射孔径是一种对光进行平均的孔径,其选择与辐照度的空间均匀性
有关。对于空间辐照度不均匀的光源,例如窄光束反射灯,其峰值辐照度可能明显高于使用大入射孔径
测量得到的值。在这种情况下应使用7mm的入射孔径。
标引序号和符号说明:
1 ---限定视场的光阑;
2 ---探测器;
h ---视场光阑至入射孔径的距离;
s ---孔径光阑的直径;
γ2 ---接收角。
图1 辐照度测量示意图
4.7.3 辐亮度
以下描述适用于宽带辐亮度和光谱辐亮度的测量。
在确定视场和给定距离时,测量灯或灯系统的空间平均辐亮度,以评估以下危害:
---视网膜蓝光危害,LB;
---视网膜热危害,LR;
---视网膜热危害(弱视觉刺激),LIR。
本测量方法考虑了生物物理现象,包括瞳孔收缩和眼球运动。随着曝光时间的增加,在视网膜上产
生的图像扩散至一个较大的区域,由视网膜照射区域的时间相关对向角所确定。对于给定曝光时间,视
网膜辐照度可从一个视场的辐亮度测量中得到,该视场与时间相关对向角相匹配。
GB/T 30117相应部分根据危害类别、风险组以及可能的脉冲源,规定了特定的视场。
测量视场与光源的大小无关。
对于对向角小于规定视场的光源,如图2b)所示,其空间平均辐亮度可能小于光源的真实辐亮度。
该空间平均辐亮度的生物有效值是与发射限值比较的适当值。由于空间平均辐亮度取......
|