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        手持式電動工具中LED光源的藍(lán)光危害測試與分析

        2018-04-26 12:16:32程敏尹海霞楊琨楊遠(yuǎn)禮
        電動工具 2018年2期
        關(guān)鍵詞:單顆電動工具手持式

        程敏,尹海霞,楊琨,楊遠(yuǎn)禮

        ( 中認(rèn)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(lán)光輻射危害也隨之而增加,尤其是藍(lán)光對人眼視網(wǎng)膜的損害已不容忽視。所謂藍(lán)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(xué)作用而導(dǎo)致視網(wǎng)膜損傷。如果照射時間超過10 s,這種損傷機(jī)理起主要作用,所以藍(lán)光危害主要取決于人眼在燈光下所積累接收的藍(lán)光劑量。

        1 藍(lán)光輻射危害

        根據(jù)當(dāng)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(lán)光危害受照射時間影響,不同波長藍(lán)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(jì)算式,為防止藍(lán)光輻射的視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷,光源的光譜輻亮度Lλ(λ,t)與藍(lán)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(lán)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(lán)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(lán)光危害加權(quán)函數(shù)。

        表1 藍(lán)光危害加權(quán)函數(shù)

        通常所述的藍(lán)光測試即測試光源加權(quán)光譜輻亮度LB,所述的藍(lán)光危害大小即藍(lán)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(jì)算得到。

        根據(jù)IEC 62471-2006標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容闡述,藍(lán)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(lán)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(lán)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(lán)光危害;除此之外就是3類危險。按照藍(lán)光加權(quán)光譜輻亮度LB測試結(jié)果分類見表2。

        表2 藍(lán)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(jìn)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(xì)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(dāng)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(lán)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(lán)光危害,所以本文重點(diǎn)進(jìn)行了藍(lán)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(hù)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(lán)光測試與評價

        為了對手持式電動工具LED光源進(jìn)行藍(lán)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(jìn)行了藍(lán)光測試。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(lán)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(lán)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(lán)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(jì)對電鉆中草帽型LED光源(如圖4所示)進(jìn)行亮度測試,得到其亮度數(shù)據(jù)為26 000 cd/m2,根據(jù)藍(lán)光危害和亮度的正比關(guān)系可以判定該LED光源的藍(lán)光危害等級不會超過1類。

        LED光源的藍(lán)光危害與單顆LED光源的發(fā)光強(qiáng)度有關(guān)?;诖耍疚牧磉x取了單顆大功率LED光源進(jìn)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(diǎn)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(lán)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(lán)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(lán)光危害等級為2類危險,計(jì)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(jìn)行藍(lán)光測試,基本了解到目前帶LED光源的電動工具產(chǎn)品藍(lán)光危害現(xiàn)狀。通過對單顆大功率LED光源的藍(lán)光測試結(jié)果進(jìn)行分析,得出電動工具運(yùn)用大功率LED光源所存在的藍(lán)光危害風(fēng)險。通過藍(lán)光測試和相關(guān)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的要求標(biāo)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(jìn)行工作,否則也會因藍(lán)光輻射而造成視網(wǎng)膜不可逆轉(zhuǎn)的危害。

        參考文獻(xiàn):

        [1]全國照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性:GB/T 20145-2006[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

        [2]程敏.紫外線油煙機(jī)的光生物安全測試與分析[J].照明工程學(xué)報(bào),2014(8).

        [3]俞安琪.發(fā)光二極管照明產(chǎn)品藍(lán)光危害的檢測分析和富藍(lán)化的分析與建議[J].光源與照明,2014(1).

        [4]全國電動工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.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:GB/T 3883.1-2014 [S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2014.

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