По следам ранее вышедшей серии статей, в которой оценивается фотобиологическая безопасность изделий, имеющих в своем составе светодиоды, Лесли Лайонс (Leslie Lyons) ;— менеджер по технической поддержке компании Bentham Instruments Limited, член комитета МЭК TC76 «Безопасность оптического излучения и лазерного оборудования» и комитета BSI CH/172/6 «Офтальмологические приборы» — дает обзор внедренного в светотехнической отрасли нового подхода к оценке опасности синего света для сетчатки глаза. Этот вопрос вызвал беспокойство в связи с появлением полупроводникового освещения.
Исследователи всего мира постоянно выражают озабоченность вопросами безопасности светодиодного освещения, в частности воздействием синего света и слепящей блескости. В серии публикаций, последняя из которых появилась в феврале 2012 года, обсуждалась тема светобиологической безопасности полупроводникового освещения (SSL) и других источников оптического излучения, кроме лазеров (ledsmagazine.com/features/9/2/9). В настоящей статье на базе ранее изложенного материала дается обзор текущей работы, проводимой в органах стандартизации и исследовательских лабораториях и связанной с опасностью синего света. В настоящее время светобиологическая безопасность ламп и светильников общего назначения (ЛОН) оценивается по соответствующему классификационному критерию стандарта IEC/EN 62471. Согласно этому критерию заявляется (но не обязательно измеряется) расстояние, на котором источник света создает освещенность, равную 500 лк, и это расстояние не может быть меньше 200 мм.
Участники светотехнической отрасли рассматривают текущую ситуацию как неудовлетворительную, и для такой оценки существует ряд причин:
- Разногласия по поводу того, какие лампы следует относить к категории ЛОН (неясно, например, входят ли в это понятие точечные светильники или настольные лампы).
- Сомнения в целесообразности оценки при уровне освещенности в 500 лк, который может не отражать реалистичный сценарий воздействия.
- Недостаточная информативность оценки при уровне освещенности в 500 лк, поскольку большая часть источников света в этом случае относится к группе без риска.
- Проблемы с реализацией описанного в IEC/TR 62471-2 метода, позволяющего распространять предоставленные производителем технические данные светодиодов на готовые изделия. При такой оценке, которая описывает худший из возможных вариантов (что не отражает реальных условий эксплуатации светодиода), светодиоды зачастую относят к группе риска 2, требующей использования предупреждающих этикеток, и в результате возникают вопросы о том, как эту классификацию переносить на готовые изделия.
Совет по светобиологической безопасности подкомитета МЭК SC34A «Лампы», входящего в состав технического комитета МЭК TC34 «Лампы и связанное с ними оборудование», проанализировал этот вопрос и по итогам рассмотрения опубликовал технический отчет IEC/TR 62778 «Применение стандарта IEC 62471 в отношении источников света и светильников для оценки опасности синего света», а также поправки к различным стандартам на лампы и светильники, многие из которых уже обнародованы с ревизиями в рамках директивы о низковольтном оборудовании. Такой подход находится в русле представлений об IEC 62471 как о горизонтальном стандарте, которому противопоставляются вертикальные стандарты, относящиеся к конкретным видам изделий.
Потенциальная опасность светотехнических изделий
В стандарте IEC 62471 рассматривается шесть видов опасности в спектральном диапазоне 200-3000 нм, вызывающих озабоченность состоянием глаз и кожи: два из них связаны с ультрафиолетовым излучением (УФ-излучением), два другие — с воздействием на сетчатку, еще два — с инфракрасным излучением (ИК-излучением). Оптическое излучение изделий, относящихся к обширной категории ЛОН, включающей накальные, люминесцентные, газоразрядные и светодиодные источники света, не обязано полностью покрывать указанный диапазон или иметь определенный уровень, чтобы стать причиной для беспокойства. Поэтому оценка светобиологической опасности зависит от типа лампы и описывается стандартами, относящимися к конкретным технологиям.
Опасности актиничного УФ-излучения уделено внимание в определенных стандартах, а также в указаниях по оснащению защитными экранами светильников с лампами, имеющими высокий уровень УФ-излучения, но опасное воздействие синего света на сетчатку до настоящего времени не рассматривалось. Именно этому аспекту посвящен технический отчет IEC/TR 62778. Об опасности ИК-излучения в случаях, когда это необходимо, будут предупреждать соответствующие этикетки.
Область применения IEC/TR 62778
Технический отчет EC/TR 62778 содержит инструкции по оценке опасности синего света для сетчатки глаза применительно ко всем светотехническим изделиям с преобладающим излучением в видимой области спектра (380-780 нм), а также по переносу технических данных светодиодов или ламп на готовые изделия (при сравнимых условиях эксплуатации в обоих случаях). Кроме того, рассмотрено соотношение между коррелированной цветовой температурой (КЦТ) и опасностью синего света, а именно тот факт, что чем больше света излучает источник в синей области, тем выше КЦТ и опасность синего света. Описывается, как по яркости и КЦТ источника света, а также по создаваемой им освещенности определить путем расчета с двукратным коэффициентом запаса, находятся ли параметры источника ниже пороговых значений группы риска 1.
Опасность синего света для сетчатки
Для того чтобы эффективно оценить опасность синего света для сетчатки глаза, необходимо учесть облученность сетчатки изображением источника света. При кратковременном взгляде изображение на сетчатке имеет тот же угловой размер, что и источник света (рис. 1). С ростом времени экспозиции изображение на сетчатке все больше распространяется по ее площади из-за быстрых движений глаз (саккад) и связанных с выполняемой задачей перемещений, что приводит к снижению облученности сетчатки. Определяется временная зависимость углового размера изображения на сетчатке для времен экспозиции от 0,25 с (время рефлекса избегания) до 10 000 с в диапазоне от 1,7 мрад (наименьший размер изображения на сетчатке) до 100 мрад.
Определить облученность сетчатки при взгляде на источник света можно измерением энергетической яркости, в формуле которой есть параметр, выражающий телесный угол излучения исследуемого источника, и параметр, выражающий площадь источника.
Первый параметр связан с тем, что свет попадает в глаз через зрачок, который с измерительной точки зрения можно рассматривать как усредняющую диафрагму. Второй параметр, определяемый полем обзора измерительного прибора, имеет фундаментальное значение, поскольку напрямую связан с площадью изображения на сетчатке. При оценке опасности синего света необходимо рассматривать площадь изображения на сетчатке, зависящую от времени экспозиции, а не площадь источника. Следует обратить внимание, что хотя поле обзора определяется как телесный угол, наблюдаемый измерительным прибором, его принято представлять плоским приемочным углом.
Структура классификации в стандарте IEC 62471 основана на максимальном безопасном времени экспозиции. Чтобы использовать эту временную классификацию, измеряют энергетическую яркость источника в соответствующем поле обзора и проверяют, не превышаются ли пределы облучения для каждой группы, начиная с группы без риска и далее по возрастанию риска только в тех группах, где пределы были превышены (таблица).
В контексте оценки опасности синего света измеряемую величину точнее называть «физиологической» энергетической яркостью в противовес «истинной» энергетической яркости, с которой обычно имеют дело в спектрорадиометрии и которая по определению учитывает только площадь излучающей поверхности источника (рис. 2). Когда физиологическая энергетическая яркость измеряется в поле обзора, превышающем угловой размер источника, результат представляет собой усредненное значение истинной энергетической яркости источника и темного фона. Закон сохранения яркости, гласящий, что энергетическая яркость не может быть повышена оптической системой, действует только при измерении истинной энергетической яркости.
Опасность синего света для сетчатки определяется путем измерения спектральной энергетической яркости источника света в диапазоне длин волн 300-700 нм (с применением весовой функции опасности синего света) в соответствующем поле обзора для рассматриваемой группы риска. Расширив диапазон этого измерения до 780 нм, можно определить яркость в кд/м2. Далее будет показано, что эта информация может потребоваться при анализе согласно IEC/TR 62778.