在IEC 62471:2006標準中,還將紫外、紅外、藍光對皮膚和眼睛的危害劃分為光譜輻照度和光譜輻亮度兩個大類,具體參數見表2(原標準為表5.4)和表3(原標準為表5.5)。照度就是視光源為一個點光源測定其投射到單位面積上的能量;亮度是把人眼作為一個點去直視光源。
表2對皮膚表面和視網膜發射限量(照度值為準)
表3 對視網膜發射限量(亮度值為準)
這個IEC 62471:2006被歐盟采納并加嚴了部分要求后變成了EN 62471:2008,并在EC/244/2009 EUP指令中要求強制執行。2014年出版的IEC 60598-1-2014中加入了IEC/TR 62778:2014 藍光危害項目,并強制執行。國內參照IEC62471:2006發布了GB/T 20145-2006,其次GB7000.1-2015也參照IEC 60598-1-2014增加了IEC/TR 62778的要求。在構造健康照明光環境非可見光譜參數值時,我們有必要遵循上述標準給出的發射限量。
3、健康光環境光源的性能評價
構造出了人造的照明光環境,到底這樣的光環境是不是健康照明光環境,還必須進行科學的評價。如何評價,這也是一個值得深入探討的問題。
3.1 健康光源光譜評價
圖6、圖7是用LightingPassport測量的某一天太陽光和普通白熾燈的R1~R15的顯色指數,同時也算出了Ra、Re。從兩圖中可以看出,某一天太陽光和普通白熾燈的R1~R15的顯色指數幾乎相同,甚至白熾燈還好一點。但如果來看它們的光譜相對強度分布圖8、圖9,很快發現某一天太陽光和普通白熾燈的光譜相對強度分布圖相差很大。
圖6 某一天太陽光的各種顯色指數(左)
圖7 白熾燈的各種顯色指數(右)
圖8 某一天太陽光譜的相對強度分布(左)圖9 白熾燈光譜的相對強度分布(右)
大家一致認同太陽光譜是最健康的光譜構成,因此營造健康光環境的光源,不僅可見光波段與太陽光譜R1~R15的顯色指數非常接近,而且相應的光譜強度分布也應大致相同,同時還要有紫外和紅外光譜,且其光譜強度也應遵循2.4所述,并占比也與太陽光大體一致。可以認為光源光譜強度分布圖與太陽光光譜強度分布圖吻合度大的照明產品,同時又滿足顯色指數、色溫、照度、亮度、頻閃、眩光等指標要求的照明產品應該是健康照明產品。
因此,如果用積分球或LightingPassport測量某照明產品,其Ri(i=1~15)值與太陽光對應的Ri值每一個的差別都小于10的話,可認為該產品在光譜上是滿足健康照明光源要求的。太陽光譜的特殊顯色指數Ri(i=1~15)理論上都是100。
3.2 健康光源光譜相對強度評價
對于太陽光譜的分布參數,CIE有NO.20和NO.85兩個標準。GJB/T 150.7A—2009[2]與GB/T2424.14—1995采用了國際照明委員會第20號出版物CIENO.20 的太陽輻射光譜分布;GB/T1865—2009,GB/T14522—2008,GB/T 16422.1—1999則采用了CIE NO.85[3]出版物中的太陽輻射光譜。
CIE NO.20標準中,太陽輻射光譜波長范圍設定為280~3000 nm,共劃分了19 個帶寬,紫外線和可見光區域間隔為40 nm,紅外線區域間隔大多為200 nm,總的輻照度為1120 W/m2。GJB/T 150.7A—2009 明確表示該光譜代表了海拔4~5 km 環境的光譜,且強調在海平面和高海拔地區都使用此光譜;GB/T 2424.14—1995 則籠統說是地球表面環境。
CIE NO.85 提供了海平面的日光光譜輻照度,其大氣衰減參數:相對空氣質量為1,水蒸氣含量為1.42cm 沉積水,臭氧含量為0.34 cmSTP,地表反射率為0.2,空氣溶膠消光厚度(在λ=500 nm 處)為0.1 或0.27。它提供的海平面光譜波長范圍為305~2450 nm,104 個波長太陽光的輻照度值,紫外線區域波長間隔為5~10 nm,可見光區域和紅外線區域波長間隔為10~20 nm,紅外線區域最大波長間隔達到90 nm,總輻照度因空氣溶膠消光厚度不同而不同。當相對空氣質量為1,空氣溶膠消光厚度(在λ=500nm 處)為0.1,0.27 時,總輻照度分別為1090.40 W/m2和 1074.91 W/m2。
為了比較不同光譜分布輻照度的大小,根據CIENO.20 和CIENO.85兩出版物的光譜分布數據統計相同帶寬的輻照度,統計結果如表4所示[4 ]。從統計結果來看,兩個標準的差別并不特別明顯。但大氣環境中許多因素會降低太陽光到達地面的光譜輻照度,因此CIE NO.85 波長范圍較窄,光譜更準確、更細致,更接近地面太陽光照射情況。
表4 不同出版物日光光譜輻照度
CIENO.20 和CIE NO.85這兩個標準,在健康光源光譜相對強度評價中如何參照及具體應用,還有待筆者進一步研究。
4、結束語
健康照明已是照明領域的熱門話題。綜上所述,健康照明主要是指用于照明的人造光源光譜與太陽可見光譜非常接近(即仿自然光照明),R1~R15的顯色指數都大于90;光源有害光譜成分劑量在安全范圍內的前提下,光譜強度分布盡可能與太陽光譜的一致。
照明必須滿足場所的功能性要求和人們的心理要求,既要求燈光的舒適度,又要求燈光在色溫、亮度、光與影的和諧度方面滿足人們的心理情緒。期望人們對健康照明內涵進一步明確后,能給出健康照明光環境的評價標準,為健康照明光環境的營造提供科學可靠的依據。
參考文獻:[1]Reference Number CEI/IEC 62471:2006,Phtobiological safety of lamps and lamp systems[R].[2]GJB/T 150.7A—2009, 軍用裝備實驗室環境試驗方法第7 部分: 太陽輻射試驗[S][3]Commission Internationale delEclairage. CIE Publication NO.85 Solar Spectral Irradiance[R]. Paris: 52 Bd Malesherbes, F-75008, 1989.[4]趙立華, 唐其環.太陽輻射試驗標準中的太陽光譜分布[J].裝備環境工程. 2017,14(11):65~70.