在IEC 62471:2006标准中,还将紫外、红外、蓝光对皮肤和眼睛的危害划分为光谱辐照度和光谱辐亮度两个大类,具体参数见表2(原标准为表5.4)和表3(原标准为表5.5)。照度就是视光源为一个点光源测定其投射到单位面积上的能量;亮度是把人眼作为一个点去直视光源。
表2对皮肤表面和视网膜发射限量(照度值为准)
表3 对视网膜发射限量(亮度值为准)
这个IEC 62471:2006被欧盟采纳并加严了部分要求后变成了EN 62471:2008,并在EC/244/2009 EUP指令中要求强制执行。2014年出版的IEC 60598-1-2014中加入了IEC/TR 62778:2014 蓝光危害项目,并强制执行。国内参照IEC62471:2006发布了GB/T 20145-2006,其次GB7000.1-2015也参照IEC 60598-1-2014增加了IEC/TR 62778的要求。在构造健康照明光环境非可见光谱参数值时,我们有必要遵循上述标准给出的发射限量。
3、健康光环境光源的性能评价
构造出了人造的照明光环境,到底这样的光环境是不是健康照明光环境,还必须进行科学的评价。如何评价,这也是一个值得深入探讨的问题。
3.1 健康光源光谱评价
图6、图7是用LightingPassport测量的某一天太阳光和普通白炽灯的R1~R15的显色指数,同时也算出了Ra、Re。从两图中可以看出,某一天太阳光和普通白炽灯的R1~R15的显色指数几乎相同,甚至白炽灯还好一点。但如果来看它们的光谱相对强度分布图8、图9,很快发现某一天太阳光和普通白炽灯的光谱相对强度分布图相差很大。
图6 某一天太阳光的各种显色指数(左)
图7 白炽灯的各种显色指数(右)
图8 某一天太阳光谱的相对强度分布(左)图9 白炽灯光谱的相对强度分布(右)
大家一致认同太阳光谱是最健康的光谱构成,因此营造健康光环境的光源,不仅可见光波段与太阳光谱R1~R15的显色指数非常接近,而且相应的光谱强度分布也应大致相同,同时还要有紫外和红外光谱,且其光谱强度也应遵循2.4所述,并占比也与太阳光大体一致。可以认为光源光谱强度分布图与太阳光光谱强度分布图吻合度大的照明产品,同时又满足显色指数、色温、照度、亮度、频闪、眩光等指标要求的照明产品应该是健康照明产品。
因此,如果用积分球或LightingPassport测量某照明产品,其Ri(i=1~15)值与太阳光对应的Ri值每一个的差别都小于10的话,可认为该产品在光谱上是满足健康照明光源要求的。太阳光谱的特殊显色指数Ri(i=1~15)理论上都是100。
3.2 健康光源光谱相对强度评价
对于太阳光谱的分布参数,CIE有NO.20和NO.85两个标准。GJB/T 150.7A—2009[2]与GB/T2424.14—1995采用了国际照明委员会第20号出版物CIENO.20 的太阳辐射光谱分布;GB/T1865—2009,GB/T14522—2008,GB/T 16422.1—1999则采用了CIE NO.85[3]出版物中的太阳辐射光谱。
CIE NO.20标准中,太阳辐射光谱波长范围设定为280~3000 nm,共划分了19 个带宽,紫外线和可见光区域间隔为40 nm,红外线区域间隔大多为200 nm,总的辐照度为1120 W/m2。GJB/T 150.7A—2009 明确表示该光谱代表了海拔4~5 km 环境的光谱,且强调在海平面和高海拔地区都使用此光谱;GB/T 2424.14—1995 则笼统说是地球表面环境。
CIE NO.85 提供了海平面的日光光谱辐照度,其大气衰减参数:相对空气质量为1,水蒸气含量为1.42cm 沉积水,臭氧含量为0.34 cmSTP,地表反射率为0.2,空气溶胶消光厚度(在λ=500 nm 处)为0.1 或0.27。它提供的海平面光谱波长范围为305~2450 nm,104 个波长太阳光的辐照度值,紫外线区域波长间隔为5~10 nm,可见光区域和红外线区域波长间隔为10~20 nm,红外线区域最大波长间隔达到90 nm,总辐照度因空气溶胶消光厚度不同而不同。当相对空气质量为1,空气溶胶消光厚度(在λ=500nm 处)为0.1,0.27 时,总辐照度分别为1090.40 W/m2和 1074.91 W/m2。
为了比较不同光谱分布辐照度的大小,根据CIENO.20 和CIENO.85两出版物的光谱分布数据统计相同带宽的辐照度,统计结果如表4所示[4 ]。从统计结果来看,两个标准的差别并不特别明显。但大气环境中许多因素会降低太阳光到达地面的光谱辐照度,因此CIE NO.85 波长范围较窄,光谱更准确、更细致,更接近地面太阳光照射情况。
表4 不同出版物日光光谱辐照度
CIENO.20 和CIE NO.85这两个标准,在健康光源光谱相对强度评价中如何参照及具体应用,还有待笔者进一步研究。
4、结束语
健康照明已是照明领域的热门话题。综上所述,健康照明主要是指用于照明的人造光源光谱与太阳可见光谱非常接近(即仿自然光照明),R1~R15的显色指数都大于90;光源有害光谱成分剂量在安全范围内的前提下,光谱强度分布尽可能与太阳光谱的一致。
照明必须满足场所的功能性要求和人们的心理要求,既要求灯光的舒适度,又要求灯光在色温、亮度、光与影的和谐度方面满足人们的心理情绪。期望人们对健康照明内涵进一步明确后,能给出健康照明光环境的评价标准,为健康照明光环境的营造提供科学可靠的依据。
参考文献:[1]Reference Number CEI/IEC 62471:2006,Phtobiological safety of lamps and lamp systems[R].[2]GJB/T 150.7A—2009, 军用装备实验室环境试验方法第7 部分: 太阳辐射试验[S][3]Commission Internationale delEclairage. CIE Publication NO.85 Solar Spectral Irradiance[R]. Paris: 52 Bd Malesherbes, F-75008, 1989.[4]赵立华, 唐其环.太阳辐射试验标准中的太阳光谱分布[J].装备环境工程. 2017,14(11):65~70.