GB/T 39771.1-2021 半导体发光二极管光辐射安全 第1部分：要求与等级分类方法

　　ICS 3 1 . 260 L 53

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39771 . 1—2021

　　半导体发光二极管光辐射安全第 1 部分：要求与等级分类方法

　　opticalradiationsafetyofLEDs—

　　part1：Safetyrequirementsandclassification

　　2021-03-09 发布 2021-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 3977 1 . 1—202 1

　　GB/T 3977 1 . 1—202 1

　　前 言

　　GB/T 39771《半导体发光二极管光辐射安全》分为 2 个部分：

　　— 第 1 部分：要求与等级分类方法;

　　— 第 2 部分：测试方法。

　　本部分为 GB/T 39771 的第 1 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　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这些专利的责任。

　　本部分由中华人民共和国工业和信息化部(电子)提出并归口 。

　　本部分起草单位：杭州浙大三色仪器有限公司、中国电子技术标准化研究院、国家灯具质量监督检验中心(中山)、浙江三色光电技术有限公司、广州赛西标准检测研究院有限公司、杭州产品质量监督检测研究院。

　　本部分主要起草人：乔波、王建平、赵英、刘秀娟、彭振坚、周钢、钱枫、牟同升、李俊凯、许子愉。

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　　引 言

　　高亮度(辐射亮度)半导体发光二极管已广泛应用于照明、显示及其他消费电子产品中，其光学辐射对人体健康的影响，是产品的安全问题之一 。

　　本部分主要考虑光辐射波长为近紫外、可见光区域的半导体发光二极管，可能产生的光辐射危害为眼睛和皮肤的紫外危害、眼睛近紫外危害、视网膜蓝光危害和视网膜热危害。 目前，半导体发光二极管的视网膜热危害并不明显，暂时不在本部分考虑的范围。

　　视网膜蓝光危害与眼睛的角膜和晶状体对短波长蓝光、紫光的吸收有关，正常成年人由于眼睛的紫外过滤作用，视网膜危害主要为蓝光辐射。 对于婴儿、人工晶状体(与截止波长有关)和无晶状体的人的情况，部分紫外辐射可能直接照射到视网膜上，本部分建议作为无晶状体情况考虑，参见附录 A。

　　由于长期使用半导体发光二极管可能对人体健康的潜在影响，其相关情况还在研究之中。

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　　半导体发光二极管光辐射安全第 1 部分：要求与等级分类方法

　　1 范围

　　GB/T 39771 的本部分规定了半导体发光二极管(以下简称 LED)的光辐射安全要求与危险等级分类方法。

　　本部分适用于光辐射波长为近紫外和可见光区域(300 nm~780 nm) 的单芯片或多芯片 LED。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是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。

　　GB/T 20145—2006 灯和灯系统的光生物安全性

　　GB/T 30117 . 2—2013 灯和灯系统的光生物安全 第 2 部分：非激光光辐射安全相关的制造要求指南

　　SJ/T 11395—2009 半导体照明术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 20145—2006、GB/T 30117.2—2013 和 SJ/T 11395—2009 界定的以及下列术语和定义适用

　　于本文件。

　　3.1

　　发射限值 emissionlimit

　　对于特定的危险类型，允许的最大光发射值。

　　3.2

　　小光源 smallsource

　　对向角小于接收角的光源。

　　注：对向角是指表观光源对着观察者眼睛或测量点所形成的视角。

　　3.3

　　眼睛和皮肤的紫外危害 Uv hazardfortheeyeandskin

　　眼睛和皮肤受到紫外辐射时潜在的光化学危害，有效的作用光谱范围为 200 nm~400 nm。

　　注：本部分的起始波长为 300 nm。

　　3.4

　　眼睛和皮肤的紫外危害辐照度 Uv hazardirradiancefortheeyeandskin

　　光谱范围 300 nm~400 nm 的光谱辐照度 Eλ 与紫外危害作用光谱函数sUV(λ)(见附录 B) 加权积分所得的值，计算如公式(1)所示。

　　400

　　Es Eλ ·sUV ……………………( 1 )

　　GB/T 3977 1 . 1—202 1

　　式中：

　　ES — 眼睛和皮肤的紫外危害辐照度，单位为瓦每平方米(W · m-2 ) ;

　　Eλ —光谱辐照度，单位为瓦每平方米纳米(W · m- 2 · nm-1 ) ;

　　SUV(λ) — 眼睛和皮肤的紫外危害作用光谱函数;

　　Δλ —波长间隔，单位为纳米(nm)。

　　3.5

　　眼睛近紫外危害 near-Uv hazardfortheeye

　　眼睛受到近紫外辐射时潜在的光化学危害，有效的作用光谱范围为 315 nm~400 nm。

　　3.6

　　眼睛近紫外危害辐照度 near-Uv hazardirradiancefortheeye

　　光谱范围 315 nm~400 nm 的总辐射照度，计算如公式(2)所示。

　　400

　　EEλ · Δλ …………………………( 2 )

　　式中：

　　EUVA — 眼睛近紫外危害辐照度，单位为瓦每平方米(W · m-2 ) ;

　　Eλ —光谱辐照度，单位为瓦每平方米纳米(W · m- 2 · nm-1 ) ;

　　Δλ —波长间隔，单位为纳米(nm)。

　　3.7

　　视网膜蓝光危害 retinalbluelighthazard

　　视网膜受到蓝光辐射时潜在的光化学危害，有效的作用光谱范围为 300 nm~700 nm。

　　3.8

　　视网膜蓝光危害辐亮度 retinalbluelighthazardradiance

　　光谱范围 300 nm~700 nm 的光谱辐亮度 Lλ 与蓝光危害作用光谱函数 B(λ)(见附录 C) 加权积分后所得的值，计算如公式(3)所示。

　　700

　　LB Lλ · B …………………………( 3 )

　　式中：

　　LB —视网膜蓝光危害辐亮度，单位为瓦每平方米球面度(W · m- 2 · sr-1 ) ;

　　Lλ —光谱辐亮度，单位为瓦每平方米球面度纳米(W · m- 2 · sr- 1 · nm-1 ) ;

　　B(λ) —蓝光危害作用光谱函数;

　　Δλ —波长间隔，单位为纳米(nm)。

　　3.9

　　视网膜蓝光危害—小光源辐照度 retinalbluelighthazardirradianceofsmallsource

　　光谱范围 300 nm~700 nm 的光谱辐照度 Eλ 与蓝光危害作用光谱函数 B(λ)加权积分后所得的值，计算如公式(4)所示。

　　700

　　EB Eλ · B …………………………( 4 )

　　式中：

　　EB —视网膜蓝光危害—小光源辐照度，单位为瓦每平方米(W · m-2 ) ;

　　Eλ —光谱辐照度，单位为瓦每平方米纳米(W · m- 2 · nm-1 ) ;

　　B(λ) —蓝光危害作用光谱函数;

　　Δλ —波长间隔，单位为纳米(nm)。

　　注：LED 的对向角小于接收角时，视网膜蓝光危害可采用辐照度来进行评价。

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　　3 . 10

　　视场 fieldofview

　　通过测量装置接收 LED光辐射时，接收区域所对应的立体角。

　　注：本部分中用平面接收角[单位为弧度(rad)]来表示。

　　3 . 1 1

　　安全距离 safetydistance

　　眼睛与 LED之间的距离，当大于该距离下使用时，LED可达发射不会超过危险等级所对应的发射限值。

　　3 . 12

　　可达发射值 accessibleemissionvalue

　　在预期使用下，LED可能达到的最大光辐射水平。

　　4 光辐射安全的限值

　　4 . 1 眼睛和皮肤紫外危害发射限值

　　最大预期辐照时间为 30 000 s 的情况，眼睛和皮肤紫外危害的曝辐限值为 30 J · m- 2 。

　　对于 LED光辐射，眼睛和皮肤紫外危害发射限值由眼睛和皮肤紫外危害辐照度给出，它与允许使用的最大辐照时间 tmax有关，计算如公式(5)所示。

　　Es =30/tmax …………………………( 5 )

　　4 . 2 眼睛近紫外危害发射限值

　　眼睛近紫外危害的曝辐限值为 10 000 J · m- 2 。

　　对于 LED光辐射，眼睛近紫外危害的发射限值由眼睛近紫外危害辐照度给出，它与允许使用的最大辐照时间 tmax有关，计算如公式(6)所示。

　　EUVA = 10 000/tmax …………………………( 6 )

　　非普通照明用 LED,最大预期辐照时间为 30 000 s;对于普通照明用 LED,最大预期辐照时间为1 000 s, 时间大于或等于 1 000 s 时，对眼睛总的近紫外辐照度不能超过 10 W · m- 2 。

　　4 . 3 视网膜蓝光危害发射限值

　　预期辐照时间在 10 000 s 内的情况，视网膜蓝光危害的曝辐限值为 10 6 J · m- 2 · sr- 1 。

　　对于 LED光辐射，视网膜蓝光危害的发射限值由视网膜蓝光危害辐照度给出，它与允许使用的最大辐照时间 tmax有关，计算如公式(7)所示。

　　LB =106 /tmax …………………………( 7 )

　　时间大于 10 000 s 时，对眼睛的视网膜蓝光辐亮度不能超过 100 W · m- 2 · sr- 1 。

　　对于小光源 LED,视网膜蓝光危害的发射限值以视网膜蓝光危害—小光源辐照度给出。 预期辐照时间在 100 s 内时，视网膜蓝光危害—小光源的发射限值为 100 J · m- 2 ;时间大于 100 s 时，视网膜蓝光危害—小光源的发射限值为 1 W · m- 2 。

　　小光源 LED,当预期辐照时间小于或等于 100 s 时，视网膜蓝光危害的发射限值 EB 与允许使用的最大辐照时间tmax有关，计算如公式(8)所示。

　　EB =100/tmax …………………………( 8 )

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　　5 等级分类

　　5 . 1 总则

　　LED光辐射安全的危险等级由低到高分为 0 类、1 类、2 类和 3 类 。

　　对于高危险等级的 LED,则可以根据应用要求给出较低危险等级的安全距离。

　　对于 LED 的应用产品，其光辐射安全评价可参见附录 D。

　　5 . 2 0 类(豁免类)

　　0 类是指 LED在下列条件下，不造成潜在光辐射危害的危险等级;在 200 mm 距离下进行测试，其可达发射值应不超过表 1 所规定的发射限值。 即：

　　— 在 tmax = 30 000 s 内不造成眼睛和皮肤的紫外危害(Es);

　　— 对于普通照明用时，在 tmax = 1 000 s 内不造成眼睛近紫外危害(EUVA) ;

　　— 对于非普通照明用时，在 tmax = 30 000 s 内不造成眼睛近紫外危害(EUVA) ;

　　— 在 tmax = 10 000 s 内不造成视网膜蓝光危害(LB，对于小光源可采用 EB)。

　　表 1 0 类 LED 的发射限值

　　5 . 3 1 类(低危险)

　　1 类是指 LED在下列条件下，不造成潜在光辐射危害的危险等级;在 200 mm 距离下进行测试，其可达发射值应不超过表 2 所规定的发射限值。 即：

　　— 在 tmax = 10 000 s 内不造成眼睛和皮肤的紫外危害(Es);

　　— 在 tmax = 300 s 内不造成眼睛近紫外危害(EUVA) ;

　　— 在 tmax = 100 s 内不造成视网膜蓝光危害(LB，对于小光源则为 EB)。

　　表 2 1 类 LED 的发射限值

　　5 . 4 2 类(中度危险)

　　2 类是指 LED在下列条件下，不造成潜在光辐射危害的危险等级;在 200 mm 距离下进行测试，其

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　　可达发射值应不超过表 3 所规定的发射限值。 即：

　　— 在 tmax = 1 000 s 内不造成眼睛和皮肤的紫外危害(Es);

　　— 在 tmax = 100 s 内不造成眼睛近紫外危害(EUVA) ;

　　— 在 tmax =0.25 s 内不造成视网膜蓝光危害(LB，对于小光源则为 EB)。

　　表 3 2 类 LED 的发射限值

　　5 . 5 3 类(高危险)

　　3 类是指 LED可达发射值超过表 3 所规定的任一发射限值。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　无晶状体的人视网膜紫外危害

　　A.1 无晶状体的人视网膜紫外危害

　　无晶状体的人眼(以下简称“无晶状体”)视觉系统中，视网膜受到短波辐射时潜在的光化学危害，有

　　效的作用光谱范围为 300 nm~700 nm。

　　A.2 无晶状体视网膜紫外危害辐亮度

　　无晶状体视网膜紫外危害辐亮度是光谱范围在 300 nm~700 nm 的光谱辐亮度 Lλ 与无晶状体紫外危害作用光谱函数 A(λ)加权积分所得的值，计算如公式(A. 1)所示。

　　700

　　LA Lλ ·A · Δλ …………………………

　　式中：

　　LA —无晶状体视网膜紫外危害辐亮度，单位为瓦每平方米球面度(W · m- 2 · sr-1 ) ;

　　Lλ —光谱辐亮度，单位为瓦每平方米球面度纳米(W · m- 2 · sr- 1 · nm-1 ) ;

　　A(λ) —无晶状体紫外危害作用光谱函数，见表 A. 1 ;

　　Δλ —波长间隔，单位为纳米(nm) 。

　　表 A.1 无晶状体紫外危害作用光谱函数 A(λ)

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　　表 A.1(续)

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　　A.3 无晶状体视网膜紫外危害发射限值

　　预期辐照时间在 10 000 s 内的情况，无晶状体视网膜紫外危害的曝辐限值为 10 6 J · m- 2 · sr- 1 ;时间大于 10 000 s 时，对无晶状体视网膜紫外危害辐亮度不能超过 100 W · m- 2 · sr- 1 。

　　无晶状体视网膜紫外危害的发射限值 LB 与允许使用的最大辐照时间tmax有关，计算如公式(A. 2)所示。

　　LB = 10 000/tmax …………………………( A.2 )

　　A.4 等级分类

　　对于用于无晶状体的人的 LED,除按第 5 章中“等级分类”进行评价外，还需要进行无晶状体视网膜紫外危害的安全评价，其分类依据如下：

　　a) 在 10 000 s 内不造成无晶状体视网膜紫外危害 LA，并且符合第 5 章中 0 类分类要求的，定义为 0 类;

　　b ) 在 100 s 内不造成无晶状体视网膜紫外危害 LA，并且符合第 5 章中 1 类分类要求的，定义为1 类;

　　c) 在 0 . 25 s 内不造成无晶状体视网膜紫外危害 LA，并且符合第 5 章中 2 类分类要求的，定义为2 类;

　　d) 超过 2 类发射限值的就属于 3 类 。

　　因此，对于无晶状体视网膜紫外危害，各危险等级的发射限值如表 A. 2 所示。

　　表 A.2 无晶状体人眼的发射限值

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　眼睛和皮肤紫外危害的作用光谱函数

　　眼睛和皮肤紫外危害的作用光谱函数 sUV(λ)见表 B. 1 。

　　表 B.1 眼睛和皮肤紫外危害的作用光谱函数sUV(λ)

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　视网膜蓝光危害作用光谱函数

　　视网膜蓝光危害作用光谱函数 B(λ)见表 C. 1 。

　　表 C.1 视网膜蓝光危害作用光谱函数 B(λ)

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　　附 录 D

　　(资料性附录)

　　LED应用产品的光辐射安全评价指南

　　带有漫射、扩散光束等装置的 LED应用产品，其光辐射安全的危险等级可降低，由多个 LED集成或带会聚光束等装置的 LED应用产品，可能导致光辐射安全的危险等级分类的改变。

　　因此，对于只有一个 LED 的应用产品，或加有漫射等扩散光束的二次光学系统的应用产品，其光辐射安全的危险等级分类可直接引用该 LED 的危险等级。

　　加有会聚光束装置或由多个 LED集成的应用产品，其危险等级需重新评价。