Influența fotobiologică a surselor de lumină. Evaluarea grupei de risc
Deși sursele de lumină artificială aduc multe beneficii iluminatului general, producătorii surselor de lumină trebuie să se asigure ca produsele să nu prezinte pericole fotobiologice pentru oameni. Potențialele pericole ale expunerii la radiații optice includ arsuri ale pielii, foto-keratoconjunctivită a corneei, cataracta cristalinului și leziuni retiniene datorate interacțiunii termice sau fotochimice. Încă din 2001, CIE s-a preocupat de standardizarea condițiilor de utilizare în siguranță a surselor de lumină, specificând limitele de expunere pentru ochi și piele la radiațiile în bandă largă de la UV la IR și definind o schemă de clasificare în funcție de grupurile de risc. Totodată, în absența considerării unor cerințe de măsurare așa cum sunt menționate în aceste standarde, pot rezulta evaluări de siguranță prea restrictive. De asemenea, este prezentat modul de evaluare a siguranței surselor de lumină, fiind evaluate pe întregul spectru, de la UV la vizibil până la infraroșu îndepărtat.
Standardizarea
O motivație importantă în elaborarea standardelor a fost de a reduce efortul de măsurare pentru producătorii de corpuri de iluminat. IEC TR 62778, „Aplicarea IEC 62471 pentru evaluarea pericolului luminii albastre la sursele de lumină și corpurile de iluminat“ oferă îndrumări privind evaluarea pericolului retinian de lumină albastră al surselor de lumină destinate aplicațiilor de iluminat. Această evaluare se bazează pe determinarea dacă o sursă prezintă sau nu, la o distanță de 200 mm, un pericol de lumină albastră retiniană în afara grupului de risc unu, așa
cum este definit de standardul de siguranță fotobiologică IEC 62471. Totodată, Raportul Tehnic (TR), menționează două moduri de evaluare:
– prin furnizarea de condiții în care clasificarea grupului de risc (RG) a unei surse de lumină primară poate fi transferată unui corp de iluminat;
-prin prezentarea unei alegeri de metodologii de evaluare, dintre care două se bazează pe date disponibile în mod obișnuit. Așadar, acest TR trebuie considerat din două puncte de vedere distincte: cel al sursei de lumină primare (Tabelul 1) și cel al corpului de iluminat (Tabelul 2).
Raportul Tehnic (TR) a fost implementat prin noile ediții ale standardelor IEC de siguranță pentru lămpi și corpuri de iluminat și în România. În acest moment, majoritatea acestor actualizări au fost adoptate în Europa de CENELEC ca standarde EN și armonizate cu directiva UE de joasă tensiune, 2006/95/EC. În timp ce IEC TR 62778 a fost publicat pentru prima dată în 2012, procesul de implementare a IEC 62471 pentru aplicațiile de iluminat a fost lent. Aici siguranța fotobiologică a lămpilor și corpurilor de iluminat destinate aplicațiilor pentru serviciul general de iluminat (GLS) este evaluată prin implementarea criteriului de clasificare
GLS respectiv prin raportarea (dar nu neapărat măsurarea) la o distanță la care sursa produce o iluminare de 500 lx, dar nu mai puțin de 200 mm.
Această procedură complexă de evaluare a surselor a fost însă suplimentată cu abordarea mai simplă, dar cu complicații semnificative în cazul surselor extinse prin IEC TR 62778 Ediția 2: 2014. Acesta a fost scris pentru a oferi îndrumări în evaluarea pericolului luminii albastre retiniene a tuturor produselor de iluminat, care emit în principal în regiunea vizibilă, 380-780 nm, și cu privire la transferul de date de la LED/ lampă la produsele finite (având grijă ca condițiile de funcționare să fie comparabile în ambele cazuri).
Metode de evaluare
Pentru pericolele retiniene, cerințele de măsurare și limitele de expunere țin cont de mișcările ochilor și de dimensiunea imaginii retiniene, folosind conceptul de radianță ponderată într-un anumit câmp vizual (FOV). Acest FOV mediu este unic, rezultând valori care pot fi cu câteva ordine de mărime sub radiația fizică reală a sursei. În IEC TR 62778 Ediția 2: 2014 sunt propuse următoarele metode pentru evaluarea pericolului luminii albastre în ordinea de solicitare a admisiei:
Metoda A: Raportarea de către producător a tabelului cu valori de iluminare în funcție de TCC (≤8000 K), din care poate rezulta RG1. Consultând tabelul pentru o sursă cu TCC cunoscută, se poate adopta valoarea de iluminare raportată ca Ethr (iluminanța de prag). Această valoare poate fi raportată în fișa tehnică a sursei de lumină primară și convertită în dthr (distanța de prag) pentru un corp de iluminat. În cazul în care ultimul proces rezultă dthr≤200 mm, sub distanța de evaluare, atunci se va raporta RG1. Această metodă are inclus un factor de siguranță doi și nu poate fi utilizată în transferul clasificării grupului de risc. De menționat că, cu cât o sursă emite mai multă lumină în regiunea albastră, cu atât este mai mare TCC, și deci riscul de lumină albastră este mai mare.
Metoda B: Raportarea de către producător a tabelului cu valori de luminanță, în funcție de TCC (≤8000 K), din care va rezulta RG1. Pe lângă cunoașterea TCC a sursei, este necesară și măsurarea luminanței (cd/m2). Câmpul vizual (FOV) de măsurare utilizat pentru determinarea luminanței nu trebuie să depășească zona luminoasă a sursei. În cazul în care luminanța măsurată a sursei de lumină primară este sub cea raportată în tabel, se aplică RG1 nelimitat, în timp ce pentru corpuri de iluminat se aplică simplu RG1. Această metodă include de asemenea un factor de siguranță doi. În cazul în care luminanța măsurată depășește valorile din tabel, atunci se vor lua în considerare metodele A sau C.
Metoda C: Evaluare directă spectroradiometrică a pericolului de lumină albastră. Cu această metodă, cantitatea măsurată este precis definită ca radiație „fiziologică“, spre deosebire de radiația „adevărată“ întâlnită în mod obișnuit în spectroradiometrie și care prin definiție se prelevează doar de pe zona de emisie a sursei. În cazul în care radianța fiziologică este măsurată
într-un FOV mai mare decât unghiul subtins de sursă, rezultatul este o medie a radianței adevărate a sursei și a fundalului întunecat (Fig. 1). Legea conservării radianței, care afirmă că radianța nu poate fi mărită de un sistem optic, se aplică doar la măsurarea radianței adevărate.
Metoda D: Calculul luminanței
într- un FOV de 11 mrad cu valorile distribuției luminanței a sursei de lumină. O măsurătoare spectrală a aceleiași surse permite determinarea factorului KB,v, un parametru definit în TR ca raportul dintre dimensiunea pericolului de lumină albastră și mărimea fotometrică.
Combinația acestor două va avea ca rezultat o valoare a radianței luminii albastre care este comparată cu limita RG1.
Câmpul vizual (FOV) al instrumentului de măsură este fundamental deoarece se referă direct la aria imaginii retiniene luate în considerare. În evaluarea pericolului luminii albastre, se ia în considerare mai degrabă zona retinei expuse, dependentă de timpul de expunere, decât zona sursei (Tabelul 3).
În timp ce FOV este definit ca unghiul solid vizualizat de instrumentul de măsurare, acesta este reprezentat în mod obișnuit de un unghi plan de percepție.
Evaluarea grupei de risc
Pericolul luminii albastre retiniene este determinat prin măsurarea radiației spectrale a sursei de lumină în intervalul 300-780 nm (aplicând funcția de ponderare a pericolului luminii albastre) și în FOV adecvat pentru grupul de risc considerat. Deși pericolul UV actinic a fost luat în considerare în anumite standarde și în îndrumările privind furnizarea de ecrane de protecție a corpurilor de iluminat pentru lămpile care emit un nivel ridicat de radiație UV, pericolul luminii albastre retiniene nu a fost abordat până acum; tocmai pe acest aspect s-a concentrat IEC/TR 62778.
O condiție prealabilă pentru transferul unei clasificări de pericol de lumină albastră, bazându-se pe legea conservării radiației, este ca FOV de măsurare să fie circular și să nu se extindă dincolo de zona luminoasă a sursei.
Această măsurătoare este denumită radiație „adevărată“ pentru a se distinge de măsurarea radianței „fiziologice“ din evaluarea siguranței fotobiologice.
În Fig. 3 sunt prezentate cele două condiții de măsurare.
Conform metodei C, în cazul în care o sursă are un diametru <2,2 mm (cazul unui LED singular), iradianța spectrală ar trebui măsurată pentru a raporta numai Ethr, în timp ce pentru sursele cu un diametru >2,2 mm ar trebui măsurată radiația spectrală, pentru RG0 nelimitat,RG1 nelimitat sau pentru Ethr rezultat.
Această nevoie provine din faptul că, la 200 mm, FOV necesar de 11 mrad cuprinde o zonă circulară de 2,2 mm diametru. Pentru a evita confuzia în determinarea dacă ar trebui efectuată o măsurare a radiației sau iradiantei, ar fi mai precis să se ia în considerare dacă sursa se extinde complet dincolo de un cerc de 2,2 mm diametru sau nu.
Dacă o sursă de lumină primară nu umple această zonă, atunci o clasificare a grupului de risc nu poate fi transferată.
FOV ar putea fi redus în acest caz pentru a asigura măsurarea radianței adevărate, care însă poate da naștere la o supraestimare a pericolului.
În numărul viitor vom reveni cu detalii privind semnificația mărimilor și interpretarea rezultatelor în contextul conformității cu standardele.
