بخش دوم: بررسی ایمنی فوتوبیولوژیکی محصولات بر پایه ی LED ها

سالهاست که خطر قرار گرفتن در معرض نور آبی برای سلامتی انسان توجه محققان را به خود جلب کرده است. نور آبی با انرژی نسبتاً بالا می تواند آسیب فتوشیمیایی جبران ناپذیری به بافت چشم وارد کند. به همین علت، جامعه بین‌المللی ملزم به ایجاد مجموعه‌ای از استانداردها و طبقه‌بندی‌ها برای ارزیابی و بررسی خطرات احتمالی ایجاد شده توسط یک سیستم نوری یا روشنایی برای کسانی که در معرض آن قرار میگیرند، شد. بنابراین سازمان استاندارد به دنبال ارائه ی اندازه‌گیری‌های طیفی رادیومتری و تکنیک‌های لازم برای ارزیابی خطرات طیفی تحت شرایط کاملاً تعریف شده و مرتبط است.

به همین علت، ما یک مجموعه ی پنج بخشی برای بررسی این تکنیک ها و استاندارد مربوطه آماده کرده ایم. در بخش اول از این مجموعه پنج قسمتی، بر خطراتی که در اثر قرار گرفتن در معرض تشعشعات نوری برای بدن انسان ایجاد می شود و همچنین توسعه استانداردهای بین‌المللی برای ارزیابی ایمنی فوتوبیولوژیکی منابع غیر لیزری، مروری داشتیم. در این قسمت، با در نظر گرفتن جزئیات دقیق ارزیابی منابع و اجرای استانداردهای ایمنی در اروپا و سایر نقاط جهان، رویکرد عملی تری ارائه خواهیم داد.

در حال حاضر، روش پیچیده ارزیابی ایمنی فوتوبیولوژیکی LEDها یک الزام قانونی در اروپا است، اما تعداد کمی از کشورها  از آزمایش اجباری اروپا پیروی کرده اند. ما در اینجا پس از نگاهی بسیار عمیق در اندازه گیری radiance و irradiance ، پیاده سازی استاندارد IEC62471 را مورد بحث قرار داده ایم.

این مقاله در نوامبر/دسامبر ۲۰۱۱ درمجله ی LEDs منتشر شده است (LEDS MAGAZINE).

شکل ۱: تعریف irradiance

اهداف و محدوده کلی استاندارد IEC62471:2006:

استاندارد IEC62471:2006 با عنوان "ایمنی فتوبیولوژیکی لامپ ها و سیستم های لامپی" راهنمایی هایی را برای ارزیابی ایمنی فوتوبیولوژیکی همه منابع تابش نوری با انرژی الکتریکی و غیر لیزری که در محدوده طیفی ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ نانومتر ساطع می کنند، ارائه می دهد. انتشار نور هدف اصلی محصول است. گنجاندن LED ها در محدوده این استاندارد و حذف آنها از محدوده ی استاندارد لیزر IEC60825، به صورت مشخص از اهداف این استاندارد است. در این ارزیابی، خطرات احتمالی برای پوست، سطوح جلویی چشم (قرنیه، ملتحمه و عدسی) و شبکیه با در نظر گرفتن شش خطر، ذکر شده و برای مدت زمان قرار گیری هشت ساعت ناشی از قرار گرفتن در معرض نور بررسی می‌شوند.

جدول ۱: خطرات مختلف نیاز به اندازه گیری irradiance یا radiance دارند( علامت + نیاز به توابع وزنی را نشان می دهد)

طبق دستورالعمل های سازمان جهانی بهداشت، مدت زمان ۸ ساعت، به عنوان بالاترین مدت زمان  قرار گرفتن یک کارمند بدون متحمل شدن خطر اثرات نامطلوب بر سلامتی تعیین شده است. این مدت نباید با محدودیت های نوردهی کوتاه مدت یا زمان پیک اشتباه گرفته شود.

همانطور که در جدول شماره ۱ مشاهده می کنید، در مورد بررسی خطرات برای پوست و سطوح جلویی چشم، توجه به میزان تابش نور به سطح مورد نظر کافی است، ولی برای ارزیابی خطرات شبکیه، باید ویژگی های تصویربرداری چشم را در نظر گرفت. بنابراین دو اندازه گیری مجزا مورد نیاز است:

  • Irradiance
  • radiance

که به مرور، به تعریف و توضیح آنها خواهیم پرداخت.

به جدول فوق نگاه کنید. تابع وزنی به عنوان یک عبارت ناآشنا در جدول به چشم می خورد. اکنون می خواهیم ببینیم تعریف تابع وزنی در ریاضیات چیست و چه کاربردی در بررسی خطرات پوست و چشم دارد.

شکل ۲: تصویر منبع نوری که روی شبکیه چشم نمایش داده می شود.

توابع وزنی (weight function):

تابع وزن یک دستگاه ریاضی است که هنگام اجرای یک مجموع، انتگرال یا میانگین استفاده می‌شود تا به برخی از عناصر «وزن» یا تأثیر بیشتری نسبت به سایر عناصر در همان مجموعه بدهد.

برای ارزیابی خطرات ناشی از تابش، اندازه‌گیری‌های خام مختلفی که انجام می‌شوند باید در تابع وزنی طیف مربوطه ضرب می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که طول موج‌هایی که آسیب بالاتری ایجاد می‌کنند، اصطلاحا سنگین‌تر از سایرطول موج ها هستند.

تعریف Irradiance و radiance

اندازه گیری irradiance و radiance دو مورد از رایج ترین اندازه گیری های انجام شده از منابع نور هستند و تنها دو تکنیکی هستند که برای انطباق با استاندارد IEC 62471 باید مورد استفاده قرار گیرند. این استاندارد، همچنین راهنمایی های خاصی در مورد شرایط هندسی که این اندازه گیری های تحت آن انجام می شود را ارائه می دهد تا تاثیر پدیده های بیوفیزیکی، مانند تأثیر حرکات چشم بر  irradiationشبکیه در نظر گرفته شود.

 محدوده طیفی ۱۴۰۰-۳۰۰ نانومتر برای اندازه گیری radiance در نظر گرفته می شود، زیرا شبکیه اساساً خارج از این محدوده به دلیل ویژگی های انتقال عدسی محافظت می شود. جدول ۱ اندازه گیری مورد نیاز ( radiance یا  irradiance) را برای بررسی خطرات مختلف نشان می دهد.

عدسی یا عدسی کریستالی یک ساختار شفاف دو محدبه در چشم است که همراه با قرنیه به شکست نور کمک می کند تا نور بر روی شبکیه متمرکز شود. با تغییر شکل، فاصله کانونی چشم را تغییر می‌دهد تا بتواند بر روی اجسام در فواصل مختلف تمرکز کند، بنابراین اجازه می‌دهد یک تصویر واقعی از شی مورد نظر بر روی شبکیه ایجاد شود. این تنظیم لنز به عنوان تطبیق شناخته می شود (همچنین به زیر مراجعه کنید). در انسان، قدرت انکسار عدسی در محیط طبیعی آن تقریباً ۱۸ دیوپتر است که تقریباً یک سوم قدرت کل چشم است. در جلوی عدسی عنبیه وجود دارد که میزان نور ورودی به چشم را تنظیم می کند. در بزرگسالان، قطر عدسی معمولاً ۱۰ میلی‌متر است و طول محوری آن حدود ۴ میلی‌متر است، االبته توجه به این نکته مهم است که اندازه و شکل آن ممکن است به دلیل سازگاری و به دلیل ادامه رشد لنز در طول زندگی فرد تغییر کند.

اندازه گیری Irradiance

با توجه به جدول ۱، اندازه گیری irradiance به شما امکان می دهد تا میزان خطرات وارد شده بر روی پوست و سطوح سطحی چشم را برآورد کنید. به شکل ۱ نگاه کنید:

 irradiance به عنوان نسبت (radiant power)  توان تابشی، (dF) تابیده شده بر روی یک عنصر از سطح، به مساحت (dA) از آن عنصر تعریف می شود. نماد آن E و واحد اندازه گیری آن  W/m2است.irradiance  ، به عنوان مقدار نوری که از کل نیمکره بالا به واحد سطح می رسد، محاسبه می شود. با این حال، چشم به دلیل موقعیتش نسبت به استخوان دماغ و همچنین نسبت به بینی، در برابر تشعشعات با زاویه دید خارج از حد معمول محافظت می شود. در محدوده این استاندارد، اندازه گیری irradiance در همه موارد خطر به جز در مورد خطرات پوستی ناشی از حرارت، با زاویه پذیرش ۱٫۴ رادیان انجام می شود. نور ساطع شده از منبعی خارج از این زاویه پذیرش، نیازی به اندازه گیری ندارد.

در اندازه‌گیری irradiance، معمولاً دیفیوزر یا کره یکپارچه (integrating sphere)، باید یک پاسخ زاویه‌ای کسینوس داشته باشد تا به درستی سهم‌های خارج از محور را محاسبه کند. در یک زاویه معین از سطح، اندازه ی سطح تصویر با کسینوس زاویه ای ذکر شده افزایش می یابد و در نتیجه irradiance کاهش می یابد. با این حال اطلاع از irradiance منبع، هیچ اطلاعاتی در مورد مقدار نور کوپل شده توسط چشم و نور تصویر شده بر روی شبکیه، ارائه نمی دهد. در اندازه‌گیری irradiance ، نحوه برخورد نور یک منبع بر سطح را اندازه‌گیری می‌کنید، به‌طور خاص تر، چگالی انرژی نور را هنگامی که به آن سطح برخورد می‌کند اندازه‌گیری می‌کنید.

زاویه پذیرش (Acceptance angle) حداکثر زاویه ای است که در آن نور ورودی می تواند توسط یک متمرکز کننده جذب شود.

کسینوس تصحیح شده یا cosine correction چیست؟

کسینوس، یک تابع ریاضی است که برای محاسبه و تعیین مشخصات (طول و زاویه) در مثلثات استفاده می شود. روشنایی، اندازه گیری انرژی مرئی است که بر روی سطح یک جسم می افتد. اندازه‌گیری‌های روشنایی مستعد خطا به‌ویژه خطاهای ناشی از نورهای خارج از محور هستند. طبق تعریف، نور در صفحه اندازه گیری باید متناسب با کسینوس زاویه ای باشد که در آن تابش می کند. مقدار ایده آل نشان داده شده در شکل در دایره قرمز توسط یوهان هاینریش لامبرت در سال ۱۷۶۰ تشریح شد و به آن "قانون کسینوس لامبرت" می گویند و اساساً نشان می دهد که چگونه شدت نور با تغییر زاویه نور تغییر می کند. 

با استفاده از یک طیف سنج نیز ی توان این مقدار را اندازه گرفت. تصویر فوق، مقایسه کسینوس تصحیح شده بین طیف سنج و قانون کسینوس لامبرت است. گیرنده کسینوسی طیف سنج، دایره آبی است. کسینوس بهینه شده و قانون کسینوس لامبرت تقریباً همپوشانی دارند. این امر با استانداردهای بین المللی برای اندازه گیری روشنایی مطابقت دارد و خطاهای اندازه گیری را به طور موثری کاهش می دهد.

 اندازه گیری LUX در زوایای مختلف: در مرحله بعد، باید بدانید که نوری که با زاویه وارد محیط می شود بر میزان LUX تأثیر می گذارد. نوری که مستقیماً از سمت بالا می تابد (تصویر بالا سمت چپ LUX: 476 lx) در مقایسه با نوری که با زاویه مایل می تابد، روشن تر خواهد بود (تصویر زیر سمت راست LUX: 449 lx). در واقع یک همبستگی مستقیم بین زاویه نور و میزان روشنایی وجود دارد. این مطلب توسط یوهان هاینریش لامبرت در سال ۱۷۶۰ توضیح داده شد. مقدار LUX واقعی منبع نور (شدت نور) از زوایای مختلف باید Eθ = E0 Χ cos(θ) باشد. E0 مقدار LUX اصلی است. نمودار زیر، راهنمای اندازه گیری روشنایی طبق قوانین لامبرت است.

تصحیح کسینوس برای نور با زاویه مایل: در حالت ایده آل، تصحیح کسینوس برای نور مایل (زاویه ای) باید از نمودار نشان داده شده در بالا پیروی کند. به عنوان مثال، اگر یک نورسنج (Light meter)، نورهایی که با ۶۰ درجه وارد می شوند را دریافت می کند. باید حدود ۵۰ درصد از شدت اولیه خود را ایجاد کند. همانطور که مشاهده می کنید، با کمتر شدن زاویه، شدت باید مطابق با خط قرمز دایره ای در نمودار بالا افزایش یابد.

اندازه گیری Radiance

شکل ۳: تعریف radiance

اندازه گیری Radiance به شما امکان می دهد تا خطرات وارد شده بر روی شبکیه را ارزیابی کنید و به این بستگی دارد که چه مقدار از نوری که از یک منبع ساطع می‌شود جمع‌آوری شده و توسط شبکیه وارد چشم می‌شود.  Radianceبه صورت نسبت

 (radiant power) توان تابشی (dF) ساطع شده از سطح dA  در زاویه dΩ بر حاصلضرب زاویه dΩ و سطح تصویر است. (سطح تصویر به صورت dA∙cos q تعریف می شود) ∙ (شکل۳). نماد آن L و واحد اندازه گیری آن W/m2sr است. به طور خلاصه، radiance معیاری  برای چگونگی تابش نور از یک منبع  است.

 سطح تصویر یا projected area به صورت مقابل تعریف می شود:

که در آن  Aناحیه اصلی است و β زاویه بین سطح نرمال و خط دید نسبت به سطح A  می باشد.

نحوه ی محاسبه ی سطح تصویر برای اشکال اصلی در جدول زیر آمده است.

جدول۲- محاسبه ی سطح تصویر برای اشکال اصلی

در هنگام مشاهده یک منبع، چشم، نورهای تابیده شده از منبع را در یک زاویه ثابت تعیین شده توسط قطر مردمک جمع آوری می کند و تصویری از منبع را بر روی شبکیه می فرستد. مردمک چشم بر اساس سطوح محرک بینایی یا میزان  luminanceمنبع (luminanceمقدار نور یا شار نوری است که بر روی یک سطح می افتد. بر حسب لومن بر متر مربع یا لوکس اندازه گیری می شود. در بخش بعدی به صورت کامل تر توضیح داده خواهد شد)، گشاد (یا منقبض) می شود و بر این اساس اندازه تصویر تابیده شده در شبکیه افزایش می یابد (یا کاهش می یابد). قانون بقای تابش می گوید که میزان  radianceرا نمی توان با سیستم های نوری غیرفعال مانند عدسی چشم افزایش داد. بنابراین مقدار  irradiance شبکیه با تعیین میزان radiance منبع و زاویه تغییر یافته ی مردمک چشم (قطر۷-۲ میلی متر) به دست می آید.

Radiance  با دو روش اندازه گیری می شود:

  • با استفاده از تکنیک تصویربرداری
  • به طور غیرمستقیم از طریق اندازه گیری irradiance.

در هر دو مورد، اندازه‌گیری در یک میدان دید خاص (FOV) یا زاویه فضایی انجام می‌شود که محدوده ی منبع اندازه‌گیری شده را مشخص می‌کند. تکنیک تصویربرداری (شکل ۴)، نحوه تصویربرداری چشم را تکرار می کند.

شکل ۴: اندازه گیری ,radiance تکنیک تصویربرداری

یک تلسکوپ، منبع مورد آزمایش را بر روی یک صفحه که سوراخ هایی با قطرهای متفاوت برای انتخاب FOV مورد نیاز برای اندازه گیری در آن قرار داده می شود، تصویر می کند.

همچنین ممکن است اندازه گیری irradiance ، با کسینوس اصلاح شده ی زاویه نور ورودی انجام شود (شکل ۴). یک سوراخ مستقیماً بر روی منبع قرار می گیرد تا FOV  مد نظر اندازه گیری را مشخص کند. radiance از طریق اندازه گیری irradiance نسبت به زاویه فضایی FOV در واحد استرادیان محاسبه می شود.

Radiance فیزیولوژیکی:

تصویر شبکیه چشم در دید لحظه‌ای، از همان زاویه‌ای است که منبع آن را نشان می‌دهد. مطابق با استاندارد  IEC62471و با توجه به عملکرد تصویربرداری ناقص چشم، کوچکترین تصویری که بر روی شبکیه ایجاد شده است، دارای زاویه ای به اندازه ی  mrad 1.7 است.

شکل ۵: افزایش اندازه تصویربرداری شبکیه کاهش irradiance  شبکیه

با افزایش زمان قرار گیری در معرض نور، به دلیل حرکات چشمی (saccades) و حرکات پاسخی بدن به نور ( Reaction Time and Movement Speed)، تصویر شبکیه روی ناحیه بزرگ‌تری از شبکیه "گسترده" می‌شود، این امر منجر به کاهش متناظر در irradiance  شبکیه می‌شود. در ارزیابی خطرات برای شبکیه، irradiance تصویر شبکیه باید در نظر گرفته شود. با افزایش زمان نوردهی، این تصویر به دلیل ساکادها و حرکات چشم در سراسر شبکیه پخش می شود. آنچه مورد توجه است، radiance منبع نیست، بلکه radiance در ناحیه پرتودهی شده ی شبکیه است.

شکل ۶: irradiance  تصویر شبکیه

 یک تابع وابسته به زمان برای نشان دادن گسترش تصویر شبکیه، ازmrad  ۱٫۷ تا mrad100 تعریف شده است.این محدوده زمان نوردهی از ۰٫۲۵ ثانیه (زمان پاسخ مانند حرکات سر و چشم) تا ۱۰۰۰۰ ثانیه را پوشش می دهد. اندازه‌گیری radiance در زمینه ایمنی فوتوبیولوژیکی، به روش فوق انجام می شود یعنی FOV مورد نظر بر اساس نوری که در یک ناحیه معین از شبکیه می‌افتد، انتخاب می‌شود. بنابراین اندازه گیری FOV، صرف نظر از اندازه منبع می باشد و از همان تابع زمانی ۱٫۷ تاmrad 100 پیروی می کند. کمیت اندازه گیری شده با دقت بیشتری radiance میانگین مکانی (spatially averaged radiance) نامیده می شود.

شکل ۷: نحوه ی اندازه گیریradiance ، تکنیک غیرمستقیم.

کمیت اندازه گیری شده به طور دقیق radiance فیزیولوژیکی نامیده می شود که بر خلاف radiance واقعی که طبق تعریف فقط از ناحیه تابشی منبع نمونه برداری می کند، است (شکل ۸). اگر FOV مورد اندازه گیری برای radiance فیزیولوژیکی بزرگتر از زاویه ی تابشی منبع باشد، radiance حاصل، میانگین radiance منبع واقعی و پس زمینه تاریک است علاوه بر این، از آنجایی  که زاویه متقابل (subtense)  یک منبع وابسته به فاصله است و با آن تغییر می کند، مقدار radiance فیزیولوژیکی، بر خلاف مقدار radiance واقعی، تابعی از فاصله ی اندازه گیری  شده نیز می باشد.

شکل ۸ : در هر جفت از تصاویر، دایره های قرمز میدان دید radiance (چپ) و radiance فیزیولوژیک (راست) را نشان می دهند. برای اندازه گیری radiance واقعی، دایره فقط ناحیه ساطع کننده نور را در بر می گیرد، در حالی که در radiance فیزیولوژیکی، میانگین radiance  واقعی و پس زمینه تاریک است.

تاثیرات طیفی (Spectral influence)

در بخش های بالایی، به  irradiance و radiance فیزیولوژیکی بدون در نظر گرفتن اثرات طیفی منبع اشاره شد، که به وضوح در بررسی استانداردها در نظر گرفته شده اند. این مقادیر در عمل باید در هر طول موج با یک monochromator ارزیابی شوند. این ارزیابی ها، در تابش  irradiance  و تابش فیزیولوژیکیradiance لحاظ می شوند. در صورت لزوم، طیف حاصل باید بر اساس توابع وزنی خطر بررسی شود تا وابستگی طول موج به سه مورد از خطرات در نظر گرفته شده بررسی شود. (شکل۹). نتایج باید قبل از مقایسه با EL ها در محدوده طول موج های مورد نیاز یکپارچه شوند.

شکل ۹: توابع وزنی خطر که توسط استاندارد IEC62471 استفاده می شود.

منوکروماتور یا تکفام ساز یا Monochromator: با توجه به اینکه ویژگی های نوری مواد، وابسته به طول موج دریافتی آنها می باشد، لذا این تجهیز دارای کاربردهای وسیعی در علوم آزمایشگاهی و آزمایش های اپتیکی می باشد.اصول کارکرد یک تکفام ساز بر پایه اصل پاشندگی نوری توسط منشور یا پراکنش نور توسط یک پراشنما (diffraction grating) می باشد که معمولاً منشور یا پراشنمای این تجهیز، در حالت بازتابی مورد استفاده قرار می گیرد و منجر به جداسازی طول موج های مختلف نور از یکدیگر می گردد. این تجهیز با مکانیسم های خاصی، طیف انتخابی را پس از جداسازی به شکاف خروجی خود منتقل می کند. بدیهی است که پدیده پاشندگی در داخل تکفام ساز تنها در صورتی قابل کنترل می باشد که نور ورودی از منبع به صورت موازی تابیده شود. از اینرو این وسیله معمولاً به یک کلیماتور داخلی جهت تبدیل اشعه های واگرای نوری منبع نزدیک به نور موازی نیز مجهز می باشد. شکل فوق، اصول کلی عملکرد این تجهیز را نشان می دهد. هم صافی ها (فیلترها) و هم تکفامسازها , (Monochromators)نور چندرنگ (پلی کروماتیک) را تک رنگ می کنند. یعنی، از مجموعه طول موج ها، یک طول موج مشخص را تفکیک می کنند. در رنگ سنج ها از صافی و در اسپکتروفتومترها (طیف نورسنج ها) از منشور یا شبکه ها استفاده می شود.

فاصله اندازه گیری

ارزیابی فواصل اندازه گیری از منابع به کاربردهای مورد نظر در استفاده از آنها بستگی دارد. دو سناریو برای قرار گیری در معرض نور در نظر گرفته شده است. خدمات روشنایی عمومی (GLS) و همه کاربردهای دیگر غیر از خدمات عمومی (غیر GLS). تعریف فعلی GLS مبهم است، اما در حالت کلی مربوط به محصولات نهایی است که نور سفید ساطع می کنند و برای روشنایی فضاها در نظر گرفته شده اند.

اساس ارزیابی ها، رعایت فاصله ای است که منبع روشنایی در آن فاصله ۵۰۰ لوکس تولید می‌کند. دستیابی به این مقدار روشنایی در چراغ های خانگی ممکن است کمتر از یک متر باشد ، اما برای روشنایی خیابان‌ها خیلی بیشتر از این مقادیر باشد.

اندازه گیری Irradiance ممکن است در یک فاصله مناسب و در مقیاس ۵۰۰ لوکس انجام شود. اما، برای اندازه گیری radiance فیزیولوژیکی، فاصله ی صحیح، بر اساس زاویه ی متقابل منبع که در تعیین FOV موثر است، باید انجام شود.

دلیل منطقی برای تعیین شرایط ۵۰۰ لوکس در اندازه گیری ها  دلبخواه و بحث های صنعت روشنایی است زیرا این مقدار در بسیاری از موارد سناریوی واقعی نوردهی را نشان نمی دهد. در بخش بعدی این مقاله، چگونگی رسیدگی به این موضوع را بررسی خواهیم کرد.

در مورد منابع غیر GLS، اندازه گیری ها باید در فاصله ۲۰۰ میلی متری از منبع (ظاهری) انجام شوند. این فاصله نشان دهنده نقطه نزدیک به چشم انسان است. در فواصل کوتاه‌تر از ۲۰۰ میلی‌متر، تصویر شبکیه خارج از کانون عدسی شکل می گیرد و در نتیجه irradiance شبکیه کمتر می‌شود. در اینجا مفهوم منبع ظاهری مهم است. در جایی که از یک لنز برای تطبیق خروجی LED ها استفاده می شود، یک تصویر مجازی بزرگنمایی شده در پشت چیپ تولید می شود. فاصله اندازه گیری ۲۰۰ میلی متر باید با توجه به این منبع ظاهری در نظر گرفته شود، زیرا این همان چیزی است که چشم ها تصویر می کنند. اندازه گیری در فاصله ۲۰۰ میلی متر ممکن است نشان دهنده بدترین وضعیت قرار گرفتن شبکیه در معرض نور باشد. با این حال، این مورد برای ارزیابی خطرات برای پوست و سطوح سطحی چشم که ممکن است فاصله نوردهی نزدیک‌تر باشد، صادق نیست. تا اینجای کار فعلا احتمال آسیب حاد شبکیه در این استاندارد گنجانده نشده است.

منبع ظاهری:

 ظاهر یعنی آنچه با چشم انسان دیده می شود. به عنوان مثال یک LED که از یک لنز یکپارچه استفاده می کند، اندازه منبع ظاهری اندازه فیزیکی لنز یا محفظه نیست. برای پیدا کردن اندازه ظاهری منبع می‌توان از یک تنظیم اندازه‌گیری استفاده کرد که در وسط یک عدسی قرار دارد، در یک طرف منبع (در دوبرابر فاصله واقعی از لنز) و در طرف دیگر یک صفحه نمایش (همچنین در دو برابر فاصله کانونی). یک تصویر به اندازه منبع ظاهری روی صفحه نمایش داده می شود. با دوربین پشت صفحه می توان تصویر را اسکن کرد و با گرفتن ۶۳٫۲ درصد از مساحت نور، اندازه منبع ظاهری را پیدا کرد (گاهی اوقات فرد ۵۰ درصد انتقال نور به تاریکی را جستجو می کند، یعنی مقدار ۵۰ درصد مقدار اندازه گیری شده در وسط. از تصویر).

مقایسه با ELها ( exposure-limit)

 EL ها (محدوده ی قرارگیری در معرض نور) به دو طریق ارائه می شوند:

  • بر حسب شار تابشی (radiant flux) برای خطرات حرارتی
  • بر حسب انرژی (شار تابشی ضرب در زمان) برای خطرات فتوشیمیایی

در نتیجه irradiance اندازه‌گیری شده را می‌توان مستقیماً با شار تابشی مقایسه کرد و زمان قرارگیری در معرض نور را برای خطرات فتوشیمیایی به‌دست آورد. این روش برای اندازه گیری radiance، که FOV اندازه گیری برای آن وابسته به زمان است، اعمال نمی شود.

بنابراین، یک تست شامل pass/fail برای بررسی خطرات شبکیه بر اساس اندازه‌گیری در FOVهای مربوط به حداقل زمان مواجهه سیستم طبقه‌بندی به ترتیب از گروه بندی خطر معاف، اعمال می‌شود. در صورتی که radiance حاصل از حداکثر radiance مجاز برای یک گروه خطر معین بیشتر شود، گروه خطر بعدی آزمایش می شود.

 ارزیابی دقیق خطرات شبکیه نسبتاً پیچیده‌تر است زیرا باید در تعیین ELهای مورد استفاده، اندازه منبع و سطح محرک بینایی نیز در نظر گرفته شود.

شار تابشی ( radiant flux) اندازه گیری توان رادیومتری است. شار، که بر حسب وات بیان می شود، اندازه گیری نرخ جریان انرژی، بر حسب ژول بر ثانیه است. از آنجایی که انرژی فوتون با طول موج نسبت معکوس دارد، فوتون های فرابنفش قدرتمندتر از مرئی یا فروسرخ هستند. شار نوری، اندازه گیری قدرت نور مرئی است. شار فوتوپیک، که بر حسب لومن بیان می‌شود، برای مطابقت با پاسخ‌ چشم انسان، که بیشترین حساسیت را به سبز-زرد دارد، وزن می‌شود. شار اسکوتوپی به حساسیت چشم انسان در حالت سازگار با تاریکی وزن می شود.

طبقه بندی

همانطور که در قسمت ۱ مقاله توضیح داده شد، یک سیستم طبقه بندی، بر اساس حداقل زمان قرار گرفتن در معرض نور از گروه معاف (بدون خطر) تا گروه خطر ۳ (RG3: پرخطر) تعریف شده است.

سپس محدوده ی irradiance (radiance) هر گروه خطر را می توان تعیین کرد و (radiance) irradiance اندازه گیری شده  را می توان با این محدودیت ها مقایسه کرد.

برچسب زدن

برچسب زدن بخشی از برندسازی است و امکان شناسایی محصول را فراهم می کند و شامل یک سری اطلاعات چاپی است که برای شناسایی به محصول متصل می شود و اطلاعات دقیقی در مورد محصول ارائه می دهد. مشتریان در محل خرید با دیدن برچسب محصول به راحتی تصمیم می گیرند.

استاندارد IEC62471 به عنوان یک استاندارد افقی در نظر گرفته شده است و به این ترتیب شامل الزامات تولید یا ایمنی کاربر نمی شود. چنین الزامات ایمنی بسته به کاربرد، متفاوت است و باید در استانداردهای عمودی و مبتنی بر محصول بررسی شود. با این حال،

 IEC TR 62471-2 راهنمایی های بیشتری در مورد اندازه گیری ارائه می دهد و توصیه ای برای برچسب زدن برای هر گروه خطر ارائه می دهد (شکل ۱۰).

شکل ۱۰: مثالی از برچسب گذاری بر اساس IEC TR 62471-2

اصطلاحات استاندارد به ما می گوید که استانداردها را می توان به عنوان استانداردهای افقی (که گاهی استانداردهای عمومی یا پایه نامیده می شود) یا استانداردهای عمودی (گاهی اوقات استانداردهای کاربردی نامیده می شود) مشخص کرد. در حالت ایده آل، یک استاندارد افقی فقط شامل اصول اساسی، مفاهیم، ​​تعاریف، اصطلاحات و اطلاعات عمومی مشابه قابل اجرا در یک حوزه موضوعی وسیع است. نواحی خاص برنامه باید با استانداردهای عمودی یا «اسناد مستقل» که فقط به اطلاعات ضروری خاص مربوط به آن برنامه یا محصول می پردازد، پرداخته شود.

پیاده سازی استاندارد IEC62471 در اروپا

در اتحادیه اروپا، نشان‌گذاری CE ایمنی محصول را در انطباق با دستورالعمل مربوطه اتحادیه اروپا ( مانند دستورالعمل ولتاژ پایین (LVD)، از طریق استفاده از استانداردهای اروپایی (EN))  نشان می‌دهد. تابش نوری به طور خاص تحت شرایط LVD در نظر گرفته می شود و برای محصولات الکتریکی که در ولتاژهای ۱۰۰۰-۵۰ ولت AC کار می کنند، کاربرد دارد. اقتباس اروپایی از استاندارد IEC62471، یعنی EN62471:2008، با LVD هماهنگ شده است.

از ۱ سپتامبر ۲۰۱۱، سنجش LED ها در استاندارد لیزر (IEC60825) دیگر اجازه انطباق با الزامات ضروری بهداشت و ایمنی LVD را نمی دهد.

از آوریل ۲۰۱۰، دستورالعمل تابش نور مصنوعی اتحادیه اروپا (AORD)،  ۲۰۰۶/۲۵/EC(EU artificial optical radiation directive) به اجرا درآمد.

این محدودیت‌ها کمی متفاوت از محدودیت‌های IEC62471 است. برای سازگاری و تطابق بهتر، استاندارد EN62471 محدودیت های AORD را پذیرفته است و استانداردی است که برای ارزیابی مواجهه کارگران با منابع تابش نوری غیر لیزری استفاده می شود. همچنین دستورالعمل ایمنی اسباب‌بازی اتحادیه اروپا مربوط به LED است که با استاندارد EN62115 «ایمنی اسباب‌بازی‌های الکتریکی» هماهنگ شده است. این استاندارد در گذشته به استاندارد لیزر (EN60825) برای طبقه بندی LED ها اشاره کرده است و در حال حاضر در دست بررسی است، اما انتظار می‌رود که در مواردی که اندازه‌گیری‌ مورد نیاز باشد، به استاندارد

EN 62471 ارجاع داده شود. در نهایت، در مواردی که محصولات تحت پوشش دستورالعمل‌های LVD یا اسباب‌بازی قرار نمی‌گیرند، باید دستورالعمل کلی ایمنی محصول را نیز در نظر گرفت که استانداردهای کمی به طور خاص با آن هماهنگ شده است، اما برای ارزیابی منابع نور غیر لیزری، EN62471 به استاندارد EN (European Norme) مرتبط است.

پیاده سازی IEC62471 در ROW

استانداردهای ملی را صادر کرده اند، چه رسد به ارائه ی یک چارچوب قانونی برای الزامی کردن تست های مربوطه.

 فعالیت‌هایی که مشاهده می‌شود، بیشتر مربوط به صنعت روشنایی است، که یک چارچوب استانداردسازی تعریف شده برای آن وجود دارد و در حال توسعه  برای تطبیق با روشنایی SSL است. برخی از کشورها مانند استرالیا و نیوزلند در حال حاضر بر روی پذیرش IEC62471 به عنوان یک استاندارد به صورت داوطلبانه کار می کنند. گروه دیگری از کشورها (مانند هنگ کنگ، جمهوری کره) در حال حاضر به صورت داوطلبانه نسبت به مفاد مرجع IEC62471 رضایت دارند، در حالی که سایرین (مثلاً کانادا) در مرحله بررسی اجرائیات و مقررات هستند. در نهایت، در ایالات متحده، جایی که ANSI RP27.1 به عنوان یک استاندارد داوطلبانه وجود دارد، در حال حاضر هیچ الزام اجباری برای ارزیابی منابع غیر لیزری وجود ندارد.

با این حال، پس از جلسه ای در آگوست ۲۰۱۱ از پنل فنی استاندارد UL/ANSI 8750 "تجهیزات دیود ساطع کننده ی نور (LED) برای استفاده در محصولات روشنایی"، یک گروه کاری تشکیل شده است تا اجرای استانداردهای ایمنی فوتوبیولوژیکی برای روشنایی در محصولات تحت پوشش استاندارد UL را بررسی کند.

بخش ۳ از این مقالات، پیاده سازی IEC62471 در دستگاه های LED امروزی و توسعه آن در آینده را مورد بحث قرار می دهد. همچنین، نشان داده خواهد شد که IEC62471 عمدتاً از طریق اجرای IECEE CB بین‌المللی و طرح‌های صدور گواهینامه متعدد دیگر برای جهان ناشناخته باقی نمی‌ماند.

   << صفحه ۲  >> 

تهران، بلوار آفریقا، نبش کوچه طاهری، برج مرکز تجارت ایران، طبقه ۱۱، واحد ۱ 26291971-021 ... 26291978-021
021-91009719