當前,新型冠狀病毒仍在持續,對產業及企業造成了一定程度的影響,也牽動著各行各業人們的心。在此形勢下,中國半導體照明網、極智頭條,在國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導下,開啟疫情期間知識分享,幫助企業解答疑惑。助力我們LED照明企業和產業共克時艱!
本期,我們邀請到浙江大學教授、浙江智慧健康照明研究中心主任牟同升帶來了“紫外線劑量和光生物安全評價”的精彩主題分享。
一、 紫外線的光生物效應
光非常豐富,具有兩個非常重要的特性,一個是波動,一個是粒子,不管是可見光,還是紅光、綠光、藍光都有相應的波長。對于波長,大家認識比較清晰,對于光子能量,可能相對會陌生一些。資料顯示,2.5eV以上的光的化學生物作用會比較明顯,所以超過3eV的紫外線屬于光子能量作用比較明顯的一種波長。
光的光子能量
紫外線波長:200nm~400nm
光子能量:6.2eV ~ 3.1eV
紫外“光”
紫外線分類
國際照明委員會(CIE)分類:
UV-A:長波紫外線 315nm至400nm;
UV-B:中波紫外線 280nm至315nm;
UV-C:短波紫外線 200nm至280nm+真空紫外線,約100nm至200nm。
光與人體健康
光輻射對人體健康影響的光譜范圍:200(180)nm至3000nm。益處是產生維生素D3、釋放一氧化氮保護心臟;害處:白內障、皮膚癌、皮膚老化。
二、 紫外線光生物劑量
光的波段是中性,其影響取決于如何應用,紫外線的平衡應用非常重要,這其中,劑量非常關鍵。
紫外線的健康“平衡”
一天當中,紫外線的劑量有不同的變化,對人的影響不同,也需要根據情況采取不同的保護措施。
眼晴
可到達人眼視網膜的波長:380nm ~1400nm;紫外線(200nm-400nm),會不同程度的被人的眼角膜、晶狀體吸收。長時過量會對人產生影響。設計產品時要考慮近紫外的影響。
皮膚
紫外線200nm-400nm,基本是被角質層吸收,考慮對人體安全的光時,200nm左右的光,對皮膚的危險不是很明顯。從光子的角度來看,波長越短,從能量角度講,效率會下降,與光子數、光子密度有關。光療、殺菌等效用時,考慮的另一個角度。
維生素D3生成
280nm與310nm是節點,紫外線在日常生活中的應用與平衡,也非常重要。
病毒(流感PR8)
下圖來自美國的研究圖片,如何選擇對應的波長進行有效殺菌、消毒,要做的更加精細化,就要仔細研究殺滅的對象是誰,結構如何。進行紫外產品進行殺菌和病毒殺滅時,考慮吸收譜線以及殺滅所需的劑量。
紫外線視網膜損傷
380nm以內的紫外光基本會被眼角膜、晶狀體吸收,但對于嬰兒或者眼部疾病,更換人工晶體的人,需要特別注意。尤其,醫院眼科中,要考慮紫外線視網膜損傷的問題。
最近,WHO發布提醒認為紫外殺菌燈不能作為手持的殺菌消毒,認為可能會產生危害。國內已經有相關產品在使用,對于安全部分的考量需要注意,不希望WHO的提醒會影響到衛生領域,尤其是公共領域,比如學校、醫院、甚至家庭的一些產品的應用,如何做好這方面的防控措施,非常值得關注。
三、 紫外線光生物量評測
紫外線輻射照度測量
不同的生物效應或者評價紫外線光對我們眼睛的影響時,要考慮幾個因素,包括立體角,測量方位等。
紫外線光生物量
光生物安全目前有標準,要考慮紫外有效輻照度,還涉及眼睛和皮膚UV危害、近紫外線眼睛危害、紫外視網膜危害等的計算。
紫外線輻射測量
紫外線光生物量測試設備
紫外線光生物量測試會用到很多設備,紫外線光生物安全有兩個考量,一個是工作現場,紫外線強度,有效輻照是否有效達到所需要的劑量,或者是在規定的應用曝光時間里要達到有效作用,有效輻照度是否達到需要的。波段范圍,有效輻照,涉及到皮膚的光生物損傷,它的值是否超過國際標準里規定的限制值,要有相關的儀器。
其中,紫外光譜功率密度計可以計算200-400nm,紫外線輻照計在很多衛生機構有使用,使用要非常小心。紫外線燈具分布光度計,測量空間不同紫外燈具的分布強度。
四、光生物安全相關標準
1.國際組織
國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)
發布非相干光源和激光束的光生物安全閾值、指導方針和聲明
國際照明委員會(CIE)
發布光生物效應及安全規范性報告和標準
國際電工委員會(IEC)
制定光輻射安全標準、產品安全標準
2.國際非電離輻射防護委員會ICNIRP
WHO官方認可的非政府國際組織;由獨立的國際科學顧問組成。針對紫外線、可見光、紅外線對人體健康的損傷,根據科學研究制定人體允許的光輻射曝輻射限值(180nm-3000nm)。
3.IEC TC76標準-已發布
IEC 62471:2006 Edition 1.0 (2006-07-26)
Photobiological safety of lamps and lamp systems
IEC TR 62471-2:2009 Edition 1.0 (2009-08-06)
Photobiological safety of lamps and lamp systems - Part 2: Guidance on manufacturing requirements relating to non-laser optical radiation safety
IEC TR 62471-3:2015 Edition 1.0 (2015-01-20)
Photobiological safety of lamps and lamp systems - Part 3: Guidelines for the safe use of intense pulsed light source equipment on humans
IEC 62471-5:2015 Edition 1.0 (2015-06-09)
Photobiological safety of lamps and lamp systems - Part 5: Image projectors
4.IEC TC76標準-待發布
IEC 62471-1 Ed. 1.0
Photobiological safety of lamps and lamp systems
IEC/TR 62471-4 Ed. 1.0
Photobiological Safety of Lamps and Lamp Systems: Measuring Methods
IEC 62471-6 Ed. 1.0
Photobiological Safety of Ultraviolet Lamp Products
IEC 62471-2 (GLS/LED)
5.紫外線產品安全等級分類
6.曝露于紫外線輻射對健康的風險
行業需要建立一些相應的措施,來防范可能發生的安全問題。比如工程控制措施,個人防護裝置,一定的安全培訓等,將安全機制建立好,保障健康安全,那么紫外光在衛生領域將會有非常好的應用。
(文字根據直播內容摘要整理,僅供參考,更多詳情內容可參見直播回放)