(高清版)GBT 39771.2-2021 半導體發(fā)光二極管光輻射安全 第2部分：測試方法

ICS31.260半導體發(fā)光二極管光輻射安全第2部分：測試方法OpticalradiationsafetyofLEDs—Part2:Measurementmethods國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T39771.2—2021 12規(guī)范性引用文件 1 1 14.1環(huán)境條件 14.2供電電源 24.3預熱時間 24.4測試場所 24.5測試設(shè)備 24.6安全警告 2 25.1作用光譜函數(shù) 25.2測試視場 35.3入射(接收)孔徑 35.4測試距離 45.5最大輻射 4 46.1輻照度 4 66.3安全距離 76.4測試報告 7附錄A(規(guī)范性附錄)測試設(shè)備 8ⅢGB/T39771.2—2021GB/T39771《半導體發(fā)光二極管光輻射安全》分為兩個部分：——第1部分：要求與等級分類方法；本部分為GB/T39771的第2部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本部分由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出并歸口。本部分起草單位：杭州浙大三色儀器有限公司、杭州產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院、中國電子技術(shù)標準化研究院、浙江三色光電技術(shù)有限公司、廣州賽西標準檢測研究院有限公司、國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中1GB/T39771.2—2021半導體發(fā)光二極管光輻射安全第2部分：測試方法GB/T39771的本部分規(guī)定了半導體發(fā)光二極管(以下簡稱LED)的光輻射安全的一般要求、測試本部分適用于光輻射波長為近紫外和可見光區(qū)域(300nm～780nm)的單芯片或多芯片LED。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T20145—2006燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性GB/T30117.2—2013燈和燈系統(tǒng)的光生物安全第2部分：非激光光輻射安全相關(guān)的制造要求指南GB/T39771.1—2021半導體發(fā)光二極管光輻射安全第1部分：要求與等級分類方法SJ/T11394—2009半導體發(fā)光二極管測試方法SJ/T11395—2009半導體照明術(shù)語3術(shù)語和定義2009界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1用于接收LED光輻射的接收器有效入射口徑大小。LED表觀光源到測試設(shè)備入射孔徑的距離。4一般要求LED的測試條件應當在產(chǎn)品相關(guān)文件規(guī)定的條件下進行。如果無規(guī)定條件，那么測試條件應遵循a)溫度：25℃±3℃;2作用光譜A(λ)作用光譜A(λ)300400500600700波長/nmb)LED應工作在產(chǎn)品所規(guī)定的電流或電壓下，偏差不大于±0.2%。LED應在預熱穩(wěn)定后進行測試。預熱時間從施加電源到發(fā)光達到穩(wěn)定狀態(tài)，至少為15min。穩(wěn)定狀態(tài)是指每分鐘測試一次，連續(xù)測試5次，最大光輸出變化不大于0.5%時則可認為達到穩(wěn)定狀態(tài)。測試應在暗室中進行，照度小于0.5Ix,環(huán)境表面的反射比小于10%。測試暗室中不應有其他輻射源，如電腦顯示屏、指示燈等。在被測LED和探測器之間應設(shè)置光闌，消除環(huán)境表面的反射雜散光。測試設(shè)備的不確定度應符合相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。光譜測試設(shè)備、輻亮度測試設(shè)備、輻照度測試設(shè)備和校準輻射源等應符合附錄A的規(guī)定。LED的測試區(qū)域。5測試要求LED光輻射安全的評價是通過測試相應危害類型所對應的作用光譜函數(shù)加權(quán)輻照度和輻亮度來判斷的。圖1a)所示是眼睛和皮膚的紫外危害作用光譜函數(shù)Suv(λ),圖1b)所示是視網(wǎng)膜藍光危害作用光譜函數(shù)B(λ)及無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害的作用光譜函數(shù)A(λ)。1.下一03·2202402602803003203403603804002003GB/T39771.2—2021各種光輻射危害的作用光譜函數(shù)數(shù)據(jù)，見GB/T39771.1—2021。5.2測試視場對于波長在300nm～780nm的光輻射，眼晴和皮膚、視網(wǎng)膜等受到的輻射與視場角有關(guān)。由于人眼的生理運動，在眼睛的視網(wǎng)膜上成像的最小有效區(qū)域與觀察光源的時間有關(guān)。因此，在LED光輻射安全測試中，輻照度和輻亮度是在相應危險等級所對應的視場下進行測試。測試視場角應與危險等級分類所對應的視場一致。危險等級所對應的視場角見表1。對于表面發(fā)光不均勻的LED來說，測試區(qū)域應選擇在LED最大輻射位置；當在不同的距離下進行表1危險等級所對應的視場角單位為弧度危害類型0類視場角1類視場角2類視場角無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害0.110.0110.011視網(wǎng)膜藍光危害0.110.0110.011視網(wǎng)膜藍光危害—小光源0.0110.0110.011眼睛和皮膚的紫外危害眼睛的近紫外危害5.3入射(接收)孔徑在LED光輻射安全測試中，應使用合適的孔徑光闌來限制接收的光束。測試設(shè)備的入射孔徑應是一個圓形，輻照度和輻亮度都在這個圓形區(qū)域內(nèi)取平均值。對于與眼睛光輻射危害有關(guān)的測試中，測試系統(tǒng)的入射孔徑與人眼瞳孔大小相匹配，入射孔徑的直徑應是7mm。在輻亮度測試中，加在光學透鏡之前的孔徑光闌即為入射孔徑，如圖2a)所示。對于孔徑光闌位于透鏡之后或透鏡組之間的情況，入射孔徑則為孔徑光闌經(jīng)過其前面的光學透鏡所成的像，這種情況下的入射孔徑通常與實際孔徑光闌的尺寸不同，如圖2b)所示。被測產(chǎn)品被測產(chǎn)品孔徑光閑視場光闌測量距離d測量系統(tǒng)圖2輻亮度測試裝置4GB/T39771.2—2021孔徑光闌視場光闌入射孔徑b)測量距離d圖2(續(xù))5.4測試距離LED光輻射安全的評價采用200mm的測試距離。該距離是從LED表觀光源到測試裝置的入射孔徑，如圖2所示。對于帶光輸出透鏡的LED,表觀光源是LED芯片等發(fā)光體經(jīng)透鏡所成的像，可能是實像或者虛像，如圖3所示。表觀光源TOV接收孔徑測量儀器200mn?圖3200mm測試距離5.5最大輻射某些LED的最大輻射方向可能不是中心法線方向，除非產(chǎn)品說明書中有明確規(guī)定，否則需采用變角光度計找到其空間最大的光輻射方向。對于擴展光源型LED,需要判別表觀光源上最大輻射的區(qū)域，從而測試對應的輻照度或輻亮度。不同的危險等級，最大輻射可能對應于光源的不同區(qū)域。如圖4所示的LED輻亮度分布，應根據(jù)危險等級對應的測試視場角，從表觀光源的輻亮度分布中獲得最大輻亮度。圖4LED輻亮度分布示例6測試方法輻照度測試主要用于眼睛和皮膚的紫外危害、眼睛近紫外危害、小光源視網(wǎng)膜藍光危害的評價。56.1.2測試裝置輻照度的測試通常采用圖5所示的測試裝置，且：a)在一個圓錐角內(nèi)接受光輻射，圓錐角的中軸線垂直于探測器平面；b)測試視場、接收孔徑應符合第5章所述的要求；c)在規(guī)定的測試視場內(nèi)，探測器具有余弦角度響應；d)被測LED達到最大的光輻射狀態(tài)。探測器接收孔徑視場角y被測(.El)圖5輻照度測試裝置原理圖6.1.3測試步驟輻照度的測試步驟如下：a)安裝測試樣品，并按照LED產(chǎn)品所規(guī)定的條件供電；b)調(diào)整儀器的測試視場、測試距離、入射孔徑等參數(shù)；c)測試300nm～700nm的光譜輻照度Ex;d)進行數(shù)據(jù)處理并完成測試報告。6.1.4數(shù)據(jù)處理6.1.4.1眼睛和皮膚的紫外危害輻照度對于在光譜范圍300nm～400nm發(fā)射光輻射的LED,眼睛和皮膚的紫外危害輻照度Es,由式(1)計算得出。 (1)式中：Es——眼睛和皮膚的紫外危害輻照度，單位為瓦每平方米(W·m-2);E光譜輻照度，單位為瓦每平方米納米(W·m-2·nm-1);Suy(λ)——眼睛和皮膚的紫外危害作用光譜函數(shù)；6.1.4.2眼睛的近紫外危害輻照度對于在光譜范圍315nm～400nm發(fā)射光輻射的LED,眼睛的近紫外危害輻照度EuvA,由式(2)計算得出。 (2)式中：EuvA——眼睛的近紫外危害輻照度，單位為瓦每平方米(W·m-2)。6GB/T39771.2—20216.1.4.3視網(wǎng)膜藍光危害-小光源輻照度對于在光譜范圍300nm～700nm發(fā)射光輻射，且表觀光源對向角小于接收角時，視網(wǎng)膜藍光危害可由視網(wǎng)膜藍光危害輻照度Ep表示，由式(3)計算得出?！?3)式中：Ep--——視網(wǎng)膜藍光危害輻照度，單位為瓦每平方米(W·m-2);B(λ)——視網(wǎng)膜藍光危害作用光譜加權(quán)函數(shù)。6.2輻亮度輻亮度測試主要用于無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害、視網(wǎng)膜藍光危害的評價。6.2.2測試裝置輻亮度的測試采用圖6所示的測試裝置，且：a)LED的光輻射通過光學鏡頭成像到探測面上；b)測試視場、接收孔徑應符合第5章所述的要求；c)在測試視場中，探測器具有均勻的響應；d)被測LED達到最大的光輻射狀態(tài)。JJ探測器/視場光闌Y入射孔徑孔徑光闌圖6輻亮度成像測試示意圖將被測LED成像至光譜輻射分析儀等探測面上，該探測面應定位在被測LED最大輻射亮度的位置?？梢圆捎贸上駜x等輔助裝置，使探測系統(tǒng)接受到被測LED最大輻射亮度。6.2.3輻亮度測試步驟輻亮度測試步驟如下：a)安裝測試樣品，并按照LED產(chǎn)品所規(guī)定的條件供電；b)調(diào)整儀器的測試視場、測試距離、入射孔徑等參數(shù)；c)測試300nm～700nm的光譜輻亮度La。6.2.4數(shù)據(jù)處理6.2.4.1無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害輻亮度對于在光譜范圍300nm～700nm發(fā)射光輻射的LED,無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害輻亮度LA為光7譜輻亮度La與無晶狀體紫外危害作用光譜加權(quán)函數(shù)加權(quán)積分所得的值，由式(4)計算得出。 (4)LA——無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害輻亮度，單位為瓦每平方米球面度(W·m-2·sr-1);A(λ)—-—無晶狀體視網(wǎng)膜紫外危害作用光譜加權(quán)函數(shù)；La——光譜輻亮度，單位為瓦每平方米球面度納米(W·m-2·sr-1·nm-1)。6.2.4.2視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度對于在光譜范圍300nm～700nm發(fā)射光輻射的LED,視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度Lp為光譜輻亮度Lλ與藍光危害作用光譜加權(quán)函數(shù)B(λ)加權(quán)積分所得的值，由式(5)計算得出。 (5)式中：Lp———視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度，單位為瓦每平方米球面度(W·m-2·sr-1)。6.3安全距離安全距離的測試方法如下：a)對于測試距離為200mm,光輻射安全的危險等級為0類的LED,不需要進一步測試。b)當危險等級為1類時，測試視場角為0.011rad,選定合適的測試距離，測試LED的視網(wǎng)膜藍光危害輻照度Eg(符合小光源條件)或視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度Lp,從而確定被測LED的可達發(fā)射值為0類所對應的發(fā)射限值時的位置，然后測試此時LED產(chǎn)品與探測器入射孔徑之間的距離，即為該LED的0類所對應的安全距離。c)當危險等級為2類時，測試視場角為0.011rad,選定合適的測試距離，測試LED的視網(wǎng)膜藍光危害輻照度Eg(符合小光源條件)或視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度Lp,從而確定被測LED的可達發(fā)射值為0類所對應的發(fā)射限值時的位置，然后測試此時LED產(chǎn)品與探測器入射孔徑之間的距離，即為該LED的0類所對應的安全距離。d)對于表觀光源小于測試視場的情況，可以采用距離平方定律直接進行計算。6.4測試報告測試后應編寫測試報告，測試報告包含下列內(nèi)容：a)樣品信息：樣品名稱、樣品型號、樣品圖片；b)測試信息：測試系統(tǒng)、測試環(huán)境、供電參數(shù)、測試距離；c)相對光譜分布圖；d)危害類型及危險等級；e)安全距離；f)危險等級所對應的可達輻照度和輻亮度值。8GB/T39771.2—2021(規(guī)范性附錄)A.1光譜測試設(shè)備用于LED光輻射安全測試評價的光譜輻射分析儀，光譜響應范圍應覆蓋光生物危害的作用光譜范圍，至少覆蓋本部分規(guī)定的波長范圍300nm～780nm。對于不同危險等級的LED,其可達發(fā)射值可能相差4個～5個數(shù)量級。因此，光譜輻射分析儀應具有足夠?qū)挼膭討B(tài)響應范圍，線性度應優(yōu)于0.3%。由單色儀和探測器組成的光譜輻射分析儀的光譜響應函數(shù)(狹縫函數(shù))應符合等腰三角形函數(shù)。對于每一波長逐步測試的方式，采樣波長間隔應與光譜輻射分析儀的光譜響應帶寬相同，或是它的1/N(N為整數(shù))。在300nm～600nm波長范圍，儀器的光譜響應帶寬不應大于5nm;600nm～780nm范圍，不應大于10nm。若光譜輻射分析儀的光譜響應函數(shù)偏離等腰三角形函數(shù)，則應采用更小的帶寬和采樣間隔。光譜輻射分析儀的波長精度會明顯影響加權(quán)的光生物輻射量，如眼睛和皮膚的光化學危害輻照度和視網(wǎng)膜藍光危害輻亮度。光譜儀在波長300nm～325nm作用函數(shù)急劇下降3個數(shù)量級，該范圍的波長精度應不低于0.2nm;在325nm～600n