标题：三论IEC62778《 应用IEC62471评价灯和灯具蓝光危害》 国际标准的不妥
中国半导体照明网特邀专稿：【作者：广东省照明学会/广东省质监局缺陷产品管理中心 李自力】今年初本人已发表对国际标准IEC62778《 应用IEC62471评价灯和灯具蓝光危害》的两大核心内容的不妥之处的分析。其中《 国际标准IEC62778<应用IEC62471评价灯和灯具的蓝光危害>中 “蓝光危害效能KBV”超误差的探讨》一文,在假定认可其IEC62778标准中定义“注3 KBV = LB/L=EB/E ”，不深究其是否成立的情况下，验证了IEC62778非常好地把复杂的辐射照度测量特别是辐射亮度测量转化为非常简单的光照度测量。但重点讨论指出了IEC62778标准用CCT来确定KBV的误差严重超过标准声称的15%的问题。本文重点再对KBV = LB/L=EB/E 是否成立提出质疑，同时指出标准还存在的其它考虑不周之处。
一．IEC62778的KBV = LB/L=EB/E来源
（一）IEC62778 定义“3.1 光辐射的蓝光危害效能”
蓝光危害量与对应的光度量之比：
（二）本文按IEC62778 标准为KBV = LB/L=EB/E 找出处
因为IEC62778标准文本中没有对注3的出处进行明确的解释说明。
所以，本文通过IEC62778附录 A : 公式（A.1）～(A.5)并结合参考其附图A.1（限于篇幅，更详细的请参考IEC62778原文）为KBV = LB/L=EB/E 分析查找依据。
图1 IEC 62778 附录A中的图A.1
公式（A.1）～(A.5)即：
可见，只要保证Ω为常数（IEC62778以规定测量距离200mm和α=0.011rad来保证），此时，照度E与亮度L就正比例线性关系。则有：
因此，KBV = LB/L=EB/E。 IEC62778标准把“光辐射的蓝光危害效能KBV”作为最重要的定义，后面的很多内容以它为核心基础用到它，例如图7的测量流程等。如果附录A中声称的符合“照度光强的距离平方反比定律”这一前提依据不准确或不坚实，整个标准将严重失误。下面本文对其是否成立进行分析。
二、对IEC62778的KBV = LB/L=EB/E 的分析
（一）近距离测量LED--不符合“照度光强的距离平方反比定律”
（一）近距离测量LED--不符合“照度光强的距离平方反比定律”
点光源的概念：简单说符合“照度光强距离平方反比定律”的就是点光源。点光源是相对概念，太阳是一个巨大的球体，但在地球这个距离范围，太阳是一个点光源，它符合“照度光强距离平方反比定律”。相反，LED是一个很小的发光点，但由于空间光分布不均匀是目前主流LED的固有特性，在较近的距离，它不符合“照度光强的距离平方反比定律”，因此，在此距离范围它不是一个点光源。
国际照明委员会关于LED照明的一个标志性文件（或者说标准）CIE127：1997+2007《LED测量》的第4.2.4条指出“要测量真实的LED光强，光源发射面积和光度计接收表面的尺寸相比两者的距离足够小”（注意：是光源发射面积和光度计接收表面的尺寸两者相比两者的距离足够小，而不仅仅是光源发射面积的尺寸）。CIE127规定了“近场条件B” （测量距离100mm）和“远场条件A”（测量距离316mm）的测量条件，并明确了近场条件B下的LED不符合“照度光强平方反比定律”，也就是说E = I / d 2 不成立；远场条件A可视为符合“照度光强平方反比定律”，也就是说 E = I / d 2 成立。同时，CIE127还规定了光度计接收表面的面积为100mm2 (即直径为11.3mm)。
（二）IEC62778 与CIE127：1997+2007《LED测量》不相符
1）LED空间光分布不均匀的影响
空间光分布不均匀是蓝光芯片型白光LED的固有特征，各个LED封装都存在而只是程度不同。IEC62778规定的200mm测试距离介于CIE127 的“近场”和“远场”测量条件之间，属于灰色地带，对于有些空间光分布相对均匀的LED来说，可能不是问题。但对于有些空间光分布较严重不均匀的LED来说，是不符合“照度光强的距离平方反比定律”的，因此，作为一个国际标准规定200mm测试距离就不严谨，可能对某些LED测量形成很大的误差。
2）IEC62778附录A推导时光度计探头表面尺寸的影响
从原理来说，光强虽然是自然界的七个基本物理量之一，但它的值是通过照度测量换算得到的。理论上来说，照度探头受光面直径越小（例如图2中的A2，其对光源形成的对边角为Ω2）或者说其离发光面越远，照度测量换算得到的光强值就越准。但实际上各种因素使得现实中只有一个或几个标准尺寸（例如CIE127 规定的探头受光面直径为11.3mm，例如图2中的A1，其对光源形成的对边角为Ω1）。
从IEC62778原文及上面画出的图1可见，IEC62778实际上忽略了照度探头直径的条件，没有提到和考虑到光度计接收表面的尺寸，也就是说采用常规的光度计（标准直径为11.3mm，见图2中A1），这比IEC62778所规定的200mm距离、0.011rad 界定的大小光源尺寸2.2mm大了约5倍。也就是说光度计接收表面对于光源的对边角大了约5倍。在CIE127的阐明的100mm近场条件不符合“照度光强平方反比定律”，测得的是平均LED强度，而不是真正的光强，甚至不是工程意义上可允许误差的光强，对于IEC62778的200mm测量距离，对于一些LED的测试结果这个误差可能非常大。
图2 光源及光度计探头表面的对边角示意图
（三）IEC62778的KBV = LB/L=EB/E依据不坚实的小结
由上述可知，IEC62778声称的符合“照度光强的距离平方反比定
律” 的前提依据不准确或不坚实，作为一个国际标准至少是不够严谨。其结果是测得的平均照度转换成亮度后，将低估甚至严重低估其蓝光危害，特别是对窄光束的产品。
三．关于LED的CCT与“光辐射的蓝光危害效能KBV”的不妥
（一） IEC62778光源CCT与“光辐射的蓝光危害效能KBV”的对应关系
建立光源CCT与“光辐射的蓝光危害效能KBV”的对应关系和使用其来判断光源的蓝光危害等级是IEC62778的两大核心内容之一。本人在上一篇关于IEC62778不妥的论文中分析了其没详细考虑放电灯和LED灯的等温线导致标准本身严重超误差的问题。这里本文讨论IEC62778忽略了LED空间颜色分布不均匀性使CCT误差严重，导致对某些LED产品蓝光危害的严重低估。
IEC62778标准中没有明确统一规定产品CCT是采用最大色温方向的CCT（不一定是最大光强方向）。由于绝大多数企业一般都是积分球光谱分布测量系统而没有价值几十、上百万元的空间光谱分布测量系统，企业测得的是整灯平均CCT对外声称的LED色温也是整灯平均CCT。大多数检验机构对光谱、对蓝光危害测试的知识深度认识不够，也大多数会使用整灯平均CCT来按IEC62778进行判断。
然而，空间颜色分布不均匀也是蓝光芯片型白光LED光源的主要固有缺点之一。加上影响因素众多，各LED光源一致性也不好，有的空间颜色分布不均匀甚至很严重。
（二）蓝光芯片型白光LED光源的一个主要固有缺点是空间颜色分布不均匀的原理及实例
1. 空间颜色分布不均匀的原理
以平面型荧光粉封装来简单说明其原理，就是法线方向出射的蓝光最多，被荧光粉吸收最少（在法线方向的粉层最薄），转换成红绿光也最少（向法线方向的投射也最少），其红绿光与原出射的蓝光最多的组合成的白光中蓝光成分最多，所以在该方向的色温最高。随着离开法线的角度越大，蓝光穿过的荧光粉粉层越厚，蓝光被吸收就越多（转换成红绿光也越多，该方向的投射也越多），该方向出射少的蓝光与投射多的红绿光组合成的白光中蓝光成分越少，所以在该方向的色温越低。
图3 空间颜色分布不均匀分析示意图
2. 空间颜色分布不均匀的实例
企业声称CCT低于甚至严重低于最大色温方向的CCT, （有可能不是最大光强方向），所以按照IEC62778将低估甚至严重低估其蓝光危害。
1）实例照片
图4 空间颜色分布不均匀实例图
从照片可以看出，投光灯光束中间的色温很高（偏蓝色，估计有10000K左右），而离开中心角度不远色温很低（黄白色，估计5000K左右），特别是在距离灯较近的情况下（见柱子上端），整灯CCT将是10000～5000K之间的某值。
2）灯具不同发光角度的色温变化测量结果（《中国照明电器协会论坛论文集》约稿发表于6年前左右）
图5 空间颜色分布不均匀测量样品图
其测量结果见下表：
注：1) 相关色温是同一角度3次测量结果的平均值。
2) 样品测量时，光谱仪光纤探头不动，转动灯具到各角度测量。
（三） IEC62778关于LED的CCT与“光辐射的蓝光危害效能KBV”问题的小结
从上述可知，因IEC62778没有详细考虑LED空间颜色分布不均匀性，没有明确统一规定使用产品的CCT参数是最大色温方向的CCT还是整灯平均CCT，但从IEC62778的图1等处可看出标准指的是LED整灯的色温CCT（图1中LED与其它没有空间颜色分布不均匀问题的传统光源放一起比较），同时按照目前行业现实情况，按IEC62778评估的蓝光危害将大大低估了实际危害。
四．IEC62778有关 LED色温考虑不周详
IEC62778的图1（见下图）中显示荧光灯最高色温达到约14500K，而LED的最高色温只有6000K。
图6 IEC62778“图1光辐射蓝光危害效能KBV与不同光源的色温”
我们知道光源产业早期，绝大多数直管荧光灯最高色温标称为6500K，后期由于出现细管径环形荧光灯很多色温高达10000K。受LED照明的冲击，荧光灯的生产和销售大幅度下降。而LED光源早期色温高达10000K的较多，随着LED技术发展光效大幅提升使高色温LED减少，但仍然有很多高色温的低质LED充斥市场。且荧光灯是面发光光源，亮度很低，蓝光危害相对小很多；LED的发光点很小，亮度很高，蓝光危害相对大很多。综合来说，相同色温CCT下LED的蓝光危害风险远大于荧光灯。因此，IEC62778对LED最高色温只考虑到6000K是不妥当的。
五．总结
今年早期，本人已对国际标准IEC62778的两大核心内容的不妥发表了讨论，加上今天的讨论，可以看出蓝光危害技术标准及测试的复杂性。文中属个人观点，欢迎共同探讨指正！
