光生物安全问题包括紫外光、可见光和红外光辐射对人体眼睛和皮肤等器官危害。人眼构造十分复杂且自身修复能力较弱，对光辐射最敏感而易受伤，过强的蓝光容易引起视网膜上的感光细胞和色素上皮细胞的光化学危害。
目前制造白光LED的主流技术途径是利用LED芯片发出的蓝光激发涂覆其表面的黄色荧光粉转化后混合形成白光。另据国内外的报道及对市场上LED产品的试验研究和危害评估，现有LED照明产品的光辐射还不足以造成皮肤和眼睛的紫外危害、眼睛近紫外危害、视网膜热危害。
目前的研究和IEC 62471国际标准认为200～400nm蓝光对人眼视网膜的光化学反应影响最为明显，显然LED灯的光生物安全危害主要表现为蓝光危害。 随着LED技术不断突破、LED产品成本大幅度降低、LED灯使用的迅速推广，LED灯的光生物安全问题必须引起重视和研究。目前，室内照明用LED照明产品主要有台灯、球泡灯、天花灯(平板灯)、筒灯、射灯(PAR灯)等，本文以这些产品为研究对象，分析光生物安全的影响因素，并通过设计不同的研究方案，对LED产品光生物风险展开前瞻性分析。
研究方案
1)分析所用的光生物安全测试系统如图1所示， 包含以下主要设备： 视网膜辐射亮度计、辐射安全测量光谱辐射分析仪、分布式光度计、全数字照度计等。
2)从生产企业和市场上采集五种产品的样品各10个样本进行光生物安全的检测，其中球泡灯使用量最大，采集样品20个，根据我国光生物安全标准进行测试。通过对五种产品的检测发现有光生物安全的分布情况。对显著存在光生物安全风险的产品继续扩大采样量，发现这些产品光生物安全严重程度。
3)以IEC 62471《灯和灯系统的光生物安全》和GB／T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全》规定测试方法进行数据测试，并逐一分析色温、光束角、灯的透光罩等影响光生物风险值的各种光学因素，提出产品使用和改进建议。
4)对现有测试方法进行优化，基于仿真LED灯实际使用环境，设计一种参考人体与LED距离的测试分析方案，对LED灯光生物安全风险进行更严格分析。
不同的LED室内照明产品的光生物安全情况
2.1 五类产品光生物安全检测结果(表1)
从检测结果可以看出，LED球泡灯、LED台灯、LED平板灯等室内照明产品，光生物安全测试结果良好，均是无危险等级。光生物安全1类危险主要发生在LED筒灯和射灯中。但由于样本数量较少难以获得可靠的统计结论，故我们增加LED筒灯和射灯两种产品的样本数，进行补充检验。
2.2 射灯和筒灯的光生物安全情况分析
根据以上检测结果，增加样品的采样率进行检测和统计，结果如表2所示：
检测结果发现，LED射灯样品的1类危害比例达到65％ ，LED筒灯样品的1类危害比例也达到35％ 。根据我国现行使用的灯的光生物安全检验标准和方法，在各种实验样本中，LED射灯与筒灯这两种类别LED产品危害等级更为显著。
射灯和筒灯蓝光危害的影响因素
筒灯和射灯通常在照明场合中起到装饰修饰功能，出于美观和特定照明方向的的考虑，这两类灯在工艺上一般具有如下特征：灯具经过二次配光，在光源前端需使用不同类型透光罩；颜色丰富， 白光区分度大，包含3000K～6500K之间多个色温区间。根据这些特点，从色温、半峰光束角、透光罩等方面进行光生物安全分析。
3.1 色温与蓝光危害的关系
从表3可以看出，色温低于5000K时，90％ 的LED筒灯、90％ 的LED射灯光生物安全等级是无危害；色温高于7000K时，约65％ 的LED筒灯、射灯光生物安全等级达到1类危害。统计结果表明蓝光危害更易发生在色温较高的LED产品中。
3.2 半峰光束角与蓝光危害的关系
目前常用的LED灯其光束角有多种类型：有的属于二次配光设计的窄光束LED灯，有的是未进行二次光学设计因而接近自然发光的朗伯体光分布(较大光束角)LED灯。这些不同类型光束角的LED在光强分布上不同，在蓝光风险等级上也不同， 只有通过统计才能发现两者是否有相关性。
用分布式光度计测试了LED筒灯和射灯的半峰光束角，将40只被测样品的光束角和蓝光风险等级进行统计(如图2所示)。图2表明，蓝光风险等级呈现以下特征：1#～17#样样品光束角≥50°，但光生物安全的等级几乎都是无危险，18#～40#样品光束角在15°-40°，23只样品中有19只样品(82％) 的光生物安全的等级达到1类危害。数据充分表明，在其他条件相同的情况下，LED筒灯和射灯产品的光束角越小，发生蓝光危害的可能性越大。
3.3 透光罩对蓝光危害的影响
LED筒灯和射灯常用的透光罩有：聚光透镜灯罩，磨砂灯罩，透明状灯罩等，其本质是对光源进行二次配光的光学元件。我们对40只筒灯和射灯样品分别测试了安装有透光罩和拆除透光罩的辐射亮度两组比较数据，结果如表4所示。
从表4可以看出，拆除透光罩后，灯具并不存在蓝光危害。
其中聚光型透镜的样品光生物危害等级由1类降至无危害类的原因是：光束角变大，光由会聚变成发散，辐射亮度值下降。而磨砂型灯罩拆除后，这类样品尽管辐射亮度增加，但其光源的蓝光风险都未达到更高程度的危害等级。
由此说明，LED的透光罩是在灯具中引起或加强光生物安全风险程度的重要因素，如果能够合理使用LED透光罩，可以将蓝光风险可以控制在无危险等级。
不同检测方法的结果比较
本文前面所有数据测试都基于我国标准GB／T20145-2006 《灯和灯系统的光生物安全性》检测方法。该方法要求在照度为5001x的基准条件下测量所有光参数。事实上，室内家用照明产品是无法保证这一条件的，在室内能够确定的仅仅是照明产品的安装高度，通常在2.5m～2.7m，但是，测试光对人体尤其是人眼视网膜的危害， 以人眼到灯的距离分析将更为严格。
近年欧洲国际电工委员会对在具体的测试方法进行了补充研究，欧洲国际电工委员会曾提出过一种结合亮度和照度的测试及判定观点。我们基于仿真LED灯对于人的实际使用环境(即人直立的时候，人眼到灯具的垂直距离约为1.1m)，设计一种测量距离为定值的分析方案，进行试验分析。
试验中，采用灯具与探测器的距离为1m 的条件进行光生物安全的各项参数测量，结果如表5所示。
从测量结果可以看出，不同的测量条件得出的结果有所变化，其中LED射灯达到1类危害比例从30％上升为50％ ，LED筒灯达到1类危害的比例从20％上升为30％ ，即以测量距离为定值的光生物安全测试分析方案得到的危害结果高于目前标准方法，对光生物安全等级分析更为保守，对光生物安全要求更为严格。
结论
通过本文分析表明：
1)LED灯产品色温越高，产生蓝光危害的可能性越大，不能以提高色温而牺牲人的使用安全来开发高光效产品；
2)光束角与LED产品的蓝光危害直接有关，应通过合理的光学设计来降低产品光生物危害等级，从而平衡LED灯的美观效果和人体健康两方面需求；
3)对室内照明用LED产品采用等距离法测量光生物安全等级，其评价结果比目前的等照度测试方法更为严格，有利于对LED灯光生物安全问题展开更有前瞻性的研究。
