LEDの目の安全性評価：IEC62471、IEC62778を解説

LEDの目の安全性評価はどのようになっているのでしょうか？。波長によって人体への影響は変わります。また、目を損傷から守るため人間に備わった自然な嫌悪反応も考慮する必要があります。そのような複雑な光生物学的安全性に評価に関するガイダンスを提供する規格がIEC62471です。IEC 62471 には、波長が 200 ～ 3000 nm の光源に適用される 4 つのリスク グループが定義されています。免除グループは最も危険度の低いリスクグループ、リスクグループ 3 は最も危険度の高いリスクグループです。IEC 62471は製品のタイプを 一般照明サービス(GLS:General Lighting Service) と non-GLS の 2 種類に分類しています。可視領域(380～780nm)の光を主に放射するGLSの青色光による網膜障害の評価に関するガイダンスを提供する規格が、IEC62778です。IEC62778は、IEC62471の追加提案という位置づけです。IEC62471、IEC62778の概要についてわかりやすく解説したブログ記事をご紹介します。

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私たちが目にした質問の 1 つは、「IEC TR 62778 のリスク グループ評価は IEC 62471 よりも低くなっています。低い RG を主張できますか?」というものです。

答えはノーです。

IEC 62471 は、広範囲のテストでリスクを決定する主要な目の安全規格です。IEC 62778 は、青色光危険性試験の一般照明サービス (GLS:General Lighting Service) 白色光源リスク グループの割り当てに関連するいくつかの問題を明確にすることを目的とした、IEC 62471 の単なる追加提案です。GLS 光源は、空間を照らすために使用される白色光源として定義されています [1]。IEC 62471 テスト レポートの RG 判定が IEC 62778 テスト レポートの RG 判定よりも高い場合は、その光源の最高リスク グループの割り当てが青色光危険性とは異なる試験によるものであるためです。

IEC 62471「ランプおよびランプシステムの光生物学的安全性」：この規格は、200～3000 nmのスペクトル領域で光を発するレーザーを除くランプおよびランプシステムの光生物学的安全性の評価に関するガイダンスを提供します。光源のリスクグループを決定する際には、IEC 62471の適用可能なすべてのテストの中で最も高いリスク評価が使用されます[2]。

IEC 62471の現在の実施では、照明業界ではいくつかの点で満足が得られていません[3]。

• GLS カテゴリでどのランプを考慮すべきかについて意見の相違があります (これには、たとえば、スポットライトやデスク ランプが含まれる?)
• 現実的な曝露状態を表さない可能性がある500ルクスでの評価の価値に関する疑問
• 500ルクスでの評価では、ほとんどの情報源が免除リスクグループ分類を取得しているため、提供される情報が不足。
• LED メーカーのデータを完成品に転送できるようにする方法の実装に関する問題。

IEC TR 62778「光源および照明器具に対する青色光危険性の評価に対する IEC 62471 の適用」: この提案規格の範囲は、IEC 62471 の青色光危険性の評価に限定されています。白色 GLS 光源の青色光危険性試験条件に関するあいまいさが一部解消され、白色光製品ラインの青色光による眼の危険性を相関色温度 (CCT) および距離 (または駆動電流) に関連付けるために KBv の概念が導入されています。この IEC 62471 の補足は、光源からの距離に関して GLS 光源設置の安全レベルを計算し、これを CCT とルクスの安全露出限界に関連付けることにより、メーカーが白色 LED のコンポーネント レベルの試験結果を照明器具のリスク グループ評価に関連付けるのに役立つことを目的としています。

IEC 62471 のリスク グループ。IEC 62471 には、波長が 200 ～ 3000 nm の光源に適用される 4 つのリスク グループが定義されています。次の表1は、これらのリスク グループをまとめたものです。

メラノピックビジョン

表1:IEC62471のリスクグループ

スケール感をつかむために例を挙げると、太陽は RG2 です。太陽を見つめると網膜に損傷が生じますが、普通の人はそんなことをしません。人間には、日中に屋外にいるほとんどの時間、太陽が視界に入っていても、目を損傷から守る自然​​な嫌悪反応があります。舞台照明などの用途は、多くの場合 RG2 です。舞台照明の配置と嫌悪反応により、この用途に必要な強い光から人間が守られます。高輝度トーチも、RG2 の判定が下される段階に達しつつあります。

GLS (室内照明アプリケーションおよび街灯などの屋外アプリケーション) の場合、RG1 と免除はどちらも好適な評価です。リスク グループ 1 の照明源は少し明るく見えるかもしれませんが、通常の目の動きと無意識の嫌悪反応が私たちを保護します。リスク グループ 2 は、一般的に、オフィス、小売店、および屋外の夜間照明アプリケーションには不快すぎます (ただし、実際には危険ではありません) 。

IEC 62471 青色光危険性試験。複雑な部分を省略し、IEC 62471 青色光危険性試験をわかりやすく説明します。

IEC 62471 では、GLS 青色光危険性試験は、各光源および駆動条件に対して 500 ルクスのレベルに相当する距離で実施されます。リスク グループの決定は、500 ルクスの距離で光が小さい光源であるか「通常の」光源であるかに応じて、目の許容角度、α、および光源の放射照度または放射輝度を使用して割り当てられます。

放射輝度と放射照度の違い：

• 放射輝度測定は、網膜の放射線被曝を評価するために使用されます (図1の上)
• 放射照度測定は、皮膚と外眼部 (水晶体と角膜) の放射線被曝を評価するために使用されます (図1の下)

図1:放射輝度と放射照度

許容角度αは簡単な計算ですが、計算された角度が小さすぎたり大きすぎたりする場合は、いくつかのルールを適用する必要があります。これらの値と制限が決定されると、生理学に基づいた経験式とスペクトル重み付け関数を使用して、青色光の危険性リスク グループが割り当てられます。

図2:許容角度α

LED 駆動電流条件は規格で指定されていませんが、このバージョンのテストで使用される可変距離では、駆動電流が異なっていても割り当てられるリスク グループは同じになる傾向があります。より高い電流が使用される場合、LED からの光の増加に対応するために 500 ルクスを達成するための距離が長くなり、変化する唯一のものはαです。αが小さすぎたり大きすぎたりすると、許容角度制限が適用されます。最終的な結果として、広範囲の駆動条件における白色 LED の青色光危険性の RG 判定は同じになる傾向があります。

白色 LED のテストにおけるこのアプローチの主な問題は、相関色温度 (CCT) の影響が標準に含まれていないことです。したがって、LED メーカーとテスト ラボは、同じ製品ファミリ内の高 CCT LED と低 CCT LED のリスク グループを認定するための相互に受け入れられる方法論に同意する必要があります。

1 つの方法は、ファミリー内の部品のすべてのバリエーションをテストすることです。ただし、これは費用と時間がかかり、利用可能な他の情報の量を考慮すると、実際には正当化されません。もう 1 つの方法は、グループ内の最高 CCT 部品をテストし、そのグループ内のすべての低 CCT コンポーネントに同じリスク グループを割り当てることです。この方法では、低 CCT 部品が、実際に属するよりも高いリスク グループに誤って分類されます (高 CCT LED は常に低 CCT LED よりも大幅に多くの青色光を発します)。

通常の方法は、これら 2 つのアプローチを組み合わせて、2 つの LED をテストすることです。最も高い CCT コンポーネントと、以前の経験から RG1 と免除の境界が発生すると予想される中間のコンポーネントです。たとえば、高い CCT コンポーネントが RG1 で、中間の CCT コンポーネントが免除されている場合、免除される中間の CCT 部品よりも低い CCT を持つすべての部品も免除され、より高い CCT 部品はすべて RG1 として分類される必要があることがわかります。推測が間違って、両方の CCT が同じ RG である場合は、より低い CCT 部品を使用して別のテストを実行する必要があります。

IEC TR 62778は、主に可視領域（380～780nm）で放射するすべての照明製品の網膜青色光の危険性の評価と、LED /ランプから完成品へのデータ転送（両方の場合とも動作条件が同等であることに注意）に関するガイダンスを提供します[3]。

CCTと青色光の危険性の関係についても議論されています。具体的には、光源が青色領域でより多くの光を発するほど、CCTが高くなり、青色光の危険性が高まります。光源の輝度、照度、CCTを使用して、安全係数2を含む計算に基づいて、光源がRG1閾値を下回るかどうかを判断するためのガイダンスが提供されています[3]。

IEC TR 62778 のリスク グループは、距離が IEC 62471 500 ルクス法に比べてずっと近いため、同じ白色 LED に対して IEC 62471 よりも高くなります。IEC TR 62778 テストは、標準化された距離 200 mm (通常は定格電流) で実施され、ほとんどの白色パワー LED の結果は、その距離で RG2 になります。

IEC TR 62778 が完全に採用されるまで、IEC 62471 の青色光の危険性結果を報告する必要があります。

RG2 の結果が得られても、それを製品ラベルに使用できないのに、なぜ IEC TR 62778 を気にする必要があるのでしょうか。それは、設置された白色光源と照明器具のリスク グループを、CCT、距離、駆動電流の広範囲にわたって関連付けるために使用できるからです。IEC TR 62778 は、標準テスト条件 (距離 200 mm、定格電流) での光源の青色光の危険性を、RG1/RG2 境界が発生する条件に関連付けることを目的としています。

これは照明器具の設計者が本当に知りたいことであり、システム レベルのテストを行うときに結果を予測でき、顧客はこの情報を使用して安全な設置を設計できます。白色 LED には、青色光ハザード テストの結果に基づいて、ほぼ常に IEC 62471 リスク グループが割り当てられます。標準の手順を使用して結果を予測できることは、大きな利点となります。

この分析には 2 つの側面があります。1 つ目は、RG1/RG2 の境界が発生する条件を決定すること、2 つ目は、この結果を拡張して、広範囲の CCT の RG1/RG2 境界を予測することです。

最初の計算では、αの定義値と簡略化された幾何学的計算方法を使用します。測定は常に 200 mm で行われ、報告される新しい値は通常、最大定格電流での RG1/RG2 距離と、200 mm での RG1/RG2 電流です。

2番目の計算では、定格電流と200 mmでいくつかの異なるCCTを測定し、これらのデータを使用して、RG1/RG2境界のCCTと設置ルクスレベルを列挙するプロットまたは表を計算する必要があります。これらの計算には経験係数KBvが使用されます。下の表2/図3は、そのような計算の1つを示しています。

表2:RG1/RG2境界のCCTと設置照度(ルクス)レベル

図3:RG1/RG2境界のCCTと設置照度(ルクス)レベル

■参照
[1] “LED-based products must meet photobiological safety standards: part 2”, LEDs Magazine, 2011.

[2] “LED-based products must meet photobiological safety standards: part 1”, LEDs Magazine, 2011.

[3] “The IEC addresses characterization of the blue light hazard”, LEDs Magazine, 2014.

■関連記事
IR-Safety-Considerations-for-Luminus-LEDs

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IEC62471、IEC62778とは？
-IEC 62471 は、広範囲のテストでリスクを決定する主要な目の安全規格です。この規格の範囲は、200～3000 nmのスペクトル領域で光を発するレーザーを除くランプおよびランプシステムの光生物学的安全性の評価に関するガイダンスを提供することです。
-IEC 62778 は、青色光危険性試験の一般照明サービス (GLS:General Lighting Service) 白色光源リスク グループの割り当てに関連するいくつかの問題を明確にすることを目的とした、IEC 62471 の単なる追加提案です。この規格は主に可視領域（380～780nm）で放射するすべての照明製品の網膜青色光の危険性の評価と、LED /ランプから完成品へのデータ転送に関するガイダンスを提供します。

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