一种根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法

摘要

本发明公开了一种根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法。首先得到光源较为常见易得的色温数值；然后，根据K

说明书

技术领域

本发明涉及光生物安全领域，尤其涉及根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法。

背景技术

蓝光危害是指人眼在400-500nm波段蓝光的照射下，光化学作用对视网膜的损伤。节律效应是指可见光中的蓝光成分通过抑制松果体分泌褪黑色素、刺激肾上腺分泌皮质醇，进而改变人体生理节律，调节警觉度和生物钟的现象，也称为非视觉效应。

目前，多家国际权威机构均对人工照明的蓝光危害和节律效应进行了规范或关注。例如：CIE S 009/E:2002和IEC/TR 62778分别给出了蓝光危害加权因子数据及蓝光危害因子计算公式(CIE：国际照明委员会、IEC：国际电工技术委员会)。CIE TN 003:2015、ISO/TC274N 201、2016年美国医学会等均呼吁关注人造光源的节律效应(ISO/TC274：国际标准化组织/光与照明技术委员会)。目前，业内常用蓝光危害因子K_B和节律因子K_C分别量化蓝光危害与节律效应强弱。蓝光危害因子K_B与节律因子K_C计算公式见1、2：

式中K_m、K_m'分别为明视觉与节律效应最大光谱光效能，大小分别为683lm/W、3616lm/W。B(λ)、C(λ)、V(λ)分别代表蓝光危害加权函数、节律作用函数及明视觉光谱光效函数。CIE分别在1924年与2006年给出了明视觉光谱光效函数V(λ)和蓝光危害加权函数B(λ)详细数据。2001年Brainard>

通过式1、式2计算蓝光危害因子K_B与节律因子K_C，量化分析蓝光危害与节律效应强弱，需利用较为昂贵的光谱仪采集被测光源光谱分布数据P(λ)。例如：美国海洋光学公司的Ocean>B与节律因子K_C安全阈值，且两因子较为抽象，不便于普通大众理解。

因此，有必要提出一种无需积分运算的，可简单快速得到被测光源两因子的方法，并给出两因子的安全阈值，及其光源蓝光危害与节律效应量化分析方法。以便于基层质检人员，甚至普通大众消费者快速便捷的判断光源蓝光危害与节律效应强弱。

发明内容

为解决目前人工照明的蓝光危害因子和节律因子计算比较复杂，积分无法直接运算，需要利用专业数学软件进行；光源两因子计算必须利用较为昂贵的专业设备光谱仪采集光谱分布数据；光源两因子未给出安全阈值。提出了一种可直接通过光源色温，简单快速计算光源两因子，结合相应安全阈值，对光源蓝光危害与节律效应进行量化分析方法。该方法可以让基层质检人员，甚至普通大众消费者快速便捷的判断光源蓝光危害与节律效应强弱，为人工照明设备的质检及选购提供参考。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法，包括如下步骤：

步骤1，得到被测光源色温Tc：

在被测光源铭牌或说明书上查找色温Tc数值，或利用光谱仪采集光源光谱分布数据，通过色度分析软件计算被测光源色温Tc数值；

步骤2，计算蓝光危害因子和节律因子：

根据被测光源色温Tc数值，计算被测光源蓝光危害因子K_B和被测光源节律因子K_C；

步骤3，判断蓝光危害是否合格：

3a)根据烛光蓝光危害因子K_B-candle判断被测光源是否满足K_B≤K_B-candle，如果满足，则该被测光源蓝光危害合格；

3b)如果被测光源K_B>K_B-candle，则计算该条件下的被测光源蓝光危害因子与烛光的相对偏差R_B；

3c)如果R_B≤10％，则该被测光源蓝光危害合格，否则被测光源蓝光危害不合格，并输出被测光源蓝光危害超过安全值的R_B-10％；

步骤4，判断节律效应是否合格：

4a)根据烛光节律因子K_C-candle，判断被测光源是否满足K_C≤K_C-candle，如果满足，则该被测光源节律效应合格；

4b)如果被测光源K_C>K_C-candle，则计算该条件下的被测光源节律因子与烛光的相对偏差R_C；

4c)如果R_C≤10％，则该被测光源节律效应合格，否则被测光源节律效应不合格，并输出被测光源节律效应超过安全值的R_C-10％；

步骤5，给出分析结果：

给出被测光源蓝光危害与节律效应是否合格，如果不合格，给出超过安全值的百分比。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

色温为光源的基本参数(90％以上人工照明产品铭牌或说明书中给出了色温数值)，利用本发明通过光源色温可直接简便的计算蓝光危害因子与节律因子，无需采集光源光谱数据及积分运算；以烛光为阈值参考，烛光为火光，该方法回归自然，用自然光评价人工照明，安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为该量化分析方法流程图；

图2为烛光归一化光谱分布图；

图3为荧光灯归一化光谱分布图；

图4为高压钠灯归一化光谱分布图；

图5为白炽灯归一化光谱分布图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法，包括如下步骤：

步骤1，得到被测光源色温Tc：

在被测光源铭牌或说明书上查找色温Tc数值，或利用光谱仪采集光源光谱分布数据，通过色度分析软件计算被测光源色温Tc数值。

步骤2，计算蓝光危害因子和节律因子：

根据被测光源色温Tc数值，计算被测光源蓝光危害因子K_B和被测光源节律因子K_C。

被测光源蓝光危害因子K_B由下式得到：

K_B＝a×Tc-b

式中，a、b分别为待定系数；Tc为被测光源色温；

被测光源节律因子K_C由下式得到：

K_C＝c×Tc-d

式中，c、d分别为待定系数。

步骤3，判断蓝光危害是否合格：

3a)根据烛光蓝光危害因子K_B-candle判断被测光源是否满足K_B≤K_B-candle，如果满足，则该被测光源蓝光危害合格；

3b)如果被测光源K_B>K_B-candle，则计算该条件下的被测光源蓝光危害因子与烛光的相对偏差R_B：

3c)如果R_B≤10％，则该被测光源蓝光危害合格，否则被测光源蓝光危害不合格，并输出被测光源蓝光危害超过安全值的R_B-10％。

步骤4，判断节律效应是否合格：

4a)根据烛光节律因子K_C-candle，判断被测光源是否满足K_C≤K_C-candle，如果满足，则该被测光源节律效应合格；

4b)如果被测光源K_C>K_C-candle，则计算该条件下的被测光源节律因子与烛光的相对偏差R_C：

4c)如果R_C≤10％，则该被测光源节律效应合格，否则被测光源节律效应不合格，并输出被测光源节律效应超过安全值的R_C-10％。

步骤5，给出分析结果：

给出被测光源蓝光危害与节律效应是否合格，如果不合格，给出超过安全值的百分比。

下面通过具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

本实施例的根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法步骤如下：参见图1、图2、图3。

步骤1，得到被测荧光灯色温Tc：

在被测荧光灯说明书上查得色温Tc为5200K。

步骤2，计算蓝光危害因子和节律因子：

2a)将被测荧光灯色温Tc＝5200K数值代入，K_B＝1.48538×10^-7×Tc-1.24574×10^-4计算被测荧光灯蓝光危害因子K_B＝6.47824×10^-4W/ml。

2b)将被测荧光灯色温Tc＝5200K数值代入，K_C＝6.81334×10^-4×Tc-0.50954计算被测荧光灯节律因子K_C＝3.03339。

步骤3，判断蓝光危害是否合格：

3a)以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光蓝光危害因子K_B-candle＝2.36689×10^-4W/ml。由于被测荧光灯蓝光危害因子K_B＝6.47824×10^-4>2.36689×10^-4，故需要继续分析。

3b)由于被测荧光灯蓝光危害因子K_B＝6.47824×10^-4>2.36689×10^-4，根据下式计算被测荧光灯蓝光危害因子与烛光的相对偏差R_B＝173.7026％

3c)由于被测荧光灯R_B＝173.7026％>10％，因此，被测荧光灯蓝光危害不合格，并输出被测荧光灯蓝光危害超过安全值的163.7026％。

步骤4，判断节律效应是否合格：

4a)以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光节律因子K_C-candle＝1.359。由于被测荧光灯节律因子K_C＝3.03339>1.359，故需要继续分析。

4b)由于被测荧光灯节律因子K_C＝3.03339>1.359根据下式计算被测荧光灯节律因子与烛光的相对偏差R_C＝123.2075％

4c)由于被测荧光灯R_C＝123.2075％>10％，因此，被测荧光灯节律效应不合格，并输出被测荧光灯节律效应超过安全值的113.2075％。

步骤5，给出分析结果：

被测荧光灯蓝光危害与节律效应均不合格，分别超过安全值的百分比为：163.7026％、113.2075％。普通白色蜡烛烛光归一化光谱分布见图2所示；色温5000K荧光灯归一化光谱分布见图3所示。

实施例2：

本实施例的根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法步骤如下：参见图1、图2、图4。

步骤1，得到被测高压钠灯色温Tc：

在被测高压钠灯说明书上查得色温为2100K。

步骤2，计算蓝光危害因子和节律因子：

2a)将被测高压钠灯色温Tc＝2100K数值代入，K_B＝1.48538×10^-7×Tc-1.24574×10^-4计算被测高压钠灯蓝光危害因子K_B＝1.87256×10^-4W/ml。

2b)将被测高压钠灯色温Tc＝2100K数值代入，K_C＝6.81334×10^-4×Tc-0.50954计算被测高压钠灯节律因子K_C＝0.92126。

步骤3，判断蓝光危害是否合格：

以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光蓝光危害因子K_B-candle＝2.36689×10^-4W/ml。由于被测高压钠灯蓝光危害因子K_B＝1.87256×10^-4≤2.36689×10^-4，因此，被测高压钠灯蓝光危害合格。

步骤4，判断节律效应是否合格：

4a)以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光节律因子K_C-candle＝1.359。由于被测高压钠灯节律因子K_C＝0.92126≤1.359，因此，被测高压钠灯节律效应合格。

步骤5，给出分析结果：

被测高压钠灯蓝光危害与节律效应均合格。150W高压钠灯归一化光谱分布见图4所示。

实施例3：

本实施例的根据光源色温量化分析蓝光危害与节律效应的方法步骤如下：参见图1、图2、图5。

步骤1，得到被测白炽灯色温Tc：

1a)在被测白炽灯说明书未上查到色温数据，需测量。

1b)使白炽灯在220V、50Hz市电下正常工作，在暗室中采集380-780nm可见光波段光谱分布，利用色度分析软件，由白炽灯光谱分布数据得到色温Tc为2550K。

步骤2，计算蓝光危害因子和节律因子：

2a)将被测白炽灯色温Tc＝2550K数值代入，K_B＝1.48538×10^-7×Tc-1.24574×10^-4计算被测白炽灯蓝光危害因子K_B＝2.54198×10^-4W/ml。

2b)将被测白炽灯色温Tc＝2550K数值代入，K_C＝6.81334×10^-4×Tc-0.50954计算被测白炽灯节律因子K_C＝1.22786。

步骤3，判断蓝光危害是否合格：

3a)以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光蓝光危害因子K_B-candle＝2.36689×10^-4W/ml。由于被测白炽灯蓝光危害因子K_B＝2.54198×10^-4>2.36689×10^-4，故需要继续分析。

3b)由于被测白炽灯蓝光危害因子K_B＝2.54198×10^-4>2.36689×10^-4，根据下式计算被测白炽灯蓝光危害因子与烛光的相对偏差R_B＝7.39747％

3c)由于被测白炽灯R_B＝7.39747％＜10％，因此，被测白炽灯蓝光危害合格。

步骤4，判断节律效应是否合格：

4a)以普通白色蜡烛烛光为参考，其烛光节律因子K_C-candle＝1.359。由于被测白炽灯节律因子K_C＝1.22786≤1.359，因此，被测白炽灯节律效应合格。

步骤5，给出分析结果：

被测白炽灯蓝光危害与节律效应均合格。15W白炽灯归一化光谱分布见图5所示。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。