Promieniowanie optyczne, w tym światło pochodzące ze sztucznych źródeł, może powodować tzw. zagrożenie fotobiologiczne dla oka i skóry. Jest to problem szeroko dyskutowany w branży oświetleniowej, który prowadzi do wielu nieporozumień i wątpliwości.
Niejasności wynikają z jednej strony z tego, że ocena wspomnianych zagrożeń wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia, a z drugiej strony, przepisy określające sposób pomiarów i klasyfikację źródeł uwzględnione w normie PN-EN 62471 zostały sformułowane w tak zawiły sposób, że interpretacja zaleceń normy nastręcza wielu problemów praktycznie wszystkim uczestnikom rynku oświetleniowego. Dodatkowo różne i często skrajne stanowiska co do tego, czy każdy producent i podmiot wprowadzający na rynek powinien swoje wyroby mierzyć czy też nie, budzi kolejne wątpliwości.
Warto zaznaczyć, że w przypadku diod świecących (LED) ze względu na brak emitowanego promieniowania w zakresie podczerwieni zakres pomiarów spektralnych można zawęzić do przedziału od 200 nm do ok. 800 nm. Należy jednak pamiętać, że nawet promieniowanie z zakresu widzialnego, szczególnie zagrożenie światłem niebieskim, zależne jest nie tylko od zastosowanego źródła światła, ale również od budowy produktu oświetleniowego. Zastosowanie różnych układów optycznych w oprawach i lampach – soczewek i innych elementów – ma wpływ na poziom luminancji, tak więc producenci powinni we własnym zakresie weryfikować lub zlecać odpowiednim laboratoriom ocenę zagrożenia fotobiologicznego lamp i układów oświetleniowych.
Kompleksowe, systemowe rozwiązanie
Aby dostarczyć kompleksowe rozwiązanie, usprawniające zawiłe metody pomiarowe i gwarantujące odpowiednią dokładność pomiarową, firma GL Optic opracowała system pomiarowy, w skład którego wchodzi odpowiednio wywzorcowany spektroradiometr o wysokiej rozdzielczości pomiarowej wraz z przystawkami do pomiaru natężenia napromienienia i luminancji energetycznej oraz analityczne oprogramowanie do interpretacji i raportowania danych.
Jest to jedno z niewielu takich rozwiązań dostępnych na świecie, gdyż zwykle do tego typu pomiarów stosuje się bardzo skomplikowane, laboratoryjne układy pomiarowe, wymagające specjalistycznej wiedzy metrologicznej oraz wykorzystujące bardzo drogie i trudne w użyciu podwójne monochromatory.
System do pomiaru bezpieczeństwa fotobiologicznego, o którym mowa w tym artykule, został zaprojektowany tak, aby spełniać wymagania normy PN-EN 62471 i jednocześnie dać możliwość jego stosowania w laboratoriach producentów lamp i opraw, a nie tylko w typowych laboratoriach metrologicznych. Tematyka zagrożeń wywoływanych promieniowaniem optycznym określa kilka aspektów oddziaływania tego promieniowania na organizm ludzki, a w szczególności zagrożenie dla oka i skóry. Aby w odpowiednio naukowy sposób móc zdefiniować poziomy tych oddziaływań, norma opisuje procedurę ich oceny na podstawie znanych wielkości wartości radiometrycznych, czyli natężenia napromienienia oraz luminancji energetycznej (radiancji).
Zagrożenie dla skóry
Dla każdego rodzaju oddziaływania fotobiologicznego wyznaczone zostały skuteczności widmowe. Rozkład tych skuteczności zostaje uwzględniony w pomiarze wspomnianych wcześniej wartości radiometrycznych promieniowania. W przypadku GL PSM System dołączone oprogramowanie analityczne gwarantuje odpowiednią kalkulację wyników, a operację tę zabezpiecza w sposób automatyczny oprogramowanie.
Norma precyzuje, w jakich warunkach i który parametr powinien być mierzony w celu oceny danego rodzaju zagrożenia fotobiologicznego. Większość opisanych zagrożeń dotyczy ilości energii z danego zakresu widma docierającej do ludzkiej skóry. Takie warunki bezpośrednio oddaje pomiar natężenia napromienienia z pomocą głowicy o kosinusowej korekcji kątowej. W skład zestawu oferowanego przez GL Optic wchodzi specjalnie zaprojektowana i wykonana z odpowiednich materiałów głowica do pomiaru natężenia napromienienia.
Zagrożenie dla oka
Zdecydowanie trudniejszym zadaniem jest odtworzenie zjawisk zachodzących w ludzkim oku. Narząd wzroku jest zagrożony nadmierną ekspozycją na światło niebieskie. Nie możemy jednak w tym wypadku uprościć procedury do pomiaru natężenia napromienienia na płaskiej powierzchni. W przypadku oka interesuje nas obraz obserwowanego obiektu wyświetlany na powierzchni siatkówki. W takim układzie pomiary komplikuje nam kilka aspektów związanych z budową i pracą oka. Szczególnie niebezpieczne warunki występują, gdy światło pochodzące od obserwowanego obiektu jest skupione przez soczewkę oka i powstały w ten sposób skupiony, ostry obraz pada na pewien wycinek siatkówki.
Najwyższe natężenie światła notujemy właśnie w obszarze, w którym obraz jest skupiony, i dlatego badanie zagrożenia światłem niebieskim dotyczy tylko tej małej powierzchni siatkówki. Dodatkowo bierzemy pod uwagę ruchy gałki ocznej, które w pewnym przedziale czasu powodują rozproszenie projekcji obrazu na większą powierzchnię siatkówki. Ten mechanizm z kolei obniża poziom natężenia napromienienia w danym punkcie siatkówki.
W odniesieniu do opisanych wyżej zjawisk norma określa metodykę oceny zagrożenia światłem niebieskim. Pracę oka ludzkiego powinniśmy symulować za pomocą układu do pomiaru luminancji mierzonej w precyzyjnie określonych przez dokument kątach obserwacji. Jeden z tych kątów odpowiada ekspozycji w bardzo krótkim czasie, gdy eliminujemy wpływ ruchu gałki ocznej. Drugi kąt odpowiada pełnemu zakresowi takich ruchów występujących naturalnie w trakcie długiej obserwacji.
Kluczowym elementem GL PSM System do pomiarów tego zagrożenia jest precyzyjnie zaprojektowany teleskop do pomiaru luminancji energetycznej w dwóch kątach, o których mowa, czyli 0,1 rad oraz 0,011 rad. Dodatkową funkcją teleskopu jest możliwość podświetlenia obszaru obserwacji przyrządu. Jest to bardzo istotne i pomocne w procedurze pomiaru określonej w normie. Na poszczególnych etapach wymagane jest określenie przedziału rozmiaru kątowego obserwowanego obiektu, co w prosty sposób osiągamy, oświetlając to miejsce opisanym narzędziem.
Opisane pomiarowe układy optyczne współpracują ze spektroradiometrem GL Spectis 5.0 Touch, którego parametry spełniają wysoko postawione wymogi wspomnianej normy. Gdy interesuje nas określenie zagrożeń termicznych wynikających z dalszego przedziału promieniowania podczerwonego, GL Optic oferuje również integrację systemu ze spektroradiometrem typu InGaAs.
Podsumowanie
Obsługę skomplikowanego procesu oceny zagrożenia wywołanego światłem niebieskim koordynuje narzędzie zawarte w oprogramowaniu GL Spectrosoft. Przewodnik krok po kroku przeprowadza użytkownika przez procedurę pomiarów, zadając pytania i wydając instrukcje do przeprowadzenia kolejnych kroków na podstawie uzyskanych wyników. Po zakończeniu procesu oprogramowanie określa m.in. grupę zagrożenia, maksymalny czas ekspozycji oraz minimalną odległość montażu danego produktu (od obserwatora) dla spełnienia warunków grupy zagrożenia RG1 ( poziomu zagrożenia który pozwala wprowadzić produkt na rynek).
Zastosowanie odpowiedniego sprzętu pomiarowego, wywzorcowanego przy użyciu odpowiednich wzorców odniesienia, oraz prawidłowa interpretacja danych pomiarowych pomagają operatorowi we właściwej ocenie bezpieczeństwa fotobiologicznego. Należy jednak pamiętać, że oprócz sprzętu i jego wywzorcowania należy zapewnić odpowiednie warunki laboratoryjne, a także zapoznać się szczegółowo z tematyką oceny zagrożeń, by móc prowadzić pomiary i raportować wyniki zgodnie z normą.
Mikołaj Przybyła IES Member, Członek CIE
Tomasz Pawlicki
GL Optic POLSKA Sp. z o.o. Sp.k.
GL Optic to polska firma która w podpoznańskim Puszczykowie produkuje urządzenia i kompleksowe rozwiązania do spektralnego pomiaru światła.
