Introducción

Cuando la luz con longitudes de onda entre 400 y 500 nanómetros incide sobre la retina a alta intensidad durante un período prolongado, los procesos fotoquímicos resultantes causan daños irreversibles en la retina. Las luminarias LED emiten luz dentro de este rango de longitudes de onda (la luz en otras longitudes de onda causa daños en tejidos humanos como la córnea, el cristalino y la piel). Las pruebas fotobiológicas permiten a los fabricantes de luminarias LED evaluar la seguridad de sus productos y sistemas. La industria de la iluminación cuenta con normas correspondientes para restringir esta porción del espectro luminoso, como la EN 62471, la IEC 62471 o la ANSI/IESNA RP-27. La norma ANSI/IESNA RP-27 (más información sobre ANSI/IESNA) es la norma original de seguridad fotobiológica para sistemas de iluminación en Estados Unidos, que no abordaremos en este documento. La norma IEC 62471 especifica límites de exposición, técnicas de medición y un esquema de clasificación para evaluar y controlar los riesgos fotobiológicos de todas las fuentes de radiación óptica, incluidos los LED. Se consideran diversos riesgos biológicos, que abarcan los efectos tanto en los ojos como en la piel. Las pruebas de posibles riesgos fotobiológicos permiten a los fabricantes de luminarias evaluar sus productos, ofreciendo así a los compradores una mayor garantía de seguridad.

Clasificación de los riesgos fotobiológicos.

Los riesgos fotobiológicos, según la definición de la norma IEC/EN 62471, se clasifican en numerosas categorías, entre las que se incluyen la radiación UV actínica para la piel y los ojos, la radiación UVA para los ojos, la luz azul retiniana, la luz azul retiniana de fuente pequeña, el riesgo térmico retiniano, el riesgo térmico retiniano con estímulo visual débil, la radiación infrarroja para los ojos y el riesgo térmico para la piel, entre otros. Los requisitos para cada categoría se detallan a continuación.

Peligro de radiación UV actínica para la piel y los ojos.

Para la exposición de la piel o los ojos sin protección a la radiación ultravioleta, el límite se aplica a la exposición que ocurre en cualquier período de 8 horas. No es necesario considerar la exposición que supere las 8 horas en un solo día. El límite de exposición efectiva a la radiación es de 30 J/m². Según la fórmula, sabemos que la densidad de energía (J/m²) = irradiancia (W/m²) × tiempo de exposición (s). Por lo tanto, que la radiación supere el valor límite depende de la duración de la exposición. Para prevenir daños en los ojos o la piel causados ​​por la radiación ultravioleta de fuentes de luz de banda ancha, la irradiancia espectral efectiva (Es) de la fuente de luz no debe superar el nivel correspondiente. El tiempo de exposición permisible para cada grupo de riesgo disminuye a medida que aumenta el número de clasificación del grupo de riesgo.

Peligro de radiación ultravioleta cercana para el ojo.

Según la norma IEC 62471, para la radiación ultravioleta A (UVA) en el rango de longitud de onda de 315 a 400 nanómetros, la evaluación del riesgo de la radiación ultravioleta cercana para el ojo requiere el cálculo de la irradiancia ponderada (Euva) utilizando la función de ponderación de la respuesta espectral del ojo a la radiación UVA, tal como se especifica en la norma. Cuando la duración de la exposición es inferior a 1000 segundos, la radiación total recibida por el ojo no debe superar los 10 000 julios por metro cuadrado. Los diferentes grupos de riesgo tienen requisitos distintos para los niveles de irradiancia, con las correspondientes variaciones en los tiempos de exposición permisibles. Las clasificaciones de mayor riesgo corresponden a duraciones de exposición seguras permisibles más cortas.

Peligro de la luz azul para la retina(L_B y E_B)

Para prevenir el daño fotoquímico en la retina causado por la exposición prolongada a la luz azul (¿Qué es la luz azul y cómo reducirla?), la norma IEC 62471 introduce dos conceptos (dos mecanismos de daño): el límite de exposición al riesgo de luz azul para la retina y el límite de exposición al riesgo de luz azul para la retina en fuentes pequeñas. El límite de exposición al riesgo de luz azul para la retina es el concepto general, mientras que el de fuentes pequeñas representa un método de evaluación para un subescenario específico. Este enfoque se alinea con el mecanismo de daño real, que depende del tamaño de la imagen de la fuente de luz en la retina (ángulo del campo de visión). Cuando el ángulo del campo de visión es ≥0,011 rad, el límite de exposición se refiere al límite de exposición al riesgo de luz azul para la retina. Por el contrario, cuando el ángulo del campo de visión es <0,011 rad, la fuente se clasifica como una fuente pequeña, por lo que se debe aplicar este último límite. El ángulo del campo de visión se calcula a partir del diámetro d de la superficie emisora ​​de luz del chip/luminaria LED y la distancia l entre el ojo humano y el chip LED (Más información sobre los chips LED). En la práctica, los organismos de ensayo de las luminarias ZGSM solo determinan el límite de exposición para el primer escenario y, finalmente, asignan el Grupo de Riesgo correspondiente. Las fuentes de luz grandes presentan una distribución de energía relativamente uniforme, lo que hace que la intensidad luminosa (L_B) sea una métrica de evaluación más adecuada. Sin embargo, las fuentes de luz pequeñas forman puntos de alta densidad de energía en la retina, lo que supone un mayor riesgo de daño localizado; por lo tanto, la irradiancia (E_B) es la métrica de evaluación preferida.

Daño térmico en la retina y visión reducida debido a daño térmico en la retina

Tanto el riesgo térmico retiniano como el riesgo térmico retiniano con estímulo visual débil son parámetros de evaluación del daño térmico retiniano especificados en la norma IEC 62471. Las propiedades ópticas del ojo provocan que la luz incidente converja en la retina, aumentando significativamente la densidad de energía. Si una fuente de luz posee una luminancia suficientemente alta (luminancia frente a iluminancia), una exposición breve (normalmente inferior a 0,25 segundos, correspondiente a la duración del reflejo de parpadeo humano) puede causar quemaduras térmicas o incluso necrosis en las células fotorreceptoras de la retina. La principal diferencia entre ambos radica en la intensidad del estímulo visual: el riesgo térmico retiniano abarca todo el espectro de 380-1400 nm, donde las fuentes de luz correspondientes (como los LED de alto brillo o los punteros láser) presentan un estímulo visual pronunciado. Esto desencadena reflejos protectores en el ojo humano, como el parpadeo o la desviación de la mirada, y evalúa el riesgo de quemaduras térmicas a corto plazo por la exposición directa a dichas fuentes de luz. El riesgo térmico retiniano con estímulo visual débil, sin embargo, se centra en la banda del infrarrojo cercano de 780-1400 nm en aplicaciones de ingeniería práctica. Las fuentes dentro de este rango (como las luces de relleno infrarrojas) presentan una estimulación visual extremadamente débil o incluso invisible, lo que dificulta la activación de los reflejos protectores. Esta categoría evalúa el riesgo de quemaduras térmicas a largo plazo por este tipo de fuentes de luz “invisibles para el ojo humano”. La norma determina la clasificación de riesgo térmico retiniano de una fuente de luz (Exenta, Clase 1, Clase 2 o Clase 3) calculando la intensidad luminosa ponderada de riesgo térmico retiniano correspondiente (LR o LIR) y comparándola con los umbrales de tiempo de exposición.

Peligro de radiación infrarroja para el ojo

El límite de exposición a la radiación infrarroja para proteger los ojos se centra principalmente en el daño que el espectro infrarrojo de 780 nm a 3000 nm puede causar a la vista humana. La exposición prolongada o de alta intensidad a la radiación infrarroja dentro de este rango puede provocar daños térmicos en los tejidos oculares, como la córnea, el cristalino y la retina, lo que en casos graves puede derivar en quemaduras corneales y cataratas. En consecuencia, la norma EN 62471 establece límites de exposición a la radiación infrarroja (EIR) para los ojos en el rango de longitud de onda de 780 a 3000 nanómetros para duraciones inferiores a 1000 segundos.

Peligro térmico para la piel

El límite de exposición a riesgos térmicos para la piel se refiere al espectro de radiación luminosa de 380 nm a 3000 nm. Cuando la radiación luminosa dentro de este espectro incide sobre el tejido cutáneo, provoca un aumento de la temperatura del tejido; una radiación excesiva puede causar lesiones térmicas como quemaduras. La norma IEC 62471 se aplica únicamente a la exposición en áreas pequeñas. Para la exposición en áreas grandes, debido a la influencia del intercambio de calor, la actividad física y otros factores, no se han establecido disposiciones específicas. La exposición a la radiación visible e infrarroja (de 380 nm a 3000 nm) de la piel debe limitarse a: 20000/t⁰,⁷⁵.

Límites de exposición a riesgos fotobiológicos según la norma IEC 62471

La norma IEC 62471 especifica los límites de exposición fotobiológica que deben cumplir los productos de iluminación, abarcando el riesgo de radiación UV actínica, el riesgo de radiación UV cercana, el riesgo de luz azul para la retina, el riesgo térmico para la retina, el riesgo de radiación infrarroja y el riesgo térmico para la piel. Estos límites se determinan en función del rango de longitud de onda (200-3000 nanómetros), la duración de la exposición (de segundos a 8 horas) y la categoría del producto, y están diseñados para prevenir daños agudos o crónicos en las partes externas del cuerpo humano (piel, córnea y cristalino) y en las partes internas (retina) causados ​​por los productos de iluminación. Estos límites son las normas fundamentales para la clasificación de seguridad y las pruebas de conformidad de los productos, garantizando que las luminarias LED cumplan con los requisitos de la norma IEC 62471 antes de su comercialización. Los límites para cada tipo de riesgo se explican a continuación.

Límite de exposición al riesgo de radiación UV actínica para la piel y los ojos

Cuando el tiempo de exposición es inferior a 30.000 segundos (8 horas), el límite de exposición efectiva a la radiación es de 30 J/m². Por ejemplo, el Grupo de Riesgo 0 requiere una irradiancia de radiación inferior a 0,001 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 30.000 segundos; el Grupo de Riesgo 1 requiere una irradiancia de radiación inferior a 0,003 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 10.000 segundos; y el Grupo de Riesgo 2 requiere una irradiancia de radiación inferior a 0,03 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 1.000 segundos.

Límite de exposición a la radiación ultravioleta cercana para el ojo

Cuando el tiempo de exposición es inferior a 1000 segundos, la radiación total recibida por los ojos no debe superar los 10 000 julios por metro cuadrado. Por ejemplo, el Grupo de Riesgo 0 requiere una irradiancia radiante inferior a 10 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 1000 segundos; el Grupo de Riesgo 1 requiere una irradiancia radiante inferior a 33 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 300 segundos; y el Grupo de Riesgo 2 requiere una irradiancia radiante inferior a 100 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 100 segundos.

Límite de exposición al riesgo de luz azul para la retina (L_B y E_B)

El límite de riesgo para la retina por exposición a la luz azul es de 1.000.000 J/m²/sr. Por ejemplo, el Grupo de Riesgo 0 requiere una radiancia inferior a 100 W/m²/sr, con un tiempo de exposición que no supere los 10.000 segundos; el Grupo de Riesgo 1 requiere una radiancia inferior a 10.000 W/m²/sr, con un tiempo de exposición que no supere los 100 segundos; y el Grupo de Riesgo 2 requiere una radiancia inferior a 4.000.000 W/m²/sr, con un tiempo de exposición que no supere los 0,25 segundos. Para fuentes de luz pequeñas, el límite es de 100 J/m², que generalmente se aplica a las fuentes de luz LED (LED frente a otras fuentes de luz); los productos de ZGSM no se ven afectados por esto, por lo que no se proporciona una explicación adicional.

Daño térmico en la retina y visión débil debido a daño térmico en la retina

El límite de exposición al riesgo térmico retiniano es de 50000/α/t^0.25. El tiempo de exposición para los diferentes grupos de riesgo no debe exceder los 10 s para los grupos de riesgo 0 y 1, y los 0,25 s para el grupo de riesgo 2. Los requisitos de irradiancia correspondientes son 28000/α, 28000/α y 71000/α, respectivamente. Para los diferentes grupos de riesgo, el límite de exposición al riesgo térmico retiniano para estímulos visuales débiles es de 6000/α, con tiempos de exposición requeridos inferiores a 1000 s para el grupo 0, 100 s para el grupo 1 y 10 s para el grupo 2.

Límites de exposición a la radiación infrarroja peligrosos para el ojo

El límite de exposición peligroso para los ojos a la radiación infrarroja debe ser inferior a 18000/^t0.75. Por ejemplo, para el Grupo de Riesgo 0, la irradiancia requerida es inferior a 100 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 1000 s; para el Grupo de Riesgo 1, la irradiancia requerida es inferior a 570 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 100 s; y para el Grupo de Riesgo 2, la irradiancia requerida es inferior a 3200 W/m², con un tiempo de exposición correspondiente que no supere los 10 s.

Tabla de límites de exposición a riesgos fotobiológicos

Clasificación de las luces LED ZGSM según el grupo de riesgo.

Para prevenir riesgos fotobiológicos, la norma EN 62471:2006 especifica los procedimientos de medición pertinentes y clasifica los riesgos potenciales en cuatro grupos de riesgo (GR): Grupo de Riesgo 0 (grupo exento), Grupo de Riesgo 1 (riesgo bajo), Grupo de Riesgo 2 (riesgo moderado) y Grupo de Riesgo 3 (riesgo alto). Tras la clasificación de las luminarias LED (luminarias LED ZGSM) en grupos de riesgo según su potencial peligro fotobiológico, estos grupos determinan las condiciones de funcionamiento seguras para cada luminaria y las distancias de seguridad que deben mantenerse, cuando corresponda. Si una luminaria probada se clasifica dentro del grupo exento o de bajo riesgo (Grupo de Riesgo 1), no se requiere una evaluación detallada del lugar de trabajo, ya que no existe peligro para la seguridad fotobiológica. De acuerdo con las normas ANSI/IESNA RP-27.3 «Seguridad fotobiológica para lámparas y sistemas de iluminación – Clasificación y etiquetado de grupos de riesgo» y 62471-6, estas normas también especifican los requisitos de etiquetado para los productos correspondientes. Para productos de bajo riesgo (GR0, GR1), generalmente no se necesitan etiquetas de advertencia llamativas, más allá de las especificaciones estándar. Por el contrario, los productos GR2/GR3 incluyen avisos de advertencia explícitos, instrucciones de uso y, en ocasiones, restricciones de instalación (por ejemplo, proyectores y lámparas de curado UV).

Resultados de las pruebas IEC 62471 de las luces LED de ZGSM

A continuación se presentan los informes de prueba IEC 62471 para la serie 9 de farolas de ZGSM (Alumbrado Público ZGSM). Las pruebas se realizaron en un laboratorio externo en la serie ST17 con una potencia máxima de 260 W, una temperatura de color máxima de 6500 K y chips LED 3030. Los resultados indican: Es = 2,31 × 10⁻⁹ W/m², Euva = 7,41 × 10⁻⁵ W/m², LB = 70,6 W/m²/sr, EB (no probado), LR = 1,5 × 10³ W/m²/sr, LIR = 0,218 W/m²/sr y EIR = 1,99 × 10⁻³ W/m². Al consultar la tabla, se observa que todos los resultados se encuentran por debajo del umbral del Grupo de Riesgo 0, clasificándolos así en el Grupo de Riesgo 0. De manera similar, las pruebas realizadas con chips LED 5050 confirmaron que la seguridad fotobiológica del producto también se encuentra dentro del Grupo de Riesgo 0. Dado que otras series de farolas tienen potencias iguales o inferiores a las de la serie Rifle, todas las farolas de la serie 9 pertenecen al Grupo de Riesgo 0. Los resultados de las pruebas para las luminarias urbanas de ZGSM indican que se clasifican en el Grupo de Riesgo 0. Sin embargo, las luminarias para campos deportivos se clasificaron en el Grupo de Riesgo 2 debido a que la potencia excesiva provocó que los resultados de LB superaran los 10 000 W/m²/sr. Además, la clasificación del grupo de riesgo puede variar si los productos tienen menor potencia, menor temperatura de color (acerca de CCT e iluminación blanca ajustable), LED para reducir la luz azul o lentes ámbar personalizados.

Luces LED ZGSM

Resumen

De acuerdo con la norma internacional IEC 62471, la seguridad fotobiológica de las fuentes de luz LED requiere una evaluación sistemática de los riesgos potenciales para la piel y los ojos (en particular la retina) en función de su radiación espectral. La norma especifica rigurosamente los límites de exposición para diversos riesgos en el espectro ultravioleta a infrarrojo (200-3000 nm), incluyendo riesgos fotoquímicos ultravioleta, riesgos de luz azul para la retina (clasificados como L_B y E_B), riesgos térmicos para la retina (incluyendo escenarios con baja estimulación visual) y radiación infrarroja con riesgos térmicos para la piel. Basándose en los resultados de las mediciones, los productos se clasifican en cuatro grupos de riesgo (RG0 a RG3) para definir sus condiciones de uso seguro. Tomando como ejemplo las luminarias LED de la marca ZGSM, las pruebas realizadas por terceros indican que los parámetros clave de varias series de farolas y luminarias urbanas, como la irradiancia ultravioleta efectiva (Es), la irradiancia ponderada en el ultravioleta cercano (Euva) y la luminancia ponderada de luz azul (L_B), se encuentran significativamente por debajo de los límites del grupo de exención (RG0) estipulados por la norma. En consecuencia, se clasifican como Grupo de Riesgo 0 (Grupo de Exención), lo que significa que presentan riesgos fotobiológicos mínimos para los ojos y la piel en condiciones normales de uso. Sin embargo, para ciertos productos de alto brillo y alta potencia (como la iluminación para campos deportivos), los niveles de radiación de luz azul pueden alcanzar el Grupo de Riesgo 2 (Grupo de Riesgo Medio). La observación directa de estas luminarias a corta distancia presenta riesgos de seguridad importantes y requiere especial precaución. Para obtener más información, póngase en contacto con ZGSM.

Preguntas Frecuentes

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