Sulla determinazione del rischio fotobiologico

Il settore Lighting è in fermento creativo ormai da tempo con l’avvento di tecnologie che danno sempre più la possibilità al designer di “giocare” con la luce in modi che fino a qualche anno fa non erano pensabili. Così le nuove tecnologie, quali il LED, hanno portato gradi di libertà e possibilità di esplorazione della luce in termini di spettro, colore e “risparmio” in un lasso di tempo estremamente breve rispetto a come si è evoluta la luce e le sue sorgenti “tradizionali” dal 1878 quando nacque la prima lampada ad incandescenza ad oggi.

Il veloce “sconvolgimento” del mercato dell’illuminazione e le conseguenze portate dal cambio “generazionale” proprio delle nuove tecnologie disponibili, ha portato ad una notevole effervescenza nella creazione e ricerca di nuovi standard che andassero nella direzione di normalizzare tutte le nuove sorgenti e problematiche annesse, ancora non tutte definite, ma ampiamente discusse ed in discussione nei comitati tecnici nazionali ed internazionali, al fine di tutelare in modo adeguato gli utenti finali. Una istantanea della situazione legislativa/normativa attuale può essere riassunta nello schema riportato nella figura 1.

Figura 1 - Sicurezza fotobiologica delle sorgenti LED. La situazione allo stato attuale (cortesia dell’autore)
Figura 1 – Sicurezza fotobiologica delle sorgenti LED. La situazione allo stato attuale (cortesia dell’autore)

Sicurezza di prodotto: la determinazione del gruppo di rischio

Argomento di rilevanza primaria, causa dell’aspetto puntiforme e l’elevata intensità luminosa dei LED di ultima generazione, è la sicurezza fotobiologica connessa alla tutela della salute degli utilizzatori, ovvero la tutela nei confronti della nostra retina affinché non subisca una lesione irreversibile a causa di una sorgente luminosa fissata per un tempo considerevole.

Priorità assoluta per le aziende è riuscire a determinare il gruppo di rischio del proprio prodotto con metodi e strumenti che i costruttori possano permettersi senza oneri elevatissimi per acquisto di strumentazione estremamente professionale come era richiesto dalla EN 62471. Generalmente in condizioni di utilizzo ragionevolmente normali il Gruppo di Rischio è sempre al di sotto del Gruppo 2, ovvero livello per cui esiste un “potenziale effetto dannoso” e quindi deve essere appropriatamente segnalato e marcato.

Novità in tal senso sono arrivate alla fine del 2012 con il recepimento del TR 62778 “Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires” da parte del CEI, con la norma CEI 34-141, che finalmente porta in campo un metodo di determinazione del gruppo di rischio semplificato ed applicabile ad un ampissimo parco di LED utilizzati ad oggi.

Citando testualmente il sommario: “Questo Rapporto Tecnico fornisce una guida per quanto riguarda la valutazione del rischio da luce blu di tutti i prodotti di illuminazione che emettono principalmente nello spettro del visibile (tra 380 nm e 780 nm). Attraverso calcoli di ottica e sullo spettro:

– si mettono in evidenza le informazioni che le misure di sicurezza fotobiologica descritte nella IEC 62471 ci danno in merito alle caratteristiche del prodotto e se questo prodotto è da intendersi come componente di un prodotto di illuminazione ad un livello più alto;

– come queste informazioni possono essere trasferite dal componente (per es. il LED package, il modulo LED, o la lampada) al prodotto di illuminazione di livello più alto (per esempio l’apparecchio di illuminazione). Fermo restando quindi tutte le considerazioni delle norma EN 62471 e relativo TR, sono state applicate una serie di semplificazioni dettate dalla pratica di laboratorio e dalle situazioni reali di installazioni ed utilizzo, per la determinazione della soglia tra gruppo di rischio 1 e 2, prendendo in considerazione le misure, spettrometriche e radiometriche, eseguite a 200 nm (nanometri) e 0,011 rad. t<100sec., con sorgenti diverse per spettro, temperatura colore e potenza di emissione.

Le attività di laboratorio hanno evidenziato che per ogni distribuzione spettrale il rapporto tra le grandezze radiometriche e quelle fotometriche resta costante e quindi si può utilizzare un fattore di conversione KB,v , W/lm, correlabile ad una determinata temperatura di colore della sorgente  (figura 2).

Figura 2 - Distribuzione spettrale. I fattori di conversione correlabili alle temperature colore delle sorgenti (cortesia dell’autore)
Figura 2 – Distribuzione spettrale. I fattori di conversione correlabili alle temperature colore delle sorgenti (cortesia dell’autore)

Nell’ambito di queste stesse attività è stata rilevata anche una larga sovrapposizione, ovvero con una tolleranza del 15%, tra la curva di sensibilità del Blue-light Hazard e la curva CIE Z (CIE 1931) (figura 3).

Figura 3 - La sovrapposizione fra la curva sensibilità del Blue-light Hazard e la curva CIE Z (CIE 1931) (cortesia dell’autore)
Figura 3 – La sovrapposizione fra la curva sensibilità del Blue-light Hazard e la curva CIE Z (CIE 1931) (cortesia dell’autore)

Tutto ciò ha fatto sì che si potessero tracciare due curve in base a Luminanza e Illuminamento relazionate alla temperatura di colore per poter determinare una soglia che possa far capire al produttore se l’apparecchio che impiega la sorgente LED è appartenente al gruppo di rischio 1 o superiore (figure 4 a, 4 b).

Figura 4 - Le due curve in base a Luminanza e Illuminamento relazionate alla temperatura di colore per poter determinare la classe di appartenenza dell’apparecchio che impiega la sorgente LED (cortesia dell’autore)
Figura 4 – Le due curve in base a Luminanza e Illuminamento relazionate alla temperatura di colore per poter determinare la classe di appartenenza dell’apparecchio che impiega la sorgente LED (cortesia dell’autore
Figura 4b
Figura 4b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Una soluzione per il produttore In breve, è possibile, senza eseguire misure di radianza o irradianza, dichiarare che apparecchi con luminanza reale della sorgente a seconda del CCT inferiore ai seguenti valori hanno una classificazione sicuramente inferiore al Gruppo di Rischio 1 (figura 5).

Figura 5 - L’apparecchio è classificabile inferiore al Gruppo di Rischio 1 (cortesia dell’autore)
Figura 5 – L’apparecchio è classificabile inferiore al Gruppo di Rischio 1 (cortesia dell’autore)

Nel caso in cui la luminanza reale della sorgente non fosse conforme ai requisiti di cui sopra ma l’illuminamento nella direzione di massima intensità fosse comunque inferiore, a seconda del CCT, ai valori riportati nella figura 6, l’apparecchio non supererebbe comunque la classificazione di Gruppo di Rischio 1 (figura 6).

Figura 6 - L’apparecchio è classificabile nel Gruppo di Rischio 1 (cortesia dell’autore)
Figura 6 – L’apparecchio è classificabile nel Gruppo di Rischio 1 (cortesia dell’autore)

Nella maggioranza dei casi – eseguendo quindi un semplice rilievo spettrofotometrico del prodotto a LED – si può facilmente determinare un limite di distanza (EThr) fino a dove l’apparecchio e/o la mia sorgente rientrerà in Gruppo di Rischio 1 e da dove invece inizierà ad essere Gruppo di Rischio 2 e, quindi sarà possibile fornire finalmente una chiara indicazione all’utente finale di come utilizzare in modo sicuro il prodotto.

(Giovanni Testi)

 

 

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