Fonte de Iluminação LED – Avaliação dos Efeitos Fotobiológicos no Olho e Pele

Tendo por referência a diretiva 2006/95/CE, o trabalho desenvolvido no contexto da disciplina de Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado de Engenharia de Instrumentação e Metrologia, decorreu nas instalações do IEP (Instituto Electrotécnico Português) e teve como objetivo principal o desenvolvimento de um procedimento de avaliação dos efeitos fotobiológicos no olho e pele provocados por fontes de emissão contínua (LED), doravante designado método alternativo ao de referência. Os dois métodos, alternativo e de referência, utilizam respectivamente um foto-radiómetro multicanal e um espetro-radiómetro. O procedimento desenvolvido (método alternativo) de acordo com a norma EN/IEC62471) consiste na aquisição dos valores de irradiância com recurso a um foto-radiómetro e posterior determinação dos valores da radiância, com os quais se faz a avaliação dos efeitos fotobiológicos, para fontes de luz LED (Light Emitting Diode) ou GLS (General Lighting Service). A consulta detalhada da norma EN/IEC62471 e a pesquisa sobre os conceitos, definições, equipamentos e metodologias relacionadas com o tema em causa, constituiu o primeiro passo deste projecto. Com recurso aos dois equipamentos, uma fonte de luz LED (módulo de 12 lâmpadas LED) é avaliada em relação aos perigos (ou riscos) actínico UV e UV-A, ao perigo da luz azul e ainda o perigo térmico na retina e térmico na pele, permitindo fazer uma análise comparativa dos resultados. O método alternativo revelou-se bastante flexível e eficaz, proporcionando bons resultados em termos da irradiância e radiância dos referidos efeitos fotobiológicos. A comparação destes resultados com os valores limites de exposição mencionados na norma EN/IEC6247 permitiu afirmar que a fonte de luz LED avaliada não representa perigo fotobiológico para a saúde humana e classifica-se no grupo de risco “isento”. Uma vez cumpridos os objectivos, entendeu-se que seria uma mais-valia para o trabalho já realizado, estudar outro caso prático. Sendo assim, fez-se a avaliação da radiação de apenas um dos LED´s que constituíam a fonte usada nos ensaios anteriores, com o espetro-radiómetro (método de referência) e com uma distância de 200 mm entre a fonte e o medidor. Neste caso verificaram-se diferenças significativas nas quantidades obtidas quando comparadas com os valores normativos. Concluiu-se que o efeito fotobiológico da luz azul insere-se no grupo de “isento”, sem perigo para a saúde. Contudo, o efeito térmico da retina apresenta um aumento considerável da quantidade de radiância, embora dentro do grupo de risco “isento”. Esta classificação de grupos de risco. Face aos resultados obtidos, pode confirmar-se que as lâmpadas LED apresentam segurança fotobiológica, atendendo aos baixos valores de irradiância e radiância dos efeitos fotobiológicos estudados. Pode ainda afirmar-se que a utilização do foto-radiómetro em alternativa ao espetro-radiómetro se revela mais eficaz do ponto de vista de metodologia prática. Este trabalho demonstra a robustez desses dois equipamentos de avaliação dos efeitos fotobiológicos, e procura estabelecer uma linha de orientação para a prevenção dos efeitos adversos na pele e olhos de todos os seres humanos sujeitos à radiação ótica artificial. Quanto às incertezas de medições, em relação ao processo de medição com foto-radiómetro, a sua estimação não se realizou, devido a não rastreabilidade entre as medições indicadas pelo fabricante, no certificado de calibração e as medidas realizadas por outras entidades. Contudo, é propõe-se a sua realização em trabalhos futuros dentro desse âmbito. As incertezas dos resultados de medições com espetro-radiómetro foram parcialmente estimadas. Atendendo às potencialidades do sistema de medição, propõe-se como trabalho futuro, a aplicação da norma IEC62478, que faz parte da aplicação da norma EN/IEC62471 na avaliação do efeito da luz azul, com base na determinação da temperatura de cor correlacionada (CCT) de lâmpadas ou sistemas de lâmpadas incluindo luminárias. Os valores de irradiância e radiância adquiridos nos processos de avaliação, tanto com foto-radiómetro como espectro-radiómetro foram gravados em ficheiro Excel para um CD e anexados a este trabalho.

Referring to Directive 2006/95/EC, the work developed in the context of the discipline of Thesis/Project/Internship of Master of Engineering in Instrumentation and Metrology, took place at the IEP (Portuguese Electro-technical Institute) and its main objective was to development a procedure for evaluating the photo-biological effects on the eye and skin caused by continuous emission sources (LED), hereinafter designed as alternative method to the reference. The two methods, the alternative and referential use a multi-channel photo-radiometer and a spectrum-radiometer, respectively. The procedure developed (alternative method) according to the standard EN/IEC62471, consists of the acquisition of the irradiance values using a photo-radiometer and subsequent determination of radiance values, with which an evaluation is made of the photo-biological effects for sources of LED (light Emitting Diode) or GLS (General Lighting Service) light. A detailed consultation of EN/IEC62471 and research on the concepts, definitions, methodologies and equipment related to the topic in question, was the first step of this project. Using the two devices, a power LED module (12 LED bulbs) light is measured in relation to the hazards (or risks) Actinic UV and UV-A, to the hazard of blue light and also the thermal hazard to the retina and skin, allowing you a comparative analysis of the results. The alternative method proved to be very flexible and efficient, providing good results in terms of irradiance and radiance of these photo-biological effects. Comparing these results with the exposure limit values specified in EN/IEC6247 allowed to state that the LED light source is evaluated that has no photo-biological hazards to human health and it’s classified in the "exempt" group of risk. At the completion of the objectives, it was felt that it would be an added value to the work already done, another practical case study. Thus, there was an assessment of the radiation of only one of the LED’s that constituted the font used in previous trials, with the spectrum-radiometer (reference method) and a distance of 200 mm between the source and the meter. In this case there have been significant differences in the amounts obtained when compared with normative values. It was concluded that the photo-biological blue light effect is part of the group of "1" with some risk to human health. However, the thermal effect of the retina, presents a considerable increase in the amount of radiation, although within the "exempt" group of risk. Considering our results, it can be confirmed that the LED bulbs feature photo-biological safety, given the low values of irradiance and radiance of the studied photo-biological effects. It can also be stated that the use of photo-radiometer alternatively the radiometer-spectrum reveals more effective from the viewpoint of practical methodology. This work demonstrates the robustness of these two outfits assessment of photo-biological effects, and seeks to establish a guideline for the prevention of adverse effects on the skin and eyes of all human beings subject to artificial optical radiation. As the uncertainties of measurements in relation to measurement process with photo-radiometer, it was not performed due to lack of traceability of measurements indicated by the manufacturer certificate of calibration and measurements performed by other entities. However, it proposes to its realization in future work within this framework. The uncertainties of the results of measurements with spectrum-radiometer were partially estimated. Given the potential of the measuring system, is proposed as future work, applying the standard IEC62478, (part of the EN/IEC62471 application) in the photo-biological effect evaluating of blue light, based on the determination of the correlated color temperature (CCT ) of lamp or lamps systems, including luminaries. The values of irradiance and radiance acquired in assessment processes, both with photo-radiometer as spectrum-radiometer were recorded in Excel file to a CD attached to this work.