Introduction

Lorsque la rétine est exposée à une lumière de forte intensité dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 et 500 nanomètres pendant une période prolongée, les processus photochimiques qui en résultent provoquent des lésions irréversibles. Les luminaires à LED émettent de la lumière dans cette gamme de longueurs d’onde (la lumière d’autres longueurs d’onde peut également endommager les tissus humains, tels que la cornée, le cristallin et la peau). Les tests de sécurité photobiologique permettent aux fabricants de luminaires à LED d’évaluer la sécurité de leurs produits et systèmes. L’industrie de l’éclairage dispose de normes correspondantes pour limiter cette partie du spectre lumineux, telles que les normes EN 62471, IEC 62471 ou ANSI/IESNA RP-27. La norme ANSI/IESNA RP-27 (plus d’informations sur ANSI/IESNA) est la norme de sécurité photobiologique de référence pour les systèmes d’éclairage aux États-Unis, que nous n’aborderons pas ici. La norme IEC 62471 spécifie les limites d’exposition, les techniques de mesure et un système de classification permettant d’évaluer et de maîtriser les risques photobiologiques liés à toutes les sources de rayonnement optique, y compris les LED. Divers risques biologiques sont pris en compte, notamment les effets sur les yeux et la peau. Les tests de risques photobiologiques permettent aux fabricants de luminaires d’évaluer leurs produits, offrant ainsi aux acheteurs une meilleure garantie de sécurité.

Classification des dangers photobiologiques

Les risques photobiologiques, tels que définis par la norme IEC/EN 62471, sont classés en plusieurs catégories, notamment les risques liés aux rayons UV actiniques pour la peau et les yeux, aux rayons UVA pour les yeux, à la lumière bleue pour la rétine, à la lumière bleue pour les sources de petite taille, aux effets thermiques sur la rétine, aux effets thermiques sur la rétine avec faible stimulation visuelle, aux rayonnements infrarouges pour les yeux et aux effets thermiques sur la peau. Les exigences pour chaque catégorie sont détaillées ci-dessous.

Risque lié aux rayons UV actiniques pour la peau et les yeux

Pour une exposition de la peau ou des yeux non protégés aux rayonnements ultraviolets, la limite s’applique à toute exposition survenant au cours d’une période de 8 heures. Une exposition supérieure à 8 heures sur une seule journée n’a pas besoin d’être prise en compte. La limite d’exposition effective aux rayonnements est de 30 J/m². Selon la formule, la densité d’énergie (J/m²) est égale à l’irradiance (W/m²) multipliée par la durée d’exposition (s). Par conséquent, le dépassement de la valeur limite de rayonnement dépend de la durée d’exposition. Pour prévenir les dommages aux yeux ou à la peau causés par les rayonnements ultraviolets des sources lumineuses à large bande, l’irradiance spectrale effective (Es) de la source lumineuse ne doit pas dépasser le niveau correspondant. La durée d’exposition admissible pour chaque groupe de risque diminue à mesure que le numéro de classification du groupe de risque augmente.

Danger des rayons ultraviolets proches pour les yeux

Selon la norme IEC 62471, pour le rayonnement ultraviolet A (UVA) dans la gamme de longueurs d’onde de 315 à 400 nanomètres, l’évaluation du risque lié aux ultraviolets proches pour l’œil nécessite le calcul de l’éclairement énergétique pondéré (Euva) à l’aide de la fonction de pondération de la réponse spectrale de l’œil aux UVA, telle que spécifiée dans la norme. Lorsque la durée d’exposition est inférieure à 1000 secondes, le rayonnement total reçu par l’œil ne doit pas dépasser 10 000 joules par mètre carré. Les différents groupes de risque présentent des exigences distinctes en matière de niveaux d’éclairement énergétique, avec des variations correspondantes des durées d’exposition admissibles. Les classifications de groupes de risque plus élevés correspondent à des durées d’exposition sans danger plus courtes.

Risque de lésions rétiniennes dues à la lumière bleue(L_B et E_B)

Pour prévenir les dommages photochimiques à la rétine causés par une exposition prolongée à la lumière bleue (Qu’est-ce que la lumière bleue et comment la réduire ?), la norme IEC 62471 introduit deux concepts (deux mécanismes de dommages) : la limite d’exposition au risque de lumière bleue pour la rétine et la limite d’exposition au risque de lumière bleue pour la rétine – source ponctuelle. La limite d’exposition au risque de lumière bleue pour la rétine est le concept général, tandis que la source ponctuelle représente une méthode d’évaluation spécifique. Cette approche est conforme au mécanisme de dommage réel, qui dépend de la taille de l’image de la source lumineuse sur la rétine (angle du champ de vision). Lorsque l’angle du champ de vision est supérieur ou égal à 0,011 rad, la limite d’exposition correspond à la limite d’exposition au risque de lumière bleue pour la rétine. Inversement, lorsque l’angle du champ de vision est inférieur à 0,011 rad, la source est classée comme source ponctuelle, ce qui nécessite de se référer à cette dernière limite. L’angle du champ de vision est calculé en fonction du diamètre d de la surface émettrice de lumière de la puce LED/du luminaire et de la distance l entre l’œil humain et la puce LED (En savoir plus sur les puces LED). En pratique, les organismes de test des luminaires ZGSM ne déterminent que la limite d’exposition pour le premier scénario et attribuent finalement le groupe de risque. Les grandes sources lumineuses présentent une distribution d’énergie relativement uniforme, ce qui fait de l’intensité lumineuse (L_B) un indicateur d’évaluation plus approprié. Les petites sources lumineuses, en revanche, forment des points de haute densité énergétique sur la rétine, présentant un risque plus élevé de dommages localisés ; l’éclairement énergétique (E_B) est donc l’indicateur d’évaluation privilégié.

Lésions thermiques de la rétine et déficience visuelle légère due à des lésions thermiques de la rétine

Les termes « Dommages thermiques rétiniens » et « Dommages thermiques rétiniens à faible stimulation visuelle » désignent deux critères d’évaluation des dommages thermiques rétiniens spécifiés dans la norme IEC 62471. Les propriétés optiques de l’œil provoquent la convergence de la lumière incidente sur la rétine, augmentant considérablement la densité d’énergie. Si une source lumineuse présente une luminance suffisamment élevée (luminance vs éclairement), une exposition brève (généralement inférieure à 0,25 seconde, correspondant à la durée du réflexe de clignement des yeux) peut provoquer des brûlures thermiques, voire une nécrose des photorécepteurs rétiniens. La principale différence entre les deux réside dans l’« intensité du stimulus visuel » : les dommages thermiques rétiniens couvrent l’ensemble du spectre 380-1400 nm, où les sources lumineuses correspondantes (telles que les LED haute luminosité ou les pointeurs laser) présentent un stimulus visuel prononcé. Cela déclenche des réflexes de protection chez l’homme, comme le clignement des yeux ou le détournement du regard, et permet d’évaluer le risque de brûlures thermiques à court terme dues à une exposition directe à ces sources lumineuses. Les dommages thermiques rétiniens à faible stimulation visuelle, quant à eux, se concentrent sur la bande proche infrarouge de 780-1400 nm dans les applications d’ingénierie. Les sources de cette gamme (telles que les éclairages d’appoint infrarouges) présentent une stimulation visuelle extrêmement faible, voire invisible, ce qui rend difficile le déclenchement des réflexes de protection. Cette catégorie évalue le risque de brûlures thermiques à long terme dues à ces « sources lumineuses invisibles pour l’œil humain ». La norme détermine la classification du risque de dommages thermiques rétiniens d’une source lumineuse (Exempt, Classe 1, Classe 2 ou Classe 3) en calculant l’intensité lumineuse pondérée correspondante (LR ou LIR) et en la comparant aux seuils de temps d’exposition.

Risque de lésions oculaires dues aux rayonnements infrarouges

La limite d’exposition aux rayonnements infrarouges pour la protection des yeux concerne principalement les risques pour la santé oculaire liés au spectre infrarouge de 780 nm à 3000 nm. Une exposition prolongée ou intense aux rayonnements infrarouges dans cette bande de longueurs d’onde peut provoquer des lésions thermiques des tissus oculaires tels que la cornée, le cristallin et la rétine, pouvant entraîner des brûlures de la cornée et des cataractes dans les cas graves. Par conséquent, la norme EN 62471 établit des limites d’exposition oculaire aux rayonnements infrarouges (E_IR) pour des longueurs d’onde comprises entre 780 et 3000 nanomètres, pour des durées inférieures à 1000 secondes.

Risque thermique pour la peau

La limite d’exposition aux risques thermiques pour la peau concerne le spectre de rayonnement lumineux de 380 nm à 3000 nm. Lorsque ce rayonnement atteint les tissus cutanés, il provoque une augmentation de leur température ; une exposition excessive peut entraîner des lésions thermiques, telles que des brûlures. La norme IEC 62471 s’applique uniquement aux expositions sur de petites surfaces. Pour les expositions sur de grandes surfaces, en raison des échanges thermiques, de l’activité physique et d’autres facteurs influents, aucune disposition n’a été établie. L’exposition au rayonnement visible et infrarouge (380 nm à 3000 nm) de la peau doit être limitée à : 20000/t⁰,⁷⁵.

Limites d’exposition aux risques photobiologiques conformément à la norme IEC 62471

La norme IEC 62471 spécifie les limites d’exposition photobiologique que les produits d’éclairage doivent respecter. Elle couvre les risques liés aux rayonnements UV actiniques, aux rayonnements UV proches, à la lumière bleue pour la rétine, aux risques thermiques pour la rétine, aux rayonnements infrarouges et aux risques thermiques pour la peau. Ces limites sont déterminées en fonction de la plage de longueurs d’onde (200 à 3000 nanomètres), de la durée d’exposition (de quelques secondes à 8 heures) et de la catégorie de produit. Elles visent à prévenir les dommages aigus ou chroniques sur les parties externes (peau, cornée et cristallin) et internes (rétine) du corps humain causés par les produits d’éclairage. Ces limites constituent les normes fondamentales pour la classification de la sécurité des produits et les essais de conformité, garantissant que les luminaires à LED respectent les exigences de la norme IEC 62471 avant leur mise sur le marché. Les limites pour chaque type de risque sont expliquées ci-dessous.

Limite d’exposition aux rayonnements UV actiniques dangereux pour la peau et les yeux

Lorsque la durée d’exposition est inférieure à 30 000 secondes (8 heures), la limite d’exposition effective aux rayonnements est de 30 J/m². Par exemple, le groupe de risque 0 exige une irradiance de rayonnement inférieure à 0,001 W/m², avec une durée d’exposition correspondante ne dépassant pas 30 000 secondes ; le groupe de risque 1 exige une irradiance de rayonnement inférieure à 0,003 W/m², avec une durée d’exposition correspondante ne dépassant pas 10 000 secondes ; et le groupe de risque 2 exige une irradiance de rayonnement inférieure à 0,03 W/m², avec une durée d’exposition correspondante ne dépassant pas 1 000 secondes.

Limite d’exposition aux rayonnements quasi-ultraviolets dangereux pour l’œil

Lorsque le temps d’exposition est inférieur à 1000 secondes, le rayonnement total reçu par les yeux ne doit pas dépasser 10 000 joules par mètre carré. Par exemple, le groupe de risque 0 exige une irradiance radiante inférieure à 10 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 1000 secondes ; le groupe de risque 1 exige une irradiance radiante inférieure à 33 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 300 secondes ; et le groupe de risque 2 exige une irradiance radiante inférieure à 100 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 100 secondes.

Limite d’exposition au risque de lésions rétiniennes dues à la lumière bleue (L_B et E_B)

La limite d’exposition au risque de lésions rétiniennes dues à la lumière bleue est de 1 000 000 J/m²/sr. Par exemple, le groupe de risque 0 exige une luminance inférieure à 100 W/m²/sr, avec un temps d’exposition maximal de 10 000 secondes ; le groupe de risque 1 exige une luminance inférieure à 10 000 W/m²/sr, avec un temps d’exposition maximal de 100 secondes ; et le groupe de risque 2 exige une luminance inférieure à 4 000 000 W/m²/sr, avec un temps d’exposition maximal de 0,25 seconde. Pour les sources lumineuses de petite taille, la limite est de 100 J/m², ce qui s’applique généralement aux sources lumineuses à LED (comparaison entre LED et autres sources lumineuses) ; les produits ZGSM ne sont pas concernés par cette limite, c’est pourquoi aucune explication supplémentaire n’est fournie.

Rétinal thermique et rétinal thermique faible visuel

La limite d’exposition au risque thermique rétinien est de 50000/α/t^0.25. La durée d’exposition pour les différents groupes de risque ne doit pas dépasser 10 s pour les groupes de risque 0 et 1, et 0,25 s pour le groupe de risque 2. Les exigences d’éclairement correspondantes sont respectivement de 28000/α, 28000/α et 71000/α. Pour les différents groupes de risque, la limite d’exposition au risque thermique rétinien pour les stimuli visuels faibles est de 6000/α, avec des durées d’exposition inférieures à 1000 s pour le groupe 0, 100 s pour le groupe 1 et 10 s pour le groupe 2.

Limites d’exposition aux rayonnements infrarouges dangereuses pour les yeux

La limite d’exposition dangereuse des yeux au rayonnement infrarouge est fixée à <18000/t⁰,⁷⁵. Par exemple, pour le groupe de risque 0, l’irradiance requise est inférieure à 100 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 1000 s ; pour le groupe de risque 1, l’irradiance requise est inférieure à 570 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 100 s ; et pour le groupe de risque 2, l’irradiance requise est inférieure à 3200 W/m², avec un temps d’exposition ne dépassant pas 10 s.

Tableau des limites d’exposition aux risques photobiologiques

Classification des luminaires LED ZGSM selon les groupes de risque

Afin de prévenir les risques photobiologiques, la norme EN 62471:2006 spécifie les procédures de mesure appropriées et classe les risques potentiels en quatre groupes de risque (GR) : Groupe de risque 0 (groupe exempté), Groupe de risque 1 (risque faible), Groupe de risque 2 (risque modéré) et Groupe de risque 3 (risque élevé). Après la classification des luminaires LED (luminaires LED ZGSM) en groupes de risque en fonction de leur danger photobiologique potentiel, ces groupes déterminent les conditions d’utilisation sûres pour chaque luminaire et les distances de sécurité à respecter, le cas échéant. Si un luminaire testé est classé dans le groupe exempté ou le groupe à faible risque (Groupe de risque 1), aucune évaluation détaillée du lieu de travail n’est nécessaire, car aucun danger pour la sécurité photobiologique n’est présent. Conformément aux normes ANSI/IESNA RP-27.3 « Sécurité photobiologique des lampes et des systèmes d’éclairage – Classification et étiquetage des groupes de risque » et 62471-6, ces normes spécifient également les exigences d’étiquetage pour les produits correspondants. Pour les produits à faible risque (GR0, GR1), des étiquettes d’avertissement visibles sont généralement inutiles, au-delà des spécifications standard. En revanche, les produits des groupes GR2 et GR3 comportent des avertissements explicites, des instructions d’utilisation et, parfois, des restrictions d’installation (par exemple, les projecteurs et les lampes de polymérisation UV).

Résultats des tests IEC 62471 des luminaires LED ZGSM

Le présent document présente les rapports de test IEC 62471 pour la série 9 de luminaires d’éclairage public de ZGSM (Éclairage Public LED ZGSM). Des tests ont été réalisés dans un laboratoire tiers sur la série ST17, d’une puissance maximale de 260 W, d’une température de couleur maximale de 6500 K et équipée de puces LED 3030. Les résultats obtenus sont les suivants : Es = 2,31 × 10⁻⁹ W/m², Euva = 7,41 × 10⁻⁵ W/m², L_B = 70,6 W/m²/sr, E_B (non testé), L_R = 1,5 × 10³ W/m²/sr, L_IR = 0,218 W/m²/sr et E_IR = 1,99 × 10⁻³ W/m². La consultation du tableau indique que tous les résultats sont inférieurs au seuil du groupe de risque 0, ce qui les classe dans ce groupe. De même, les tests effectués sur les puces LED 5050 ont confirmé que la sécurité photobiologique du produit se situe également dans le groupe de risque 0. Étant donné que les autres séries de luminaires d’éclairage public ont une puissance inférieure ou égale à celle de la série Rifle, tous les luminaires des 9 séries appartiennent finalement au groupe de risque 0. Les résultats des tests pour les luminaires urbains ZGSM indiquent qu’ils sont classés dans le groupe de risque 0. Cependant, les projecteurs pour terrains de sport ont été classés dans le groupe de risque 2 en raison d’une puissance excessive entraînant des valeurs de LB supérieures à 10 000 W/m²/sr. De plus, la classification du groupe de risque peut varier si les produits comportent des LED de puissance inférieure, à température de couleur inférieure (à propos de la CCT et de l’éclairage blanc réglable) pour réduire la lumière bleue ou des lentilles ambrées personnalisées.

Éclairage LED ZGSM

Résumé

Conformément à la norme internationale IEC 62471, la sécurité photobiologique des sources lumineuses à LED exige une évaluation systématique des risques potentiels pour la peau et les yeux (en particulier la rétine) en fonction de leur rayonnement spectral. La norme spécifie rigoureusement les limites d’exposition pour divers risques sur l’ensemble du spectre ultraviolet à infrarouge (200-3000 nm), notamment les risques photochimiques liés aux ultraviolets, les risques liés à la lumière bleue pour la rétine (classés L_B et E_B), les risques thermiques pour la rétine (y compris dans les situations de faible stimulation visuelle) et les risques thermiques pour la peau liés au rayonnement infrarouge. Sur la base des résultats de mesure, les produits sont classés en quatre groupes de risque (RG0 à RG3) afin de définir leurs conditions d’utilisation en toute sécurité. Prenons l’exemple des luminaires LED de la marque ZGSM : des tests effectués par un organisme tiers indiquent que les paramètres clés de plusieurs séries de lampadaires et d’éclairages urbains, tels que l’irradiance ultraviolette effective (Es), l’irradiance pondérée dans le proche ultraviolet (Euva) et la luminance pondérée de la lumière bleue (L_B), sont nettement inférieurs aux limites du groupe d’exemption (RG0) stipulées par la norme. Par conséquent, ces produits sont classés dans le groupe de risque 0 (groupe d’exemption), présentant des risques photobiologiques minimes pour les yeux et la peau dans des conditions d’utilisation normales. Cependant, pour certains produits à haute luminosité et haute puissance (comme l’éclairage des terrains de sport), les niveaux de rayonnement de lumière bleue peuvent atteindre le groupe de risque 2 (risque moyen). L’observation directe de ces luminaires à courte distance présente des risques importants et nécessite une prudence particulière. Pour plus d’informations, veuillez contacter ZGSM.

Questions fréquemment posées

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