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明以致远的博客

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日志

 
 

太阳镜镜片透射性能的检测及探讨  

2013-01-14 16:10:27|  分类: 眼镜知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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太阳镜镜片透射性能的检测及探讨

文章来源:中国眼镜在线  作者:邱鸣霞/文  

摘要:本文对太阳镜镜片透射比进行检测,通过质量检验结果对各类镜片的质量问题进行分析、并对普通水晶镜片、玻璃镜片、树脂镜片进行UV-A、UV-B两种紫外波段的透射比测验,来判断各类镜片的防紫外线性能,以期提高太阳镜产品的质量。
关键词:太阳镜;透射比;防紫外性能 
  一副太阳镜不仅要有良好的遮阳效果,同时应具备隔离紫外线功能。然而在当今时尚一族的眼中,太阳镜的时尚功能大于防护功能,通过款式的变化,把时尚写在脸上,部分消费者因此忽视了太阳镜的质量要求,导致一些城市的太阳镜质量令人担忧。
  本次检验不合格的太阳镜产品主要集中于浅色太阳镜类别,按类别统计浅色太阳镜的批次合格率为14.3%。其中不合格项目集中于光透射比τv的性能。QB 2457-1999《太阳镜》标准要求:不同类别的太阳镜有不同的“光透射比τv”技术要求。结果显示,检测的浅色太阳镜的光透射比τv均未达到标准要求。标准为浅色太阳镜,实际上是遮阳镜。这种“光透射比τv”不达标的浅色太阳镜(特别是用于室内活动的)长期配戴会降低视觉敏感度,导致人眼调节易疲劳。
  泛称的紫外线,其波长在10~400nm之间。根据各波段对机体作用后,生理反应表现差别不同,可将其分为以下3段。
  1 长波紫外线(UVA或UV-A):波长在315~380nm,约占射向地球表面所有光线总量的8%,能使皮肤晒黑,易患白内障。
  2 中波紫外线(UVB或UV-B):波长在280~315nm,约占射向地球表面所有光线总量的2%,能使皮肤呈赤斑,易引起角膜炎和皮肤癌。
  3 短波紫外线(UVC或UV-C):在280 nm~10nm,太阳辐射地球时,这部分紫外线可被地球外围大气层的臭氧完全吸收。所以辐射不到地球表面,对人体无伤害。
  因此,研究镜片防紫外线性能的有效方法是对其进行UVA和UVB光谱透过率部分的定量测定和分析。
  按照ISO8980-3标准的规定,在可见光波段测量光透射比τ时,应首先得到光谱透射比τ(λ),再采用标准光源D65的光谱分布函数SD65(λ)和日光下平均人眼光谱光视效率函数V(λ),并按照下列公式进行加权积分。 
  

  在测量太阳紫外A波段(即UV-A)透射比τSUVA和B波段(即UV-B)透射比τSUVB时,应首先得到光谱透射比τ(λ),再利用太阳辐射的光谱功率分布函数ESλ(λ)和紫外辐射的相对光谱光视效率函数S(λ),按照下列公式进行加权积分; 


太阳镜片应具有较强的防紫外线能力,同时还需具有防止眩目的功能,这样使眼不受紫外线损伤,也使眼感舒适不疲劳。对汽车驾驶员来说还应有很好的清晰度,增加交通安全感。这次抽检的太阳镜片,测定其光谱曲线,发现大部分能滤去380nm以下的全部紫外线,但可见光的透过率各不相同,因而防眩目的能力也不一样。
  比如在实验中测得1号太阳镜可见光透过率≤40%,这种太阳镜较暗,在夏日尤其烈日下使用较好,但春秋季不能使用,有压抑感、长期戴会视疲劳。2号太阳镜的可见光透过率>40%,此太阳镜春秋季配戴较好,不影响视物,但夏天配戴不妥,较强的可见光会造成眩目,对眼睛有损害,另有一类太阳镜是在普通太阳镜上用真空镀膜的方法进一步滤去可见光大部分能量,达到防眩的目的,但在580~750nm的可见光透过较多,由于眼睛对这一波段中的黄光灵敏度高,所以感觉特别明亮但不刺眼,这对驾驶员看清前方物体带来特有的清晰度。

 

 

图1 (1号、2号太阳镜透射比试验结果)

1 检测过程
  利用拓普康公司生产的TM-2光谱透过率测试仪对其进行紫外光区的光谱透过率测定,以此来判断样品的紫外透射性能的优劣。
  将TM-2光谱透射仪与计算机串行口相接,启动TM-2操作程序,在23℃±5℃进行环境较正(在较准前必须确认测量部分没有镜片或滤光片)
  设定测试波长范围为280~480nm,在透过率曲线放大的情况下观察镜片的紫外线情况。
  最后,将各组镜片分别放置在测试橡胶塞上进行透光率的测试(注意:测试前将镜片与测试橡胶塞擦拭干净)。
2 检验分析
  对太阳镜镜片进行透射比测量、不能处理为各个波长处光谱透射比的简单平均,而应该按照不同波长所处权重的不同、通过对光谱透射比进行加权积分得到。人的眼球是一个简单的光学系统,考核眼镜产品质量时必须首先考虑人眼对不同波长光辐射的敏感程度。总而言之,人眼对绿光敏感,所以绿色光波段的透射比高低对镜片光透射比的影响很大,即绿色光波段的权重较大;反之,由于人眼对紫光和红光不敏感,所以紫光和红光的透射比高低对镜片光透射比的影响比较小,即紫色光和红色光波段的权重也比较小。 

3 紫外透射比测量中存在的问题
  太阳镜中,对紫外波段的透射比计算采取了对光谱透射比进行简单平均的方法,并定义为平均透射比。另外,QB2457-99所规定的中波紫外(UN-B)的波长范围是290~315nm,公式如下: 

  对相同的被测样品,如果采用QB2457和ISO8980-3两种定义进行测量,得到的紫外波段透射比结果是完全不同的。
  按照ISO8980-3的定义测量时,其在UV-B波段的透射比计算结果为60.7%;而若按照QB2457的定义测量时,其在UV-B波段的透射比计算结果为47.1%。两种结果之间相差了13.6%。由此可见,参照标准的差异将直接导致技术要求的差别,最终影响测量结果的准确性和客观性。测量眼镜产品的透射比时,这个问题是不能忽视的。
4 实验结果与讨论
  水晶镜片与玻璃白片的防紫外线性能测试。
  图1是玻璃片与水晶镜片的光线透过率曲线,实验选用的水晶片为天然茶晶,其可见光透过率为59.05%,在UV-B的紫外光透过率为53.27%,在UV-A的紫外光透率为55.62%,因此,水晶镜片并不适合在需要紫外线防护的情况下使用,从防紫外线的角度来看,“水晶镜片养目”的说法并不科学;玻璃白片在280nm通过紫外线,UV-B的光线透过率0.41%,并迅速在380nm通过率达到33.04%,因此除非生产镜片时在原料中加紫外线吸收剂,否则,普通的玻璃白片也不能有效地保护眼睛免受紫外线的伤害。 

 

 

  图2列出了PMMA和CR-39树脂镜片的光线透过率曲线。从图上可以看出CR-39在UV-B波段的光谱透率为0%,将该部分的紫外线全部阻截,并在370nm开始通过紫外线,通过率为1.76%,在420nm透光率达到最大值91.1%。因此,如果加入适量的紫外线吸收剂,CR-39的镜片就能完全吸收紫外线,进而成为性能优异的镜片材料。PMMA镜片的抗紫外线辐射的能力较CR-39差得多,如图所示,在280nm处就开始有紫外线透过,并在UV-B区不断增加至16.94%,而UV-A区的光谱透过率更大,高达到34.97%。
5 结论
  对太阳镜产品和镜片材料的透射比进行检验分析、通过对光谱透射比进行加权积分得到准确值,结果得出太阳镜产品的优劣,首先要看镜片的材质能否阻挡紫外线UVA和UVB、并能让可见光透过较多,达到防眩目功能。通过以上实验证明,树脂镜片的透射性能最好,玻璃镜片次之,水晶镜片最差,树脂镜片中CR-39镜片的透射性能远远优于PMMA。

参考文献
[1]中华人民共和国轻工业行业标准《太阳镜》QB 2457-1999
[2]中华人民共和国国家标准《光学树脂眼镜片》QB 2506-2001
[3]遮阳品紫外透射性能的实验分析,刘汉清 大学物理 2007.9


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