新闻资讯

健康照明 · 智能照明 · 创意照明

新闻资讯

照明频闪
发布时间:2023-11-05 点击次数:97


2017315日,央视3.15晚会”对LED照明产品的频闪问题进行了相关报道,引起了行业内外得普遍关注。从科学的角度讲,照明频闪的确存在对用眼健康等方面的潜在风险,国际上的相关组织也正积极对这一问题进行研究,争取尽早得到获得普遍认可的科学严谨的评价方式。本文就当前社会所关心的频闪问题进行了了简要梳理和总结,希望可以引导消费者对照明频闪有一个正确的理解和认识。

一、什么是频闪

频闪是指电光源光通量以一定频率的波动。用手机对准光源经常可以发现条纹分布,这就是由于频闪引起的。某些程度的频闪不会引起注意,也不存在生理上的不适;但有些频闪却真的是问题。早在上世纪90年代,就有大量的研究发现:光源频闪与偏头痛、头痛、自闭症、视觉疲劳与不适等神经学疾病有密切关系,严重的会使人眼造成错觉,进而引发事故。不要小看频闪,不同的频率和波动深度对人的影响是不一样的!

1.1 可见频闪

人眼是非常复杂的系统,个体差异非常大,对于绝大多数人来说,可以察觉到80Hz以下的光闪烁,此时的人眼能够感知到明暗变化,闪烁频率在80Hz以下的也被称为可见频闪(visible flicker)。可见频闪是普通照明或显示无法接受的。

image.png 

人眼对频闪的敏感加权函数

1.2 频闪效应

 

对于80Hz以上的频闪,人眼是不易发觉的,但却对人眼的空间感知有较大影响。例如将运动的物体看成是一系列静止的图像,即频闪效应(Stroboscopic effect)。由于频闪效应,人们会产生错觉,而把一些快速运转的设备看成是缓慢运转着甚至是静止的是非常危险的。

image.png 

频闪效应示意

image.png 

频闪效应带来的机器运转错觉

 

 

1.3 幻影现象

同样的,当光源的闪烁频率在80Hz-2kHz时,且环境中的物体保持静止,人眼在移动位置或方向时,静止光源却会出现系统的延伸光点,称为幻影现象,如汽车尾灯,或者扫视户外LED显示屏等。

image.png 

1.4 频闪的危害

光源频闪与偏头痛、头痛、自闭症、眼睛疲劳、视力模糊等多种神经科疾病有着密切的关系。研究表明,3-70Hz的低频闪烁光源对于一些人可能引发光敏性癫痫;对于100Hz闪烁频率被认定可导致头痛、偏头痛;对于120Hz频率的闪烁光源可能会影响人的情绪,出现厌烦、焦虑等。而频闪效应和相关机械运动合拍时造成的视觉错觉在工业场所是十分危险的。因此,对于照明产品的频闪特性进行准确测量和评估直接关系到人们的健康问题,亟待解决。

二、LED为什么会频闪

LED照明产品采用ACDC的恒压或者恒流电源驱动,光源本身并不会产生频闪,有无频闪取决于LED驱动电源由于驱动器千差万别,每个LED产品的频闪表现也不一样。特别是有些厂家为了节约成本,使用了较为简单的驱动电路,如AC LED,会存在较大的频闪问题。

而对于智能照明产品,调光是其需要的功能,而调光恰恰是导致频闪的另外一个诱因。而当产品加载调光功能时,频闪往往会进一步加剧。特别是在调光较暗时,其波动深度比较大,如下图所示。因此对于具有调光功能或者宣称可连接调光控制器的照明产品,应该在其分别在调光亮以及调光较暗时测量其频闪表现。

image.png 

调光LED灯具的闪烁波形

三、有关频闪评价标准

目前,国际上已有多个标准化研究小组都对频闪课题展开了深入的研究,并且已经或者正在发布标准或者技术规范,主要包括以下几类:

3.1 能源之星和IEEE

北美能源之星产品认证规范是最早对照明产品的频闪作出要求的标准之一,实际上,早在2000年的IESNA照明手册中就已经对频闪提出了明确的定义和要求。

2015年发布的IEEE 文件中,将频闪风险分为几个等级,如下图所示,绿色面积覆盖的是无 风险的等级,而黄色区域则是低风险类,超过黄色部分是不能被接受的。

image.png 

低风险(黄色区域)和无察觉等级(绿色以下区域)示意图

3.2 加州法规

2015年发布的加州CEC法规中对频闪的测量和评估方法提出了不同的要求,要求在40Hz90Hz200Hz400Hz1000Hz的截波条件下,计算调制百分比,总体来说是更为复杂了。

3.3IEC 标准

IEC覆盖的光闪烁频率为0.05Hz-80Hz。标准中采用短时间闪变值Pst对可见频闪进行评估。计算中模拟了人眼对照度波动的主观视感,通过对于瞬时闪变视感度分级概率计算,对该段时间内的闪变严重程度作出评估。以Pst =1为限值,当PST>1时,50%以上的观察者会感觉到频闪。

image.png 

Pst的计算过程示意图

 

3.4CIE 技术委员会

CIE 在第一分部的关于频闪的技术委员会采用SVM指数评价频闪效应,覆盖频段80Hz-2000Hz,该方法已经在美国能源部的Caliper报告中得到应用。技术委员会主席 Dragan Sekulovski博士和我国东南大学研究团队在这方面已经作了大量研究工作。

image.png 

东南大学研究出的频闪效应的敏感度曲线 

 

 

3.5 ASSIST推 荐方法

美国照明研究中心(LRC已发布了三项关于频闪的半导体照明系统和技术联盟(ASSIST)推荐方法,其中一项关于可见频闪,两项关于频闪效应。

对于可见频闪,LRC定义了自己的频闪感知调制值Mp,它和IEC 的方法有类同之处。而对于频闪效应,LRC也类似于IEEE,按照风险等级给出了下图的指导。

image.png 

ASSIST给出的频闪效应可接受范围图

3.5ASSIST推 荐方法

美国LRC已发布了三项关于频闪的半导体照明系统和技术联盟(ASSIST)推 荐方法,其中一项关于可见频闪,两项关于频闪效应。

对于可见频闪,LRC定义了自己的频闪感知调制值Mp,它和IEC 的方法有类同之处。而对于频闪效应,LRC也类似于IEEE,按照风险等级给出了下图的指导。

3.6 各标准的比较

上述各个标准的关注点不同,计算方法也往往大相径庭。荷兰飞利浦公司整理了部分标准的限值比较,发现IEEE的要求严格,而PstSVM分别限定不同的波段,并且考虑了被测对象的波形和占空比,更为准确,因此也更为推 荐。

此外,美国能源部(DOE)还专门组织了对频闪评估进行普及介绍的网络直播。

四、如何测量频闪

手机拍照识别频闪的方法靠谱吗?

据悉,目前智能手机CMOS的成像过程来自于逐行扫描成像,这就是手机会拍到果冻效应和频闪效应的根源;CMOS的取样频率(快门速度)超过灯的开关频率对就会看到频闪,比如对准灯泡的手机相机取景频率是500Hz(快门速度1/500s),灯具开关电源频率是300Hz,这时你就会看到频闪。这种方法虽然能反映出一部分问题,对于普通消费者有一定的便捷性,但并不完全正确。要定量评估频闪问题,需要专业的测量设备。而且根据标准要求,测量频闪应使用光度探头采集数据,采样速率至少要2kHz以上,越快越好。

5. 总结

照明产品的频闪问题因关系到人的健康和安全,已经得到了国际社会的广泛关注,特别是智能产品极易出现不可接受的频闪现象。对于频闪的评估,各种标准的计量方法都不相同,我们期待,在各界的积极推动下,尽快提出被普遍认可的科学严谨的评价方法。

 


点击直接拨打电话
021-65874181, 021-65876351 13817638793
取消
长按图片保存添加微信
取消