20190509精挑選||LED燈飾產品頻閃的危害以及測試標準

2021-02-19 電磁兼容EMC

LED燈飾的頻閃:

簡單來看頻閃是指光的強度隨時間快速的重複變化,或者就是燈光在一明一暗的閃爍。如果閃爍的速度比較慢,人眼是可以看出來的,但如果閃的速度超級快,人眼就看不出來了。

LED燈飾頻閃的危害:

頻閃主要的危害是:引發視覺錯誤造成事故,危害身體健康引發偏頭疼、癲癇等疾病,損傷視力。

當燈的閃爍頻率與風葉轉速一致或成整倍數時,物體(風葉)看起來好像靜止不動。當閃光頻率略小於轉速,會感覺風扇緩慢順時針轉動。當閃光頻率略大於轉速時,會感覺風扇緩慢逆時針轉動。

     這三種周期性重複的錯誤視覺,事實上,由於頻閃效應,人們產生錯覺,而把一些快速轉動的設備看成緩慢或者靜止的是非常危險。

在生產車間特別時對原件插件工人來說會使得生產效率降低,人們長期在閃爍的光線下工作或生活,還可能影響視覺系統的生理和心理衛生。

    我們人眼視覺系統對8.8Hz的頻率變化是最敏感的,因此當閃爍頻率在每秒8.8次時,對人的傷害也是最大。我們對這個卡通動畫裡的角色應該都不陌生,但大家可能不知道的是,這也是史上第一個因為頻閃而被禁播的動漫,因為它居然在播出後引起了很多兒童癲癇病。因為他們剛播出時,很多畫面的閃爍竟然時非常接近8.8HZ的頻率的,後來他們也不得不重新調整影視效果。

    大家一定也不陌生,在一二十年前的大城小街,千家萬戶都在使用這種電感鎮流器螢光燈,他的閃爍就像這張圖一樣,實際上對人眼的危害是極大的。除了室內,我們在戶外也可能受到頻閃的危害。現在,國內大小城鎮都會在公園和在一些主幹道上會布置亮化照明,也越來越多的城市會定期舉行燈光秀,但是也存在很多不合理的設計,也會引起視覺不適,甚至身體健康。另外,閃爍在生活中可

能危害到我們的健康,但有時我們也需要合理的閃爍,比如:警車、特種燈光、舞檯燈光等等。

      據2018年6月,我國衛生健康委員會發布的《近視防止指南》中的調查,我國近視患者已經超過4.5億人,居世界首位。60年前中國只有10-20%的人是近視的,而今天高達90%的青少年有近視。而我們鄰國,韓國,19歲男性有96%是近視的。世界上其他地區的近視病情也在急劇增加,美國和歐洲約有50%的青少年有近視。大概是50年前的兩倍。眼睛疲勞,頭疼,眯眼,難以看到遠處的物體,都是近視的一些症狀。兒童在8-12歲時,近視針狀可能很明顯,青少年時會變得更加糟糕。在20-40歲之間通常不會有變化了,近視越深,各種併發症風險也會顯著提高。如:視網膜脫落、視網膜下心生血管、白內障等等。

歐美的近視率比中國及周邊國家低很多。這個也是教育環境的問題,發達國家兒童教育非常注重孩子的生理心理健康,有許多的體育和戶外運動。這樣對孩子的眼睛也是有很大的幫助。當然造成近視的因素有很多,比如手機電子產品普及和高科技產品的「功勞」。

這是大家常用的照度計,在照度計的規格書上會有一個照度參考值,我們在做照明設計時也需要把這些參考值做進去。還有在做室內照明設計時,也需要把眩光考慮進去。

    燈具眩光是由燈或燈具過高的亮度直接進入眼造成的,眩光效應的嚴重程度取決於燈具發光面的大小、發光面的亮度、背景亮度、視覺方向和位置有關。

照度水平除了考慮燈具本身之外,還要考慮房間表面積反射比等因素。其中光源的亮度最主要,CIE按照限制直接眩光的不同要求分為5個質量等級。

     關於眩光,我們在之前的培訓活動文章中有詳細的介紹,有興趣的朋友可以查閱中翔儀器微信公眾號的歷史文章即可。

     人們通常將3000-5000K稱之為暖色,是因為它給人營造出一種溫馨舒適的光環境,非常適用於休閒場所。當然不行,這種光源環境下是不適合學習的,所以教室一般適合4500-5500K,最佳為5000K,它會讓人的精神力集中有助於學習。

    國內開始流行智慧型燈光,比如,它會在上課前30分鐘色溫為5000K,30-45分鐘時會自動調整為5500K,光線更白,讓學生們再次集中注意力。好好學習,當下課休息時,光線再次調整到5000K。周而復始,這樣更有利於孩子們學些,做學生及辦公室燈具或LED護眼檯燈的可以多往這方面了解一下。

   現代社會的燈光造成的視覺健康危害,其實,古人也會受到這方面的影響。

    看看這兩位耳熟能詳的古人的故事,小時候讀到他們的故事時,會覺得他們太勤奮好學了,但後來才知道,他們也是燈光受害者。

   為什麼匡衡鑿壁偷光是眩光受害者,這是因為對比眩光的原因,也就是明暗比過大。

    另一個古人,車胤的故事是囊螢映雪,他是捉螢火蟲放袋子裡當燈光用,我們知道,螢火蟲發出的光是會明滅變化的,而一堆螢火蟲各自緩慢發出明滅變化的光時,頻閃也就出現了,所以他是頻閃的受害者一點沒冤枉。

頻閃的測試方法。在頻閃測試中,有兩個很重要的判定參數,頻閃百分比和閃爍指數。

頻閃百分比:頻閃百分比等於一個開關周期內最大光輸出之差除以最大光輸出與最小光輸出輸出與最小光之和

閃爍指數:

頻閃指數等於一個開關周期內超過平均光輸出的量除以全部光輸出

•頻閃百分比(波動深度)和頻閃指數越低,光源閃爍或者造成的頻閃效應越少。

我們認為傳統的白熾燈有沒有頻閃的。

但實際白熾燈的頻閃百分比、頻閃指數還不低。曾經被認為最護眼的白熾燈,又一次超乎我們的認知。我們前幾年提到過的一個問題,就是同一套光譜儀,測試同一個面板燈,只是球的新舊程度不同,越舊的球測試出的光通量會越高,越新的積分球測試出的光通量反而更低。那時我們這麼講,大家幾乎不認同。但是現在大家就已經明白並接受了這個理論。

這個實驗的測試數據和原理在公眾號的歷史文章裡可以看到,大家感興趣不妨可以去看看那個有趣的實驗。

這裡是一個40W和一個200W閃爍測試報告,左邊是40W,右邊是200W的,大家可以看到,小瓦數的頻閃百分比和閃爍指數比200瓦的要多。

白熾燈在我國是由交流電50HZ下工作,正負半周期過零時,在燈絲上的熱殘留繼續發光,而200W的白熾燈燈絲要粗一點,所以在正負半周期過零時,燈絲冷下來的速度較慢,所以閃爍百分比也就更低。

這個是常見光源頻閃測量數據,大家可以看到:

雙U緊湊型螢光燈由於使用電感鎮流器及電子鎮流器的不同,頻閃百分比也有明顯的不同,說明了照明電器的電源對頻閃有極大的影響。

同樣情況,LED 會產生重度頻閃,也是由於選擇了不良的 LED 驅動器,與LED 燈具本身並無太大的關係。

頻閃的測量方法:

在了解了頻閃的危害和頻閃的成因後,我們可以來看看頻閃測量方法,去年在315央視曝光大會上,針對LED燈具曝光了其頻閃的危害。

我們看這個PPT,在央視採訪中,商家告訴央視記者,用手機對著燈拍,就可以看到燈有沒有頻閃。可是,真的靠手機就能判斷燈的頻閃嗎?這個方法可以學嗎?

手機拍攝是不科學合理的。主要有4個原因:

1、有的手機「採樣 + 顯示 」 的頻率會在一定的範圍內根據攝像的範圍內的光變化進行自動調整。-> 採樣頻率不夠高,且不固定!

2、手機廠商會通過軟硬體等多種算法來規避這個問題,很可能你拍的圖像已經被自動優化了

3、如果手機的採樣頻率正好和光波形一樣,那麼手機就會被欺騙,告訴你這個光非常好,沒有變化

4、手機的快門也會影響你的判斷。->快門時間越短手機所看到的」頻閃」越明顯,但快門時間越長」頻閃」極可能消失。

那麼,該用什麼來有效的測量頻閃呢?

關於頻閃,有不同定義與不同參考指標,例如 IEEE、能源之星、IEC、CIE 等等,現在國內外還沒有一個統一的標準來衡量燈的頻閃指數,這個時候就需要一臺能夠同時適用多個國家地區的頻閃測試儀了。

真正能夠測出是否頻閃,仍須專業的檢測儀器,可以滿足包括IEEE、能源之星、IEC、CIE 、ASSIST等在內的多個最新頻閃測量標準要求,適用於實驗室和現場測量場所。

頻閃測試儀可以同時測量頻閃的重要參數,像」頻閃百分比」 及」頻閃指數」,還具備評價功能,讓使用者能夠直接判讀光的品質好壞,例如:十分嚴重、明顯存在、幾乎沒有、高頻豁免等。當然測試設備也需要通過中國計量院專家考核,並通過認證。才能得到精準測試參數。

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