???智能照明的發(fā)展甚囂塵上，但照明產(chǎn)品在附加調光、通訊等功能后往往頻閃問(wèn)題凸顯。頻閃會(huì )帶來(lái)健康和安全方面的問(wèn)題，國際上有關(guān)頻閃的標準也相繼出臺，但不同部門(mén)的標準的關(guān)注重點(diǎn)不同，評估指標也差別很大。本文就當前國際組織關(guān)注的頻閃評價(jià)做了簡(jiǎn)要梳理，并建議高效的檢測評價(jià)手段。

　　一、什么是頻閃

　　頻閃是指電光源光通量以一定頻率的波動(dòng)。用手機對準光源經(jīng)?？梢园l(fā)現條紋分布，這就是由于頻閃引起的。某些程度的頻閃不會(huì )引起注意，也不存在生理上的不適；但有些頻閃卻真的是問(wèn)題。早在上世紀90年代，就有大量的研究發(fā)現：光源頻閃與偏頭痛、頭痛、自閉癥、視覺(jué)疲勞與不適等神經(jīng)學(xué)疾病有密切關(guān)系，嚴重的會(huì )使人眼造成錯覺(jué)，進(jìn)而引發(fā)事故。不要小看頻閃，不同的頻率和波動(dòng)深度對人的影響是不一樣的！

　　1.可見(jiàn)頻閃

　　人眼是非常復雜的系統，個(gè)體差異非常大，對于絕大多數人來(lái)說(shuō)，可以察覺(jué)到80Hz以下的光閃爍，此時(shí)的人眼能夠感知到明暗變化，閃爍頻率在80Hz以下的也被稱(chēng)為可見(jiàn)頻閃（visible flicker）?？梢?jiàn)頻閃是普通照明或顯示無(wú)法接受的。

　　人眼對頻閃的敏感加權函數

　　2.頻閃效應

　　對于80Hz以上的頻閃，人眼是不易發(fā)覺(jué)的，但卻對人眼的空間感知有較大影響。例如將運動(dòng)的物體看成是一系列靜止的圖像，即頻閃效應（Stroboscopic effect）。由于頻閃效應，人們會(huì )產(chǎn)生錯覺(jué)，而把一些快速運轉的設備看成是緩慢運轉著(zhù)甚至是靜止的是非常危險的 。

　　頻閃效應示意

　　頻閃效應帶來(lái)的機器運轉錯覺(jué)

　　3.幻影現象

　　同樣的，當光源的閃爍頻率在80Hz-2kHz時(shí)，且環(huán)境中的物體保持靜止，人眼在移動(dòng)位置或方向時(shí)，靜止光源卻會(huì )出現系統的延伸光點(diǎn)，稱(chēng)為幻影現象，如汽車(chē)尾燈，或者掃視戶(hù)外LED顯示屏等。

　　4.頻閃的危害

　　光源頻閃與偏頭痛、頭痛、自閉癥、眼睛疲勞、視力模糊等多種神經(jīng)科疾病有著(zhù)密切的關(guān)系。研究表明，3-70Hz的低頻閃爍光源對于一些人可能引發(fā)光敏性癲癇；對于100Hz閃爍頻率被認定可導致頭痛、偏頭痛；對于120Hz頻率的閃爍光源可能會(huì )影響人的情緒，出現厭煩、焦慮等。而頻閃效應和相關(guān)機械運動(dòng)合拍時(shí)造成的視覺(jué)錯覺(jué)在工業(yè)場(chǎng)所是十分危險的。因此，對于照明產(chǎn)品的頻閃特性進(jìn)行準確測量和評估直接關(guān)系到人們的健康問(wèn)題，亟待解決。

　　二、LED為什么會(huì )頻閃

　　LED照明產(chǎn)品采用AC轉DC的恒壓或者恒流電源驅動(dòng)，光源本身并不會(huì )產(chǎn)生頻閃，有無(wú)頻閃取決于LED驅動(dòng)電源由于驅動(dòng)器千差萬(wàn)別，每個(gè)LED產(chǎn)品的頻閃表現也不一樣。特別是有些廠(chǎng)家為了節約成本，使用了較為簡(jiǎn)單的驅動(dòng)電路，如AC LED，會(huì )存在較大的頻閃問(wèn)題。

　　而對于智能照明產(chǎn)品，調光是其必備的功能，而調光恰恰是導致頻閃的另外一個(gè)誘因。而當產(chǎn)品加載調光功能時(shí)，頻閃往往會(huì )進(jìn)一步加劇。特別是在調光較暗時(shí)，其波動(dòng)深度比較大，如下圖所示。因此對于具有調光功能或者宣稱(chēng)可連接調光控制器的照明產(chǎn)品，應該在其分別在調光最亮以及調光較暗時(shí)測量其頻閃表現。

　　調光LED燈具的閃爍波形

　　三、有關(guān)頻閃評價(jià)標準

　　目前，國際上已有多個(gè)標準化研究小組都對頻閃課題展開(kāi)了深入的研究，并且已經(jīng)或者正在發(fā)布標準或者技術(shù)規范，主要包括以下幾類(lèi)：

　　1.能源之星和IEEE

　　北美能源之星產(chǎn)品認證規范是最早對照明產(chǎn)品的頻閃作出要求的標準之一，實(shí)際上，早在2000年的IESNA照明手冊中就已經(jīng)對頻閃提出了明確的定義和要求。

　　2015年發(fā)布的IEEE 文件中，將頻閃風(fēng)險分為幾個(gè)等級，如下圖所示，綠色面積覆蓋的是無(wú)風(fēng)險的等級，而黃色區域則是低風(fēng)險類(lèi)，超過(guò)黃色部分是不能被接受的。

　　低風(fēng)險（黃色區域）和無(wú)察覺(jué)等級（綠色以下區域）示意圖

　　2.加州法規

　　2015年發(fā)布的加州CEC法規中對頻閃的測量和評估方法提出了不同的要求，要求在40Hz、90Hz、200Hz、400Hz和1000Hz的截波條件下，計算調制百分比，總體來(lái)說(shuō)是更為復雜了。

　　3.IEC 標準

　　IEC覆蓋的光閃爍頻率為0.05Hz-80Hz。標準中采用短時(shí)間閃變值Pst對可見(jiàn)頻閃進(jìn)行評估。計算中模擬了人眼對照度波動(dòng)的主觀(guān)視感，通過(guò)對于瞬時(shí)閃變視感度分級概率計算，對該段時(shí)間內的閃變嚴重程度作出評估。以Pst =1為限值，當PST>1時(shí)，50%以上的觀(guān)察者會(huì )感覺(jué)到頻閃。

　　Pst的計算過(guò)程示意圖

　　4.CIE 技術(shù)委員會(huì )

　　CIE 在第一分部的關(guān)于頻閃的技術(shù)委員會(huì )采用SVM指數評價(jià)頻閃效應，覆蓋頻段80Hz-2000Hz，該方法已經(jīng)在美國能源部的Caliper報告中得到應用。技術(shù)委員會(huì )主席 Dragan Sekulovski博士和我國東南大學(xué)研究團隊在這方面已經(jīng)作了大量研究工作。

東南大學(xué)研究出的頻閃效應的敏感度曲線(xiàn)

　　5.ASSIST推薦方法

　　美國LRC已發(fā)布了三項關(guān)于頻閃的半導體照明系統和技術(shù)聯(lián)盟（ASSIST）推薦方法， 其中一項關(guān)于可見(jiàn)頻閃，兩項關(guān)于頻閃效應。

　　對于可見(jiàn)頻閃，LRC定義了自己的頻閃感知調制值Mp，它和IEC 的方法有類(lèi)同之處。而對于頻閃效應，LRC也類(lèi)似于IEEE，按照風(fēng)險等級給出了下圖的指導。

　　ASSIST給出的頻閃效應可接受范圍圖

　　6.各標準的比較

　　上述各個(gè)標準的關(guān)注重點(diǎn)不同，計算方法也往往大相徑庭。荷蘭飛利浦公司整理了部分標準的限值比較，發(fā)現IEEE的要求最為嚴格，而Pst和SVM分別限定不同的波段，并且考慮了被測對象的波形和占空比，更為準確，因此也更為推薦。

　　此外，美國能源部（DOE）還專(zhuān)門(mén)組織了對頻閃評估進(jìn)行普及介紹的網(wǎng)絡(luò )直播。

　　四、如何測量頻閃

　　手機拍照識別頻閃的方法靠譜嗎？打開(kāi)手機的攝像頭并對準被測照明產(chǎn)品，通過(guò)觀(guān)察手機屏幕中有無(wú)出現條紋來(lái)判斷該產(chǎn)品是否存在頻閃，這種方法能反映出一部分問(wèn)題，但并不完全正確，更談不上客觀(guān)科學(xué)。要定量評估頻閃問(wèn)題，需要專(zhuān)業(yè)的測量設備。而且根據標準要求，測量頻閃應使用光度探頭采集數據，采樣速率至少要2kHz以上，越快越好。

　　1.現場(chǎng)摸底測試

　　對于現場(chǎng)測量對設備的可移動(dòng)性和人機交互有較高的要求。遠方SFIM-300光譜閃爍照度計是一款專(zhuān)門(mén)為現場(chǎng)測量而開(kāi)發(fā)的設備，可同時(shí)實(shí)現閃爍分析和光譜測量；可實(shí)時(shí)記錄快速變化的光輸出波形，并在時(shí)域和頻域對輸出波形作出分析，獲得頻閃指數和頻閃百分比等參數。點(diǎn)擊“閱讀原文”可購買(mǎi)該照度計。

　　2.實(shí)驗室認證級測量

　　遠方LFA-2000光源頻閃測量系統主要用于實(shí)驗室測量，可實(shí)現照明產(chǎn)品的基準頻率、閃爍指數、閃爍百分比、光波動(dòng)深度等的測量。在2016年美國能源部（DOE）發(fā)起的頻閃測試儀的調查報告中，通過(guò)實(shí)測給了遠方LFA-2000很高的評價(jià)。

　　3.最強頻閃測量利器

　　結合最新的標準和技術(shù)規范，遠方又推出了新一代頻閃測量設備：LFA-3000光源頻閃分析儀。該設備不論是在硬件配置上，還是軟件功能上都有著(zhù)卓越的性能表現。

　　設備配備快速光度探頭，最高采樣速度達100kHz,可捕捉快速變化光源的精細波形；照度測量范圍：0.1 lx～200,000lx，適用于絕大多數調光照明產(chǎn)品。該儀器的各項指標均滿(mǎn)足上述最新標準測量要求，并且搭載平板電腦，可實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)操控和數據傳輸，既可在實(shí)驗室中應用，又可以應用在各種現場(chǎng)測量場(chǎng)合中。

　　可測量參數：

　　光波動(dòng)的時(shí)域和頻域分析圖；

　　基準頻率、閃爍百分比（PF）、閃爍指數（FI）、調制深度（MD）（符合IEEE 法規）

　　調制百分比（符合CEC法規）

　　Pst (符合IEC標準)，

　　SVM（符合CIE TC預案，選項），

　　Mp （符合ASSIST推薦）

　　同時(shí)，軟件可根據相應標準判別頻閃危害等級。

　　五、總結

　　照明產(chǎn)品的頻閃問(wèn)題因關(guān)系到人的健康和安全，已經(jīng)得到了國際社會(huì )的廣泛關(guān)注，特別是智能產(chǎn)品極易出現不可接受的頻閃現象。對于頻閃的評估，各種標準的計量方法都不相同，本文簡(jiǎn)要梳理國際主流法規和標準，推薦目前最為先進(jìn)的檢測設備，相信在已經(jīng)驗證的檢測設備的幫助下，解決照明頻閃可以事半功倍。