健康照明与无频闪护眼灯

牛占彪

(浙江宁波公牛光电科技有限公司，浙江 宁波 315000)

0 引言

“节能、环保、健康”越来越被人们广泛提及，光源及灯具的光质量必将成为评价照明产品优劣的关键性指标。光质量的评价涉及较多方面，主要包括光生物安全、光谱显色性、光频闪、眩光等，其中光频闪的危害最普遍。光频闪就是光源发出的光随时间呈现出快速、重复性的强弱变化。研究表明，当光闪烁的频率较低，即低于100 Hz 时，人眼可以感觉到光的闪烁;当光闪烁的频率在100 Hz或者更高的频率下，人眼虽然感觉不到闪烁，但仍能引起视觉神经系统的响应。因此频闪的危害不仅存在于明显闪烁的光中，也同样存在于感觉不到闪烁的光之中。

1 光源频闪的危害

长期以来，光频闪在医疗健康领域受到了广泛的研究和临床试验，而在照明领域较少被重视和提及。闪烁的照明环境会给人带来一种不舒适感，长时间在这样的环境中，眼睛极易疲劳并感觉头晕目眩，随之而来的就是视力下降，严重的会引起偏头痛、癫痫等疾病。根据调查，当前我国青少年视力不良的发生率持续上升，已上升至世界第二位。2005年v小学生近视率为31.67%，初中生为58.07%，高中生为76.02%，大学生为82.68%。2008年v上海市高中生视力不良率达到80%，湖南大学新生入学视力不良率达到87.22%，视力不良已成为普遍现象，并且数量仍然在急剧攀升。引起视力减退诚然与用眼不健康有关，但也和灯光频闪有密切的关系。

根据英国剑桥大学医学研究中心阿诺德·威尔金斯博士的研究实验，在频率较低的电感镇流器荧光灯照明和32 kHz 电子镇流器荧光灯照明的条件下，后者引起视觉疲劳和发生偏头痛几率比前者少50%以上。由此可见，灯光频闪对人眼视觉系统的损害在医疗健康领域已经得到了普遍的证实。

2 光源频闪的原因分析

光源的闪烁本质上来说是由输入电压波动引起光输出波动产生的。我国市电输入是50 Hz 的正弦波，对于很多照明灯具来说，其光源工作电流必然随着输入电压的波动而波动，这也就直接导致了光输出的波动，产生了频闪。例如:白炽灯，50 Hz 交流市电直接驱动，将负半周和正半周进行叠加，光闪烁频率固定为100 Hz;采用电感式镇流器的气体放电灯，其输出光频率也随着供电频率的波动而波动。另外，供电电网的瞬时波动幅度在10%～20%之间，这也进一步加深了照明灯具的光波动。

有效降低频闪的方法可分为两个方向:

1)在驱动电源设计方面，提升工作电流的频率或者降低输出纹波。

根据表2 测试数据可见，目前市场上主流LED 球泡灯基本上都是有频闪的，尤其以品牌#8 球泡灯频闪最为严重，频闪深度达到了85.19%，符合要求的只有品牌#5 的6 W 与9 W 球泡灯，占比不到15%。

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3 光源频闪的技术指标和判定法则

3.1 频闪的技术指标

1)频率低于9 Hz，不可觉察波动深度限值0.288%。

图1 光源在空间某点产生的瞬时照度示意图

波动深度定义为

从上表，我们可以看到，孔子在《史记》任何一个部分中都有述及，可以说是贯穿于《史记》整个结构中的，体现了一种完整性。此外，述及孔子的部分在《史记》中分布比较均匀，虽然在书、世家和本纪等部分中所占比例较大，但若以全部述及孔子的卷数占《史记》总卷数的比例作参照，则差距尚不是很大，这又体现了一种普遍性，可见《史记》注重孔子绝不是偶然的，而是经过深思熟虑和精心设计的，表现了司马迁对孔子的倾心关注。

2)频率在9～3 120 Hz 范围内，不可觉察波动深度限值为频率×0.032%。

人类社会迈入网络时代之后，互联网已经与人类的日常生活、学习密切相关，也改变了社会的样貌和诸多行业的业态、具体形态等。它们皆因技术驱动的力量发生着翻天覆地的变化。

3.2 判定准则

由此可见，无频闪判定准则为:

针对目前市场上大部分的室内照明灯具，采用频闪测试仪进行频闪参数测试。

图2 LED 灯频闪与波动深度关系曲线

根据研究表明，较低的波动深度可以大幅度减少频闪效应的感知，而波形和关联色温都不会对闪烁反应产生影响(图2)。

根据图1 所示，在一个光源波动周期T内，Emax、Emax2、Eav、Emin分别表示瞬时照度最大值、次大值、平均值、最小值，A1表示大于平均瞬时照度波动曲线覆盖面积，A2表示小于平均瞬时照度波动曲线覆盖面积。

闪烁指数定义为

3)频率大于3 120 Hz，认为完全无频闪，免除考核。

4 光源及灯具的频闪测评

如果能够坚持连续三周不吸烟，这次戒烟可能就会有成功的希望，这几天虽然精神上有烦恼，但老闻觉得胸口、喉咙舒服清畅多了，胃口好，饭量也有所增加。

表1 白炽灯与节能灯频闪测试

根据表1 所示，经常使用的白炽灯和节能灯都存在频闪的问题。由于白炽灯是220 V，50 Hz 交流市电直接供电，正负半周叠加，其波动频率为100 Hz，波动深度达到26.89%，光输出曲线如图3 所示，频闪效应已经较为严重。

图3 白炽灯光输出曲线

表2 LED 球泡灯频闪测试

表3 护眼台灯频闪测试

2)采用余晖时间较长的荧光材料或者采取优化结构等方法。

土建施工是一个庞大的体系，需要对各个方面进行管理。管理人员要在工程开展前，分析研究图纸的内容，对整个工程要有一个总体概念和认识，并对整体施工进行统筹安排。做到全面的思考问题，考虑各个因素可能造成的影响，同时做出合理有效的施工组织计划。

由表3 测试数据可见，市场上宣称护眼的台灯其频闪效应仍然比较严重，只有品牌#9 调光台灯是完全无频闪的，其余主流品牌的护眼台灯都存在不同程度的频闪，尤其以品牌#13 的频闪最为严重。

5 无频闪LED 护眼灯设计

根据前述光源频闪的原因分析，从降低输出纹波和提升输出频率两个方向来有效控制LED 灯的频闪。为此，文章针对3 W 和5 W 两个常见功率的球泡灯进行研发，设计无频闪LED 护眼灯。3 W 电子件采用阻容降压方案，5 W 电子件采用IC 方案，通过严格控制LED 工作电流的纹波和频率以实现真正的无频闪。文章所设计的无频闪LED 护眼球泡灯通过频闪测试仪测试结果如表4 所示。

总而言之，在新课改下，教师要明确小学生在数学课堂的主体地位，结合数学课程教学要求、内容与任务，提出行之有效的教学策略，将其融入到数学具体化教学中，打造理论与实践教学一体化的高效课堂，提升小学数学教学综合水平。以此，促使学生在对比、推理、归纳、总结等过程中发展自身多方面能力，在培养数学学科核心素养中实现全面发展，更好地彰显新课改下小学数学课特色。

表4 公牛光电LED 球泡灯频闪测试

根据表4 测试数据，公牛光电LED 球泡灯真正做到了无频闪。3 W 球泡灯光频率100 Hz 条件下，波动深度只有2.64%，低于标准要求的3.2%;5 W 球泡灯2 000 Hz 光频率条件下，波动深度仅有0.82%。由图4 和图5 可见，公牛LED 球泡灯光输出波动曲线波峰和波谷差值很小，对于人眼视觉神经系统来说，这样的波动是完全可以忽略不计的。

图4 公牛光电3 W 球泡灯光输出曲线

图5 公牛光电5 W 球泡灯光输出曲线

6 小 结

频闪必将成为评判光质量的关键性指标之一。然而目前市场的光源及灯具大部分都存在着不同程度的频闪，这样的光照明环境对人的视觉神经系统会产生持久的损伤，甚至很多宣称护眼的台灯也在不知不觉间损害着青少年的视力和神经系统。在这样一个大背景下，倡导绿色照明，提高光质量，降低光污染具有非常重要的现实意义，推动无频闪灯具的普及是未来照明行业的重大责任。

［1］Lighting Research Center.Effects of flicker characteristics from solid-state lighting on detection，acceptability and comfort［S］

［2］体育卫生艺术教育研究中心.我国青少年体质健康发展报告［R］

［3］余希湖，蒋涌潮.光源闪烁对视觉影响的研究［J］.照明工程学报，1996(2)

［4］IEEE PAR 1789:2013.Draft Risk Assessment-Potential health effects of flicker from LED lighting［S］