LED照明产品光源频闪风险分析

许巧云

（福建省产品质量检验研究院 福州 350002）

引言

LED照明产品的频闪问题已经引起了业内的广泛关注，特别是几年来智能照明甚嚣尘上，在附加调光、通讯等功能后，光源频闪往往更为严重。频闪不仅会带来心理和生理方面的健康问题，严重时甚至还会引发安全事故。目前，国际上已相继出台了多个有关频闪评估的标准，但这些标准的关注重点不同，评价指标也有很大的差别。

1 LED照明频闪问题的风险来源

光源频闪指的光源所产生的光呈重复、快速的变化，光输出不稳定，可用光通量的波动深度来表示。波动深度的数值越大，则频闪问题越严重。电光源的频闪水平大小也是衡量产品的性能参数关键指标。频闪效应指的是由电光源的频闪问题所引发的危害效应。频闪和频闪效应是用于表征电光源的光通量波动深度和所引发危害效应的两个相互因果的物理参数。

由于LED产品自身所具有正向伏安特性，在相同的交流电源下，许多LED照明产品的光输出闪烁问题明显高于传统的光源产品。

根据IEEE Std 1789-2015标准可知，LED照明闪烁的潜在健康影响主要归纳为五个方面，其风险危害矩阵如图1所示。

LED照明产品产生光源频闪的技术机理有多方面：供电电源电压不稳、电光源自身品质性能缺陷、发光体驱动频率过低以及照明设计不合理等，并且是诸多因素综合作用的结果。

图1 LED照明闪烁风险危害矩阵图

1）供电电源电压不稳

传统照明产品若采用50 Hz交流供电，则它的频闪周期为100 Hz，所以用数码相机进行拍摄时会因采样频率不同而出现水波纹。LED灯具产品由于是采用直流输出供电，所以其光源输出光也为直流形式（或在直流输出基础上叠加微小波动）。从物理角度上来讲，其光输出的波动性会远低于交流电工作下的光源产品。但是由于LED驱动电源的供电方式仍为交流形式，若市电的电压不够稳定，则所产生交流纹波也会通过LED驱动电源影响LED光源发光稳定。

2）光源自身品质性能缺陷

纹波电流是导致频闪问题的罪魁祸首之一。纹波电流指的是经整流、滤波后还存在一定的交流成分，该交流成分会使得LED模块的功率产生一定程度波动，从而影响光输出效果。叠加交流成分的数量和频率是影响频闪大小的决定要素。

相对于传统光源的响应速度慢（如光输出上升或下降时间较长），LED产品具有较快的响应时间，所以其频闪特性主要由驱动电源特性来决定，对电流的变动也更为敏感，因此频闪问题相对传统光源也更加严重。

3）照明设计不合理

LED照明产品采用AC转DC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。由于驱动电源的电路设计原理和元器件质量不同，每种LED产品的频闪程度也不同。部分厂家为节约制造成本，使用较为简单的阻容降压驱动电路，输出电流及其不稳定，则会导致严重频闪现象。随着LED照明产品智能化趋势，调光将是其所必备基本功能，但是调光则是导致频闪问题的另一个重要诱因。当LED产品加载了调光功能后，频闪问题通常会更加明显。尤其在光线调暗时，波动深度将会加大。

2 风险监测及结果分析

目前国内相关灯具或光源强制性安全标准均未考核光源频闪项目，无法为强制性认证或各类监督抽查提供相关参考依据，因此国内对于照明电器产品光源频闪危害评价和质量监管尚处于空白。仅有的个别性能标准如：GB/T 9473-2017《读写作业台灯性能要求》、CQC1601-2016《视觉作业台灯认证技术规范》对光源频闪提出相关定义及评价方法，但是这些标准或规范仅适用于作业台灯且为推荐性，未对照明行业现状形成有效制约或规范作用。

本机构于2018年开展了LED照明产品光源频闪项目风险监测，本次风险监测依据目前国际通行的LED光源频闪风险危害评价准则IEEE Std 1789:2015《IEEE推荐的高光LED减少使用者健康风险调制电流方法》，监测样本50批次。

2.1 采样方法、检测和判定依据

2.1.1 采样方法

本次样品采集采取流通领域和生产领域买样的方式，共购买不同类型、不同品牌、型号规格、生产区域的LED照明产品50批次。

样品采集地点：采样区域集中在超市、商店和灯饰产品批发市场、网上商城、省监督样品库（生产领域）。

LED照明产品的品牌包括了飞利浦、欧司朗、欧普等市场占有率相对较高的牌子以及市场占有率稍低的牌子。具体的采集样品类型、采样来源和产地来源数量见附录。50批次样品的分布情况见表1～3。

表1 按样品类型统计样品分布

表2 按采样来源统计样品分布

2.1.2 监测依据和检测项目

依据标准：IEEE Std 1789:2015《IEEE推荐的高光LED减少使用者健康风险调制电流方法》

检测项目：光源频闪

2.1.3 判定规则

本次监测采用远方LFA-3000频闪测量设备。该仪器配备高精度光度探头（照度测量范围0.1～200 000 lx），最高的采样速率可达到100 KS/s，并且可以通过快速捕捉变化的波形并对快速变化的光源频闪特性进行准确的分析评估。

本次风险监测依据电气和电子工程协会（IEEE）发布的技术规范IEEE Std 1789:2015《IEEE推荐的高光LED减少使用者健康风险调制电流方法》将闪烁分为不可被察觉到的影响水平和超低风险区域，照明频闪问题会导致潜在的各种不利影响： ①导致频闪效应和旋转机械动作明显的降速或着停止现象；②光敏性癫痫或着由闪烁光所诱导的癫痫病发作；③偏头痛或着严重头痛伴随恶心或视觉功能紊乱；④导致视觉功能减弱包括：眼睛疲劳、视力模糊，或者在与视觉功能相关作业能力的下降。⑤加重自闭症人群的反复行为。

根据IEEE技术规范（见图2），频闪所带来的风险大小与闪烁频率和调制深度密切相关。当输出频率较高的时候，调制深度的大小可相对提高。该标准中针对频闪所可能引发的潜在健康危害进行了相应介绍并提出建议，将频闪的风险危害共分为三个等级（高/低/无察觉风险），并且给出相应的区域划分。

2.2 监测结果分析

本次风险监测针对LED照明光源频闪项目，监测50批次样品，其中监测结果为高风险20批次、低风险2批次、无风险28批次，总体风险发现率为44 %。

2.2.1 按不同样品类型进行分析

从表4可以看出，从不同样品类型来看，风险发现率从高到低依次为LED球泡灯、LED筒灯、LED灯管、LED台灯。LED球泡灯和LED筒灯作为LED室内照明应用最广泛的产品，近年来市场竞争非常激烈，且行业缺乏有效监管、企业主体责任意识不强，部分企业生产技术落后，为降低成本，大量使用劣质驱动电源元器件和LED模块组件，或者直接采用最简单的阻容降压方式进行交直流电路转换，无法保证恒压、恒流输出，导致光输出波动深度较大，频闪问题非常严重。

由于青少年的用眼健康问题日益收到各界关注和各类媒体大幅宣传，近年来大量推出护眼台灯，由于采用的是直流供电技术，避免了交流电波动干扰。但由于直流护眼灯具的工艺制造难度大、成本高，目前仅有部分大企业会采用此技术。从监测结果来看，部分LED台灯产品仍然存在一定的光源频闪问题。

表3 按采样来源统计样品分布

图2 光源频闪风险影响水平的闪烁频率和波动深度函数关系

表 4 不同样品类型风险发现率

2.2.2 按不同的采样来源进行分析

从表5可以看出，本次风险监测从流通领域采样35批次，从生产领域采样15批次，从监测结果来看，生产领域和流通领域的风险发现率均较高，而生产领域的风险发现率稍高于流通领域。导致监测结果差异的主要原因是流通领域和生产领域各类型产品的采样比例不一样。

2.2.3 按不同的产地来源进行分析

从表6可以看出，本次风险监测样品产地来源包含广东、浙江、江苏、上海、山东、福建等部分区域，对于采样量较集中的广东、福建、浙江三省，风险发现率均较高且未呈现明显差异，说明光源频闪问题在全国各LED照明产业集中区都普遍存在。

2.2.4 按不符合标准程度进行分析

从表7可以看出，本次风险监测结果显示高风险的产品批次达到40 %，说明目前整个国内LED产业的光源频闪问题非常普遍且相当严重，但目前相关国家标准并未对此项目加以规范，导致行业入行门槛低、产品质量参差不齐，需要引起相关政府、标委会和行业监管部门高度关注。

2.3 风险总体评价

从本次风险监测结果可以看出，目前中国市场上的LED照明产品，按照目前国际通行的LED光源频闪风险危害评价准则，至少有44 %达不到无风险的要求。因此目前市场上的LED照明产品对人体健康安全的存在着一定的威胁。

3 小结

根据风险监测结果，目前国内市场上的LED照明产品光源频闪问题比较严重，对人体健康安全的存在着一定的威胁。目前现行的国家标准与相比国际标准仍存在一定滞后性。只有通过加快相关国家标准的推出来提高产品的市场准入门槛，同时相关部门也要加大力度进行产品质量安全监管，同时要提高消费者的质量意识。

表5 不同样品来源风险发现率

表6 不同产地来源风险发现率

表7 不同级别风险发现率

一是要适当提高国内LED照明行业市场准入门槛，加快相关标准制修订进程，规范市场秩序，杜绝低质化生产和无序化竞争；

二是要积极发挥行业标委会和政府各级部门职能的作用，对国家的相关政策进行培训宣贯，及时通报国内外相关标准进展情况和技术发展动态，加大监督执法力度，加大对各类电商平台的产品监管力度，严厉打击质量违法行为；

三是要加大对检验技术机构投入力度，以各专业化检测机构为依托，建设检验和标准化技术平台，积极为广大企业提供标准培训、质量咨询和技术服务，帮助企业加强过程质量控制，协助企业进行成品质量把关。

四是消费建议和提醒。消费者可通过市场监管总局或相关地方局网站查询质量抽检信息，应尽量选择抽查合格的产品；尽量到正规的厂家专卖店或商场、超市购买产品。在购买灯具产品时，若发现可疑问题，可向相关检验机构咨询；在使用LED照明产品时，眼睛尽量不要长时间直视LED光源，特别是儿童更需要注意，如果长时间直视光源对眼睛会照成伤害。