智能照明的發(fā)展甚囂塵上，但照明產(chǎn)品在附加調(diào)光、通訊等功能后往往頻閃問題凸顯。頻閃會帶來健康和安全方面的問題，國際上有關(guān)頻閃的標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺，但不同部門的標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注重點(diǎn)不同，評估指標(biāo)也差別很大。本文就當(dāng)前國際組織關(guān)注的頻閃評價(jià)做了簡要梳理，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。用手機(jī)對準(zhǔn)光源經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)條紋分布，這就是由于頻閃引起的。某些程度的頻閃不會引起注意，也不存在生理上的不適；但有些頻閃卻真的是問題。早在上世紀(jì)90年代，就有大量的研究發(fā)現(xiàn)：光源頻閃與偏頭痛、頭痛、自閉癥、視覺疲勞與不適等神經(jīng)學(xué)疾病有密切關(guān)系，嚴(yán)重的會使人眼造成錯覺，進(jìn)而引發(fā)事故。不要小看頻閃，不同的頻率和波動深度對人的影響是不一樣的！

1． 可見頻閃

人眼是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，個體差異非常大，對于絕大多數(shù)人來說，可以察覺到80Hz以下的光閃爍，此時的人眼能夠感知到明暗變化，閃爍頻率在80Hz以下的也被稱為可見頻閃（visible flicker）?？梢婎l閃是普通照明或顯示無法接受的。

人眼對頻閃的敏感加權(quán)函數(shù)

2． 頻閃效應(yīng)

對于80Hz以上的頻閃，人眼是不易發(fā)覺的，但卻對人眼的空間感知有較大影響。例如將運(yùn)動的物體看成是一系列靜止的圖像，即頻閃效應(yīng)（Stroboscopic effect）。由于頻閃效應(yīng)，人們會產(chǎn)生錯覺，而把一些快速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備看成是緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)著甚至是靜止的是非常危險(xiǎn)的 。

頻閃效應(yīng)示意

頻閃效應(yīng)帶來的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)錯覺

3． 幻影現(xiàn)象

同樣的，當(dāng)光源的閃爍頻率在80Hz－2kHz時，且環(huán)境中的物體保持靜止，人眼在移動位置或方向時，靜止光源卻會出現(xiàn)系統(tǒng)的延伸光點(diǎn)，稱為幻影現(xiàn)象，如汽車尾燈，或者掃視戶外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(rèn)定可導(dǎo)致頭痛、偏頭痛；對于120Hz頻率的閃爍光源可能會影響人的情緒，出現(xiàn)厭煩、焦慮等。而頻閃效應(yīng)和相關(guān)機(jī)械運(yùn)動合拍時造成的視覺錯覺在工業(yè)場所是十分危險(xiǎn)的。因此，對于照明產(chǎn)品的頻閃特性進(jìn)行準(zhǔn)確測量和評估直接關(guān)系到人們的健康問題，亟待解決。

 二、LED為什么會頻閃  

LED照明產(chǎn)品采用AC轉(zhuǎn)DC的恒壓或者恒流電源驅(qū)動，光源本身并不會產(chǎn)生頻閃，有無頻閃取決于LED驅(qū)動電源由于驅(qū)動器千差萬別，每個LED產(chǎn)品的頻閃表現(xiàn)也不一樣。特別是有些廠家為了節(jié)約成本，使用了較為簡單的驅(qū)動電路，如AC LED，會存在較大的頻閃問題。

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

調(diào)光LED燈具的閃爍波形

三、有關(guān)頻閃評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)  

目前，國際上已有多個標(biāo)準(zhǔn)化研究小組都對頻閃課題展開了深入的研究，并且已經(jīng)或者正在發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)或者技術(shù)規(guī)范，主要包括以下幾類：

1．能源之星和IEEE

北美能源之星產(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范是最早對照明產(chǎn)品的頻閃作出要求的標(biāo)準(zhǔn)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(xiǎn)分為幾個等級，如下圖所示，綠色面積覆蓋的是無風(fēng)險(xiǎn)的等級，而黃色區(qū)域則是低風(fēng)險(xiǎn)類，超過黃色部分是不能被接受的。

低風(fēng)險(xiǎn)（黃色區(qū)域）和無察覺等級（綠色以下區(qū)域）示意圖

2．加州法規(guī)

2015年發(fā)布的加州CEC法規(guī)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(jì)算調(diào)制百分比，總體來說是更為復(fù)雜了。

3．IEC標(biāo)準(zhǔn)

IEC覆蓋的光閃爍頻率為0．05Hz－80Hz。標(biāo)準(zhǔn)中采用短時間閃變值Pst對可見頻閃進(jìn)行評估。計(jì)算中模擬了人眼對照度波動的主觀視感，通過對于瞬時閃變視感度分級概率計(jì)算，對該段時間內(nèi)的閃變嚴(yán)重程度作出評估。以Pst ＝1為限值，當(dāng)PST＞1時，50％以上的觀察者會感覺到頻閃。

Pst的計(jì)算過程示意圖

4．CIE技術(shù)委員會
CIE 在第一分部的關(guān)于頻閃的技術(shù)委員會采用SVM指數(shù)評價(jià)頻閃效應(yīng)，覆蓋頻段80Hz－2000Hz，該方法已經(jīng)在美國能源部的Caliper報(bào)告中得到應(yīng)用。技術(shù)委員會主席 Dragan Sekulovski博士和我國東南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(yīng)的敏感度曲線

5．ASSIST推薦方法

美國LRC已發(fā)布了三項(xiàng)關(guān)于頻閃的半導(dǎo)體照明系統(tǒng)和技術(shù)聯(lián)盟（ASSIST）推薦方法， 其中一項(xiàng)關(guān)于可見頻閃，兩項(xiàng)關(guān)于頻閃效應(yīng)。

對于可見頻閃，LRC定義了自己的頻閃感知調(diào)制值Mp，它和IEC 的方法有類同之處。而對于頻閃效應(yīng)，LRC也類似于IEEE，按照風(fēng)險(xiǎn)等級給出了下圖的指導(dǎo)。

ASSIST給出的頻閃效應(yīng)可接受范圍圖

6．各標(biāo)準(zhǔn)的比較

上述各個標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注重點(diǎn)不同，計(jì)算方法也往往大相徑庭。荷蘭飛利浦公司整理了部分標(biāo)準(zhǔn)的限值比較，發(fā)現(xiàn)IEEE的要求最為嚴(yán)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(zhǔn)確，因此也更為推薦。

此外，美國能源部（DOE）還專門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(jī)拍照識別頻閃的方法靠譜嗎？打開手機(jī)的攝像頭并對準(zhǔn)被測照明產(chǎn)品，通過觀察手機(jī)屏幕中有無出現(xiàn)條紋來判斷該產(chǎn)品是否存在頻閃，這種方法能反映出一部分問題，但并不完全正確，更談不上客觀科學(xué)。要定量評估頻閃問題，需要專業(yè)的測量設(shè)備。而且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，測量頻閃應(yīng)使用光度探頭采集數(shù)據(jù)，采樣速率至少要2kHz以上，越快越好。

1．現(xiàn)場摸底測試

對于現(xiàn)場測量對設(shè)備的可移動性和人機(jī)交互有較高的要求。遠(yuǎn)方SFIM－300光譜閃爍照度計(jì)是一款專門為現(xiàn)場測量而開發(fā)的設(shè)備，可同時實(shí)現(xiàn)閃爍分析和光譜測量；可實(shí)時記錄快速變化的光輸出波形，并在時域和頻域?qū)敵霾ㄐ巫鞒龇治?，獲得頻閃指數(shù)和頻閃百分比等參數(shù)。點(diǎn)擊“閱讀原文”可購買該照度計(jì)。

2．實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證級測量

遠(yuǎn)方LFA－2000光源頻閃測量系統(tǒng)主要用于實(shí)驗(yàn)室測量，可實(shí)現(xiàn)照明產(chǎn)品的基準(zhǔn)頻率、閃爍指數(shù)、閃爍百分比、光波動深度等的測量。在2016年美國能源部（DOE）發(fā)起的頻閃測試儀的調(diào)查報(bào)告中，通過實(shí)測給了遠(yuǎn)方LFA－2000很高的評價(jià)。

3．最強(qiáng)頻閃測量利器

結(jié)合最新的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，遠(yuǎn)方又推出了新一代頻閃測量設(shè)備：LFA－3000光源頻閃分析儀。該設(shè)備不論是在硬件配置上，還是軟件功能上都有著卓越的性能表現(xiàn)。

設(shè)備配備快速光度探頭，最高采樣速度達(dá)100kHz，可捕捉快速變化光源的精細(xì)波形；照度測量范圍：0．1 lx～200，000lx，適用于絕大多數(shù)調(diào)光照明產(chǎn)品。該儀器的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足上述最新標(biāo)準(zhǔn)測量要求，并且搭載平板電腦，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線操控和數(shù)據(jù)傳輸，既可在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用，又可以應(yīng)用在各種現(xiàn)場測量場合中。

可測量參數(shù)：

光波動的時域和頻域分析圖；

基準(zhǔn)頻率、閃爍百分比（PF）、閃爍指數(shù)（FI）、調(diào)制深度（MD）（符合IEEE 法規(guī)）

調(diào)制百分比（符合CEC法規(guī)）

Pst （符合IEC標(biāo)準(zhǔn)），

SVM（符合CIE TC預(yù)案，選項(xiàng)），

Mp（符合ASSIST推薦）

同時，軟件可根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)判別頻閃危害等級。

五、總結(jié)  

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