你對(duì)頻閃了解多少?常見(jiàn)誤區(qū)分析

照明頻閃在生活中不全然是負(fù)面的01

照明所產(chǎn)生的閃爍除了令人討厭之外，閃爍的光線(xiàn)還會(huì)引發(fā)一些嚴(yán)重的疾病，比如頭痛，視力障礙，或者在極端的情況下，癲癇發(fā)作。即使閃爍是輕微的，例如在100到150赫茲的高頻率，你的眼睛可能不會(huì)有意識(shí)地注視它，但是大腦仍然能夠檢測(cè)和反應(yīng)它，可能帶來(lái)負(fù)面的后果。 尤其是，體育場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)工人的運(yùn)動(dòng)員在燈光條件差的情況下更容易發(fā)生事故，這可能導(dǎo)致頻閃效應(yīng)(stroboscopic effect)。

但現(xiàn)實(shí)生活中，仍可見(jiàn)到與閃爍相關(guān)的案例，這些是屬于我們想要的”閃爍”：

◎救護(hù)車(chē)、消防車(chē)和警車(chē)上的燈

◎飛機(jī)降落時(shí)的機(jī)翼指示燈

◎音樂(lè)會(huì)、酒吧的激光燈

除此之外，目前也有國(guó)外的科學(xué)研究，控制燈光的閃爍來(lái)治療阿爾茨海默病(Alzheimer disease, AD)。

幾乎所有類(lèi)型的燈都容易閃爍，包括白熾燈、鹵素?zé)簟⑸踔罫ED 燈泡。 但是每種光線(xiàn)的效果都不盡相同。例如在白熾燈與鹵素?zé)糁?，燈絲溫度對(duì)電流的變化反應(yīng)緩慢，所以你不會(huì)注意到閃爍的效果。對(duì)于當(dāng)前的變化，LED 幾乎是立即響應(yīng)的，所以閃爍會(huì)更加引人注目。

目前常用頻閃指數(shù)來(lái)形容光源的頻閃程度，綜合頻閃百分比和其它2個(gè)變量：光波形和占空比。其中，頻閃百分比等于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)最大光輸出與最小光輸出之差除以最大光輸出與最小光輸出之和，頻閃指數(shù)等于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)超過(guò)平均光輸出的量除以全部光輸出。頻閃百分比（波動(dòng)深度）和頻閃指數(shù)越低，光源閃爍或者造成的頻閃效應(yīng)越少。

▲圖1 各種光源的頻閃

從圖1可以看出，雙U緊湊型熒光燈由于使用電感鎮(zhèn)流器及電子鎮(zhèn)流器的不同，頻閃百分比也有明顯的不同，說(shuō)明了照明電器對(duì)頻閃有極大的影響。同樣情況，LED 會(huì)產(chǎn)生重度頻閃，也是由于選擇了不好的 LED 驅(qū)動(dòng)器，與LED 燈具本身并無(wú)太大的關(guān)系。

關(guān)于頻閃，有不同定義與不同參考指標(biāo)，例如 IEEE、能源之星、IEC、CIE 等，這里列舉兩個(gè)組織的定義：

（一）國(guó)際照明委員會(huì)CIE（Commission Internationale de L'Eclairage）

CIE 17.443 e-ILV：時(shí)間的光效應(yīng)（Temporal Light Artefacts, TLA）：在具體環(huán)境中，亮度或光譜隨時(shí)間波動(dòng)的光刺激引起觀察者視覺(jué)感知的變化。下文的閃爍、頻閃效應(yīng)和幻影效應(yīng)都是TLA的不同類(lèi)型體現(xiàn)。

CIE TN006-2016中的定義：

◎閃爍（Flicker）：對(duì)于靜態(tài)環(huán)境中的靜態(tài)觀察者，亮度或光譜分布隨時(shí)間波動(dòng)的光刺激引起的視覺(jué)不穩(wěn)定性感知。與過(guò)去我們提到的“閃爍(flicker)”“亮度隨時(shí)間的變化”不同，這里的環(huán)境和觀察者都處于靜態(tài)。

◎頻閃效應(yīng)（Stroboscopic effect）：對(duì)于非靜態(tài)環(huán)境中（運(yùn)動(dòng)物體）的靜態(tài)觀察者，亮度或光譜隨時(shí)間波動(dòng)的光刺激引起的對(duì)運(yùn)動(dòng)感知的變化。例如，在方波周期波動(dòng)的亮度下，連續(xù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)會(huì)被感知成不連續(xù)的移動(dòng);如果亮度波動(dòng)周期與目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致，則目標(biāo)會(huì)被看作是靜止的。

◎幻影效應(yīng)（The phantom array effect）：又稱(chēng)鬼影（ghost），對(duì)于靜態(tài)環(huán)境中的非靜態(tài)觀察者，亮度或光譜隨時(shí)間波動(dòng)的光刺激引起的對(duì)物體形狀或空間位置的感知變化。例如，當(dāng)掃視以方波周期波動(dòng)的小光源時(shí)，光源會(huì)被看成一系列空間延展的光點(diǎn)。

（二）電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）

IEEE Std 1789-2015中的定義：

◎“亮度隨時(shí)間的變化”(光的時(shí)間調(diào)制)

◎包含所有上述效果

◎包括視覺(jué)效果和非視覺(jué)效果

▲某購(gòu)物平臺(tái)搜索無(wú)頻閃燈具結(jié)果

廠家宣稱(chēng)無(wú)頻閃就真的是前面所說(shuō)的無(wú)頻閃嗎？須特別留意的是，若沒(méi)說(shuō)明是依照什么測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或結(jié)果，他們指的無(wú)頻閃或許只是表示你肉眼看不到它的閃爍，與你想像的不一樣。目前我們國(guó)家已對(duì)臺(tái)燈做了閃爍的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，依2016/11/02實(shí)施的 CQC1601-2016《視覺(jué)作業(yè)臺(tái)燈認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》，閃爍應(yīng)符合IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的 IEEE Std 1789-2015標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE 在2015年所發(fā)布的文件中，將頻閃風(fēng)險(xiǎn)分為幾個(gè)等級(jí)，如圖2所示，綠色面積覆蓋的是無(wú)危害的等級(jí)，而黃色區(qū)域則是低風(fēng)險(xiǎn)，超過(guò)黃色部分（白色區(qū)域）是不能被接受的。表1和表2則列出低風(fēng)險(xiǎn)和無(wú)危害區(qū)域，燈具頻閃百分比（波動(dòng)深度）的限值。

▲圖2 IEEE Std 1789-2015標(biāo)準(zhǔn)

在交流電50Hz 頻率下，國(guó)內(nèi)一般燈具頻閃頻率為100Hz，測(cè)燈具頻閃百分比低于3.2%，是無(wú)頻閃危害的限值范圍；當(dāng)然，只要頻閃百分比在8%的低風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)，燈具頻閃是屬于安全范圍，若高于8%，該照明產(chǎn)品可視為不安全。

我們?cè)谇懊娴膱D表里可以很清楚的看到，光輸出波形頻率f是一個(gè)很重要的參考指標(biāo)，按照計(jì)算公式是否小于所對(duì)應(yīng)的波動(dòng)深度限值以?xún)?nèi)，超過(guò)即不合其標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，“無(wú)頻閃”不是真的完全沒(méi)有閃爍，而是在一定的高頻下（如表2，光輸出波形頻率f＞3125Hz，高頻額免級(jí)別），已經(jīng)超過(guò)人眼神經(jīng)反應(yīng)速度（無(wú)危害的影響水平區(qū)域的波動(dòng)深度限值），不會(huì)對(duì)眼球有損害。

國(guó)內(nèi)也有像電光源質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心相關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)可針對(duì)IEEE Std 1789-2015標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢測(cè)（如圖3檢測(cè)報(bào)告）。由于調(diào)光恰恰是導(dǎo)致頻閃的另外一個(gè)誘因。而當(dāng)燈具加載調(diào)光功能時(shí)，頻閃往往會(huì)進(jìn)一步加劇。特別是在調(diào)光較暗時(shí)，其波動(dòng)深度比較大。因此對(duì)于具有調(diào)光功能或者宣稱(chēng)可連接調(diào)光控制器的照明產(chǎn)品，最少應(yīng)該在其分別在調(diào)光最亮（100%亮度）以及調(diào)光較暗（20%或更低亮度）時(shí)測(cè)量其頻閃表現(xiàn)。

▲圖3 相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)報(bào)告

從圖4的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，分別在最大亮度、中間亮度、最小亮度檢測(cè)下，若光輸出波形頻率f>3125 Hz，即”免除考核”（高頻豁免級(jí)別），達(dá)到無(wú)頻閃的嚴(yán)格要求。

▲圖4 調(diào)光燈具在三種不同亮度的檢查報(bào)告結(jié)果

2017年315國(guó)際消費(fèi)者權(quán)益日晚會(huì)中，主持人和相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)兩款LED 護(hù)眼臺(tái)燈進(jìn)行測(cè)試。除專(zhuān)業(yè)儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)以外，技術(shù)人員還指導(dǎo)主持人使用一部智能手機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果清晰的看到了頻閃，并表示“只需記住這一招：打開(kāi)手機(jī)的照相功能，讓鏡頭對(duì)準(zhǔn)燈泡，注意屏幕上的閃爍，頻閃嚴(yán)不嚴(yán)重一目了然！”。

事實(shí)上，使用手機(jī)攝像頭拍攝燈管的確可以看到頻閃，但這并不是判斷產(chǎn)品是否合格的方法。主要有以下幾點(diǎn)原因：

1.通過(guò)手機(jī)屏幕看到的不是你的眼睛直接感知到的；而是經(jīng)過(guò)手機(jī)的采樣電路處理后的。->具有卷簾門(mén)效應(yīng)(rolling shutter)的影像。

2.有的手機(jī)“采樣+ 顯示 ” 的頻率會(huì)在一定的范圍內(nèi)根據(jù)攝像的范圍內(nèi)的光變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。->采樣頻率不夠高，且不固定！

3.每個(gè)不同品牌的手機(jī)的“采樣+ 顯示 ” 的頻率及調(diào)整范圍，顯示模式（和卷簾門(mén)效應(yīng)聯(lián)系）都可能不同；->不同手機(jī)帶來(lái)的自身的測(cè)量參數(shù)不同！

4.可能有人說(shuō)，當(dāng)手機(jī)測(cè)量時(shí)沒(méi)有黑條紋，就表示光的波形是沒(méi)有變化的，那至少說(shuō)明光的好的。->這也未必！如果手機(jī)的采樣頻率正好和光波形一樣，那么手機(jī)就會(huì)被欺騙，告訴你這個(gè)光非常好，沒(méi)有變化！

5.最后，手機(jī)的快門(mén)也會(huì)影響你的判斷。->快門(mén)時(shí)間越短手機(jī)所看到的”頻閃”越明顯，但快門(mén)時(shí)間越長(zhǎng)”頻閃”極可能消失。

手機(jī)不是頻閃的檢測(cè)工具，但是它可以是一個(gè)參考工具。由于現(xiàn)代手機(jī)人手一支，隨時(shí)隨地都會(huì)利用手機(jī)拍照或攝影，若在頻閃嚴(yán)重的燈光下使用手機(jī)，極容易在手機(jī)熒幕發(fā)現(xiàn)明暗相間的紋波影響了拍攝的效果及品質(zhì)，所以手機(jī)可以先做一個(gè)把關(guān)參考的工具。

▲相同燈具使用不同調(diào)光驅(qū)動(dòng)器，燈光效果明顯不同

真正能夠測(cè)出是否頻閃，仍須專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)儀器（如圖5），可以滿(mǎn)足包括 IEEE、能源之星、IEC、CIE 等在內(nèi)的多個(gè)最新頻閃測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量場(chǎng)所。個(gè)人或者可以使用便攜式的頻閃測(cè)量?jī)x（圖6），也同樣可以顯示頻閃的重要參考，像”頻閃百分比” 及”頻閃指數(shù)”，還具備評(píng)價(jià)功能，讓使用者能夠直接判讀光的品質(zhì)好壞，例如：十分嚴(yán)重、明顯存在、幾乎沒(méi)有、高頻豁免等。

▲圖5 光源頻閃測(cè)量?jī)x

▲圖6 頻閃測(cè)量?jī)x評(píng)價(jià) -- 無(wú)頻閃（高頻豁免級(jí)別）

近年來(lái)社會(huì)大眾對(duì)健康照明的呼聲及要求越來(lái)越高，為了有效提高光的品質(zhì)，目前越來(lái)越多的消費(fèi)者已經(jīng)了解到頻閃所帶來(lái)的潛在傷害，頻閃問(wèn)題必須面對(duì)與解決。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上還有很大部分照明廠家的燈具達(dá)不到“無(wú)頻閃”要求，終究原因是選擇的 LED 驅(qū)動(dòng)器不達(dá)標(biāo)。

“無(wú)頻閃”雖然有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但不是強(qiáng)制性的要求，少部份的廠商雖推出所謂的”無(wú)頻閃”產(chǎn)品，由于無(wú)法目視判斷有效解除大家對(duì)頻閃的疑慮。為此，已有照明設(shè)計(jì)師及照明工程公司使用頻閃測(cè)量?jī)x現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是否達(dá)標(biāo)，也曾聽(tīng)聞甲方及最終消費(fèi)者自備頻閃儀檢測(cè)。當(dāng)然，最有效的方式就是請(qǐng)廠家提供具公信力的檢測(cè)單位相關(guān)的檢測(cè)報(bào)告。

擁有健康的光環(huán)境是基本的訴求，選擇好的 LED 驅(qū)動(dòng)器就可以將頻閃所帶來(lái)的負(fù)面影響減至最低