LED照明產品具有很多傳統(tǒng)照明產品無法比擬的優(yōu)勢,當然也有其固有缺點或爭議。其中,頻閃即是重要爭論之一。本文通過對各種傳統(tǒng)照明和LED照明產品的光通量測量和分析,對其是否存在頻閃以及頻閃程度如何,給出間接結論。為產品的設計和使用場合提出一些建議。
一、頻閃、閃爍的基本概念和發(fā)光穩(wěn)定性的意義
LED照明產品的頻閃已成為繼藍光危害爭議(早期很多質疑,經業(yè)界努力現(xiàn)已達成共識)之后的第二大疑慮。對于LED照明是否存在頻閃,哪些電路結構原理存在或程度如何,以及與傳統(tǒng)照明的比較,目前還未見系統(tǒng)的實驗分析報道。
一些人用數碼像機、手機對LED照明產品拍照或錄像,發(fā)現(xiàn)有干擾條紋;有些人用測頻閃螺陀也發(fā)現(xiàn)有頻閃,以此把LED照明產品高調定性為頻閃嚴重、不適合普通照明。但是,這些實驗有沒有去深入解析數碼像機的刷新頻率是多少?測頻閃螺陀的轉速是多少?而這些參數是確定是否有人能感覺到頻閃的關鍵參數?
數碼像機拍到的條紋可能是數碼相機高刷新頻率與照明光的高頻“拍頻”頻閃,這種高頻頻閃可能人眼根本感覺不到,也就是對人來說,沒有頻閃。同理,螺陀轉速問題也可能是如此。因此,通過其它實驗對該問題深入分析,解除人們的疑慮,促進LED照明的健康發(fā)展,這對推動照明節(jié)能減排有較大的現(xiàn)實意義。
1.頻閃、閃爍的概念和原理
(1)閃爍一般是指單次光閃動或者時間間隔無規(guī)律性的多次光閃動,而頻閃一般是指時間間隔有規(guī)律重復性的光變化。任何有規(guī)律重復性的光變化都產生頻閃,且分為人能感覺到的低頻頻閃和人感覺不到的高頻頻閃。臨界頻閃與人眼的“視覺暫留”效應時間密切相關。因人而異,且同一人在不同的年齡、環(huán)境和時期也可能不一樣。
人眼觀察景物時,光信號傳入大腦神經,需要經過短暫的時間。光的作用結束后,先前的景物不會馬上消失,這一現(xiàn)象被稱為“視覺暫留”。據報道,“物體快速運動時,當人眼看到物體的影像消失后,人眼仍能繼續(xù)保留物體的影像0.1~0.4秒的圖像;對于中等亮度的光刺激,‘視覺暫留’時間約0.05~0.2S”。如果沒有這個效應,人眼將看到不斷閃動變化的光, 對身心健康很不利。”
“視覺暫留”使人眼對頻閃的敏感度大為降低,舉例來說,人們看到的電影畫面是舒適連續(xù)漸變的。這是因為現(xiàn)在的電影是每秒鐘24幅圖像(兩幅畫之間間隔0.042秒,短于絕大部分人的“視覺暫留”時間)。如果人眼沒有“暫留效應”,即使這時演播的是靜止山水畫面,我們也將看到每秒24幅不斷閃動的圖畫,連續(xù)觀看一定時間會引起頭痛等。
第二,如果畫面變化的時間間隔長于“視覺暫留”時間,例如早期的電影是每秒8幅畫面(兩幅畫之間間隔0.125秒,長于部分人的“視覺暫留”時間),那么前一幅畫在腦中暫留的亮度不斷下降,當保留了“視覺暫留”時間后會下降到一定程度(即認為完全消失),而與之緊接的第二幅畫還沒到來,此時在腦中或眼中是“黑暗”的,即從“亮”變到“暗”;當第二幅畫亮度到來時,又出現(xiàn)從“暗”變到“亮”;整個過程就是不斷“亮-暗-亮” 的閃動。
第三,頻閃還與物體運動速度有關。在每秒8幅畫面的電影中,即使是走路這樣的慢速度,部分人看起來也是跳動、不連續(xù)的畫面,其結果相當于頻閃。對于現(xiàn)在每秒24幅圖畫的電影,走路速度已成連續(xù)漸變的,但如果是很快速的運動的人或物使得緊接的第二幅影像圖畫內容與前一幅相差很大,仍將會出現(xiàn)較嚴重的頻閃。因此,有些電視、電腦顯示器等需長時間用眼的已采用85Hz或100Hz等的更高刷新頻率,使顯示很穩(wěn)定。
人們不會有意識地直接觀看燈發(fā)出的光,頻閃、閃爍或波動是人們觀察被燈照射的物體表面上亮度變化所感覺的現(xiàn)象,而燈本身的光參數例如光通量、亮度、波動深度等只是其間接相關的參數。
根據理論,絕對無頻閃的是穩(wěn)定直流工作的燈。另據前人的經驗,光波動深度(即波幅與波谷之差再與波幅的比值)不超過5%的是“絕對”無頻閃的。白熾燈的波動深度約為20%~25%,絕大多數人對其感覺是沒有頻閃的,但并不是“絕對”無頻閃。盡管很多普通照明用電光源(燈)在正常50Hz供電使用時的波動深度大于白熾燈較多,有的達到60%~70%,甚至100%。
然而,純粹按電流波形來說,20~50KHz的高頻電子鎮(zhèn)流熒光燈的等幅正弦電流波形與電感鎮(zhèn)流的熒光燈的近似方波的50Hz電流波形的波動比例相同,但人們卻感覺高頻熒光燈光輸出非常穩(wěn)定,甚至認為是“絕對”無頻閃,這就是稀土節(jié)能燈的余輝時間相比高頻光波周期要長得多,起到平滑光波的作用所致【文/李自力 黃海坤 高曉東 李喜明 姚榕斌 廣東省照明學會/廣東產品質量監(jiān)督檢驗研究院】........詳細查閱第6期《半導體照明》雜志。
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