?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)頻閃的標準也相繼出臺，但不同部門的標準的關(guān)注重點不同，評估指標也差別很大。本文就當前國際組織關(guān)注的頻閃評價做了簡要梳理，并建議高效的檢測評價手段。

　　一、什么是頻閃

　　頻閃是指電光源光通量以一定頻率的波動。用手機對準光源經(jīng)常可以發(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)學疾病有密切關(guān)系，嚴重的會使人眼造成錯覺，進而引發(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

　　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。例如將運動的物體看成是一系列靜止的圖像，即頻閃效應（Stroboscopic effect）。由于頻閃效應，人們會產(chǎn)生錯覺，而把一些快速運轉(zhuǎn)的設備看成是緩慢運轉(zhuǎn)著甚至是靜止的是非常危險的 。

　　頻閃效應示意

　　頻閃效應帶來的機器運轉(zhuǎn)錯覺

　　3.幻影現(xiàn)象

　　同樣的，當光源的閃爍頻率在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，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閃爍頻率被認定可導致頭痛、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。而頻閃效應和相關(guān)機械運動合拍時造成的視覺錯覺在工業(yè)場所是十分危險的。因此，對于照明產(chǎn)品的頻閃特性進行準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)光恰恰是導致頻閃的另外一個誘因。而當產(chǎn)品加載調(diào)光功能時，頻閃往往會進一步加劇。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)頻閃評價標準

　　目前，國際上已有多個標準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)布標準或者技術(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)品認證規(guī)范是最早對照明產(chǎn)品的頻閃作出要求的標準之一，實際上，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，將頻閃風險分為幾個等級，如下圖所示，綠色面積覆蓋的是無風險的等級，而黃色區(qū)域則是低風險類，超過黃色部分是不能被接受的。

　　低風險（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，計算調(diào)制百分比，總體來說是更為復雜了。

　　3.IEC 標準

　　IEC覆蓋的光閃爍頻率為0.05Hz-80Hz。標準中采用短時間閃變值Pst對可見頻閃進行評估。計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算，對該段時間內(nèi)的閃變嚴重程度作出評估。以Pst =1為限值，當PST>1時，50%以上的觀察者會感覺到頻閃。

　　Pst的計算過程示意圖

　　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)評價頻閃效應，覆蓋頻段80Hz-2000Hz，該方法已經(jīng)在美國能源部的Caliper報告中得到應用。技術(shù)委員會主席 Dragan Sekulovski博士和我國東南大學研究團隊在這方面已經(jīng)作了大量研究工作。

東南大學研究出的頻閃效應的敏感度曲線

　　5.ASSIST推薦方法

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

　　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，LRC也類似于IEEE，按照風險等級給出了下圖的指導。

　　ASSIST給出的頻閃效應可接受范圍圖

　　6.各標準的比較

　　上述各個標準的關(guān)注重點不同，計算方法也往往大相徑庭。荷蘭飛利浦公司整理了部分標準的限值比較，發(fā)現(xiàn)IEEE的要求最為嚴格，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行普及介紹的網(wǎng)絡直播。

　　四、如何測量頻閃

　　手機拍照識別頻閃的方法靠譜嗎？打開手機的攝像頭并對準被測照明產(chǎn)品，通過觀察手機屏幕中有無出現(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。要定量評估頻閃問題，需要專業(yè)的測量設備。而且根據(jù)標準要求，測量頻閃應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)場測量對設備的可移動性和人機交互有較高的要求。遠方SFIM-300光譜閃爍照度計是一款專門為現(xiàn)場測量而開發(fā)的設備，可同時實現(xiàn)閃爍分析和光譜測量；可實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)。點擊“閱讀原文”可購買該照度計。

　　2.實驗室認證級測量

　　遠方LFA-2000光源頻閃測量系統(tǒng)主要用于實驗室測量，可實現(xiàn)照明產(chǎn)品的基準頻率、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)查報告中，通過實測給了遠方LFA-2000很高的評價。

　　3.最強頻閃測量利器

　　結(jié)合最新的標準和技術(shù)規(guī)范，遠方又推出了新一代頻閃測量設備：LFA-3000光源頻閃分析儀。該設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)。

　　設備配備快速光度探頭，最高采樣速度達100kHz,可捕捉快速變化光源的精細波形；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。該儀器的各項指標均滿足上述最新標準測量要求，并且搭載平板電腦，可實現(xiàn)遠程無線操控和數(shù)據(jù)傳輸，既可在實驗室中應用，又可以應用在各種現(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標準)，

　　SVM（符合CIE TC預案，選項），

　　Mp （符合ASSIST推薦）

　　同時，軟件可根據(jù)相應標準判別頻閃危害等級。

　　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，各種標準的計量方法都不相同，本文簡要梳理國際主流法規(guī)和標準，推薦目前最為先進的檢測設備，相信在已經(jīng)驗證的檢測設備的幫助下，解決照明頻閃可以事半功倍。