光源的閃爍效應(yīng)及閃爍的測(cè)量方法

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光源的閃爍效應(yīng)及閃爍的測(cè)量方法(1)

   摘要：本文介紹了光源閃爍的基本概念，產(chǎn)生的原因，并探討了光源閃爍及閃爍效應(yīng)的各種危害。闡述了閃爍的評(píng)價(jià)方法和測(cè)量手段，最后測(cè)量了幾種典型光源的閃爍強(qiáng)度，其數(shù)據(jù)及分析結(jié)果可以作為健康照明中的參考。

   一．概述
   1.閃爍的基本概念
   人們發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期在日光燈下看書會(huì)感到不舒服，雖然其光亮度與白天無異。這是為什么呢？經(jīng)過研究，原來這是因?yàn)槿展鉄舻墓鈴?qiáng)是隨時(shí)間變化所致。也就是光源的閃爍所致。
   那什么是光源閃爍呢？光源閃爍就是光源發(fā)出的光隨時(shí)間呈快速、重復(fù)的變化，使得光源跳動(dòng)和不穩(wěn)定。當(dāng)然人的肉眼并不能很容易地覺察到光源的閃爍，這主要取決于閃爍的頻率。一般地，在閃爍頻率50Hz以下，人眼都能覺察到光源的閃爍。而在8.8Hz時(shí)，人眼是最敏感的。同時(shí)，能被覺察的最大閃爍頻率（臨界閃爍頻率）是隨著光源發(fā)出的光強(qiáng)而變化的，隨著光強(qiáng)增大臨界閃爍頻率也增大，當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到最大后逐漸減小后，臨界閃爍頻率也相應(yīng)減小。當(dāng)光強(qiáng)以大于50Hz的頻率變化時(shí)，大多數(shù)人就分辨不出光源是否在閃爍了，此時(shí)的光源就發(fā)出穩(wěn)定、連續(xù)的光，因?yàn)檫@時(shí)人眼的反映已經(jīng)跟不上光源的變化了。例如，人眼就覺察不到每秒100次閃爍（100Hz）的熒光燈的閃爍現(xiàn)象。
   光源閃爍可以通過頻閃效應(yīng)被證實(shí)。有時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，當(dāng)一個(gè)物體很快速地運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它們看起來好像運(yùn)動(dòng)得比他們實(shí)際的速率要慢，甚至當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率跟光源閃爍頻率相同（或是整數(shù)倍關(guān)系）時(shí)，物體好像靜止不動(dòng)。這就是頻閃光產(chǎn)生的原因，它是一種我們?cè)谌粘５恼彰髦胁幌Ｍ�發(fā)生的現(xiàn)象。事實(shí)上，由于頻閃效應(yīng)，人們產(chǎn)生錯(cuò)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。
   光源閃爍有很多種，常見的有以下幾種：
   A、照明周期性閃爍：如交流熒光燈的頻閃以及由于電源電壓波動(dòng)引起的光源閃爍；
   B、照明非周期性閃爍：如交流熒光燈的啟動(dòng)閃爍，各種故障閃爍；
   C、顯示設(shè)備閃爍：如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、電子游戲機(jī)，廣告屏等掃描顯示引起的閃爍；
   D、藝術(shù)燈光閃爍：如霓虹燈，彩燈和鐳射等閃爍。
   2.光源閃爍產(chǎn)生的原因
   光源閃爍實(shí)質(zhì)上是從電壓變動(dòng)——光通量波動(dòng)——眼睛到人腦這個(gè)反應(yīng)鏈的主觀感受。產(chǎn)生頻閃的技術(shù)機(jī)理，既有供電電源的因素，也有電光源性能的因素，以及照明設(shè)計(jì)不合理的因素等等。下面僅就常用電光源技術(shù)性能的角度，進(jìn)行概括性技術(shù)分析。
   A、光源供電頻率低。白熾燈、高壓汞（鈉）燈、直管型（電感式）日光燈。在現(xiàn)階段，絕大多數(shù)由50Hz工頻正弦交流電，直接向電光源的發(fā)光體供電。其頻閃頻率為50Hz*2=100Hz，并且呈正弦波規(guī)律波動(dòng)。
   B、光源電壓波動(dòng)大。我國現(xiàn)階段工頻交流電源，瞬時(shí)電壓值波動(dòng)幅度在10%~20%之間，大大加重了頻率為100Hz，呈正弦波規(guī)律波動(dòng)的頻閃深度。
   C、電光源性能。白熾燈為燈絲直接加熱發(fā)光的熱輻射性光源，發(fā)光體的發(fā)光功率，必然隨供電電源的頻率，呈正弦波規(guī)律波動(dòng)。高壓汞（鈉）燈，直管型（電感式）日光燈，雖然是氣體放電發(fā)光的電光源。但由于其啟動(dòng)與點(diǎn)燃均采用電感式鎮(zhèn)流器（不具備AC-DC-AC變頻功能）。所以，氣體放電發(fā)光體的放電功率，必然也隨供電電源的頻率波動(dòng)而波動(dòng)。
   電壓變動(dòng)產(chǎn)生的影響，可以用視覺敏感系數(shù)曲線和閃變電壓限值曲線兩個(gè)概念來量化。
   可以被人眼感知的光源閃爍，可以通過統(tǒng)計(jì)的方法來測(cè)得人眼的對(duì)光源閃爍的感覺特性。圖1是人眼對(duì)不同頻率的電壓波動(dòng)引起的視覺敏感系數(shù)曲線。從曲線上可以看出最敏感的頻率是8.8Hz，偏離該頻率后，敏感度隨頻率而降低。當(dāng)閃爍頻率40Hz以上時(shí)，感覺就不靈敏；50Hz以上的閃爍就完全沒有感覺。

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