光源的閃爍效應及閃爍的測量方法

中國視聽網資訊更新時間：2010-1-21 9:20:37　編輯：溫情　[ 大中小 ]

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光源的閃爍效應及閃爍的測量方法(1)

   摘要：本文介紹了光源閃爍的基本概念，產生的原因，并探討了光源閃爍及閃爍效應的各種危害。闡述了閃爍的評價方法和測量手段，最后測量了幾種典型光源的閃爍強度，其數據及分析結果可以作為健康照明中的參考。

   一．概述
   1.閃爍的基本概念
   人們發現，長期在日光燈下看書會感到不舒服，雖然其光亮度與白天無異。這是為什么呢？經過研究，原來這是因為日光燈的光強是隨時間變化所致。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出的光隨時間呈快速、重復的變化，使得光源跳動和不穩定。當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，人眼是最敏感的。同時，能被覺察的最大閃爍頻率（臨界閃爍頻率）是隨著光源發出的光強而變化的，隨著光強增大臨界閃爍頻率也增大，當光強達到最大后逐漸減小后，臨界閃爍頻率也相應減小。當光強以大于50Hz的頻率變化時，大多數人就分辨不出光源是否在閃爍了，此時的光源就發出穩定、連續的光，因為這時人眼的反映已經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）的熒光燈的閃爍現象。
   光源閃爍可以通過頻閃效應被證實。有時我們會發現這樣一種現象，當一個物體很快速地運動或轉動時，它們看起來好像運動得比他們實際的速率要慢，甚至當物體運動或轉動頻率跟光源閃爍頻率相同（或是整數倍關系）時，物體好像靜止不動。這就是頻閃光產生的原因，它是一種我們在日常的照明中不希望發生的現象。事實上，由于頻閃效應，人們產生錯覺，而把一些快速運轉的設備看成是緩慢運轉著甚至是靜止的是非常危險的。
   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閃爍，各種故障閃爍；
   C、顯示設備閃爍：如電視機、計算機、電子游戲機，廣告屏等掃描顯示引起的閃爍；
   D、藝術燈光閃爍：如霓虹燈，彩燈和鐳射等閃爍。
   2.光源閃爍產生的原因
   光源閃爍實質上是從電壓變動——光通量波動——眼睛到人腦這個反應鏈的主觀感受。產生頻閃的技術機理，既有供電電源的因素，也有電光源性能的因素，以及照明設計不合理的因素等等。下面僅就常用電光源技術性能的角度，進行概括性技術分析。
   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。在現階段，絕大多數由50Hz工頻正弦交流電，直接向電光源的發光體供電。其頻閃頻率為50Hz*2=100Hz，并且呈正弦波規律波動。
   B、光源電壓波動大。我國現階段工頻交流電源，瞬時電壓值波動幅度在10%~20%之間，大大加重了頻率為100Hz，呈正弦波規律波動的頻閃深度。
   C、電光源性能。白熾燈為燈絲直接加熱發光的熱輻射性光源，發光體的發光功率，必然隨供電電源的頻率，呈正弦波規律波動。高壓汞（鈉）燈，直管型（電感式）日光燈，雖然是氣體放電發光的電光源。但由于其啟動與點燃均采用電感式鎮流器（不具備AC-DC-AC變頻功能）。所以，氣體放電發光體的放電功率，必然也隨供電電源的頻率波動而波動。
   電壓變動產生的影響，可以用視覺敏感系數曲線和閃變電壓限值曲線兩個概念來量化。
   可以被人眼感知的光源閃爍，可以通過統計的方法來測得人眼的對光源閃爍的感覺特性。圖1是人眼對不同頻率的電壓波動引起的視覺敏感系數曲線。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。當閃爍頻率40Hz以上時，感覺就不靈敏；50Hz以上的閃爍就完全沒有感覺。