中心議題：

• 燈光閃爍的基本概念
• 光源閃爍產生的原因
• 閃爍對人眼的危害
• 閃爍度的評價方法
• 閃爍度的測量
• 典型光源的閃爍結果對比

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。這是為什麼呢?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。

那什麼是光源閃爍呢?光源閃爍就是光源發出的光隨時間呈快速、重(zhong)複(fu)的(de)變(bian)化(hua)，使(shi)得(de)光(guang)源(yuan)跳(tiao)動(dong)和(he)不(bu)穩(wen)定(ding)。當(dang)然(ran)人(ren)的(de)肉(rou)眼(yan)並(bing)不(bu)能(neng)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)覺(jiao)察(cha)到(dao)光(guang)源(yuan)的(de)閃(shan)爍(shuo)，這(zhe)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)閃(shan)爍(shuo)的(de)頻(pin)率(lv)。一(yi)般(ban)地(di)
，在(zai)閃(shan)爍(shuo)頻(pin)率(lv)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(shi)隨(sui)著(zhe)光(guang)源(yuan)發(fa)出(chu)的(de)光(guang)強(qiang)而(er)變(bian)化(hua)的(de)
，隨(sui)著(zhe)光(guang)強(qiang)增(zeng)大(da)臨(lin)界(jie)閃(shan)爍(shuo)頻(pin)率(lv)也(ye)增(zeng)大(da)
，當(dang)光(guang)強(qiang)達(da)到(dao)最(zui)大(da)後(hou)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)後(hou)
，臨(lin)界(jie)閃(shan)爍(shuo)頻(pin)率(lv)也(ye)相(xiang)應(ying)減(jian)小(xiao)。當(dang)光(guang)強(qiang)以(yi)大(da)於(yu)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(guang)源(yuan)閃(shan)爍(shuo)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)頻(pin)閃(shan)效(xiao)應(ying)被(bei)證(zheng)實(shi)。有(you)時(shi)我(wo)們(men)會(hui)發(fa)現(xian)這(zhe)樣(yang)一(yi)種(zhong)現(xian)象(xiang)，當(dang)一(yi)個(ge)物(wu)體(ti)很(hen)快(kuai)速(su)地(di)運(yun)動(dong)或(huo)轉(zhuan)動(dong)時(shi)
，它(ta)們(men)看(kan)起(qi)來(lai)好(hao)像(xiang)運(yun)動(dong)得(de)比(bi)他(ta)們(men)實(shi)際(ji)的(de)速(su)率(lv)要(yao)慢(man)，甚(shen)至(zhi)當(dang)物(wu)體(ti)運(yun)動(dong)或(huo)轉(zhuan)動(dong)頻(pin)率(lv)跟(gen)光(guang)源(yuan)閃(shan)爍(shuo)頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)(或是整數倍關係)時(shi)
，物(wu)體(ti)好(hao)像(xiang)靜(jing)止(zhi)不(bu)動(dong)。這(zhe)就(jiu)是(shi)頻(pin)閃(shan)光(guang)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin)
，它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)我(wo)們(men)在(zai)日(ri)常(chang)的(de)照(zhao)明(ming)中(zhong)不(bu)希(xi)望(wang)發(fa)生(sheng)的(de)現(xian)象(xiang)。事(shi)實(shi)上(shang)，由(you)於(yu)頻(pin)閃(shan)效(xiao)應(ying)，人(ren)們(men)產(chan)生(sheng)錯(cuo)覺(jiao)
，而(er)把(ba)一(yi)些(xie)快(kuai)速(su)運(yun)轉(zhuan)的(de)設(she)備(bei)看(kan)成(cheng)是(shi)緩(huan)慢(man)運(yun)轉(zhuan)著(zhe)甚(shen)至(zhi)是(shi)靜(jing)止(zhi)的(de)是(shi)非(fei)常(chang)危(wei)險(xian)的(de)。

光源閃爍有很多種，常見的有以下幾種：
1、照明周期性閃爍：如交流熒光燈的頻閃以及由於電源電壓波動引起的光源閃爍;
2、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;
3、顯示設備閃爍：如電視機、計算機
、電子遊戲機
，廣告屏等掃描顯示引起的閃爍;
4、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yan睛jing到dao人ren腦nao這zhe個ge反fan應ying鏈lian的de主zhu觀guan感gan受shou。產chan生sheng頻pin閃shan的de技ji術shu機ji理li，既ji有you供gong電dian電dian源yuan的de因yin素su，也ye有you電dian光guang源yuan性xing能neng的de因yin素su
，以yi及ji照zhao明ming設she計ji不bu合he理li的de因yin素su等deng等deng。下xia麵mian僅jin就jiu常chang用yong電dian光guang源yuan技ji術shu性xing能neng的de角jiao度du，進jin行xing概gai括kuo性xing技ji術shu分fen析xi。

(1)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，並且呈正弦波規律波動。

(2)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。

(3)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。但由於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，可以用視覺敏感係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係數曲線。從曲線上可以看出最敏感的頻率是8.8Hz
，偏離該頻率後
，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。

圖2是IEC給出的閃變電壓限值曲線。它和視覺敏感係數曲線互為映象，視覺敏感頻率為8.8Hz，這時電壓變動d最小，是0.29%。該曲線是在周期性矩形(或階躍)電壓作用下得到的。


其中電壓變動d表示相鄰兩個極值電壓之差，以百分數形式給出;電壓變動頻率r表示單位時間內電壓變動的次數，單位min-1。

二.閃爍對人眼的危害

光guang源yuan閃shan爍shuo對dui人ren的de視shi覺jiao係xi統tong有you刺ci激ji作zuo用yong，會hui產chan生sheng不bu舒shu適shi的de感gan覺jiao。人ren們men長chang期qi在zai閃shan爍shuo的de光guang線xian下xia工gong作zuo或huo生sheng活huo，還hai可ke能neng影ying響xiang視shi覺jiao係xi統tong的de生sheng理li衛wei生sheng和he心xin理li衛wei生sheng。這zhe種zhong刺ci激ji作zuo用yong或huo影ying響xiang的de嚴yan重zhong程cheng度du與yu光guang源yuan閃shan爍shuo的de強qiang度du、頻率
、持chi續xu作zuo用yong時shi間jian以yi及ji長chang期qi性xing有you關guan。這zhe種zhong影ying響xiang往wang往wang是shi緩huan慢man的de，因yin此ci長chang期qi以yi來lai沒mei有you引yin起qi人ren們men的de重zhong視shi。然ran而er隨sui著zhe電dian子zi化hua的de高gao速su發fa展zhan

，人ren們men白bai天tian在zai交jiao流liu熒ying光guang燈deng下xia和he顯xian示shi器qi熒ying光guang屏ping前qian工gong作zuo;晚上又在交流熒光燈下和電視機熒光屏前生活，甚至伴以眼花潦亂的藝術燈光，因此光源閃爍對視覺係統的影響問題日益突出。

尤其是電光源的頻閃效應
，給人類生產
、日常生活、身心健康造成了嚴重危害。主要表現在以下幾個方麵：

1


、錯覺引發工傷事故：在電光源的頻閃頻率，與運動(旋轉)物體的速度(轉速)成整倍數關係時。運動(旋轉)物體的運動(旋轉)狀態，就會產生靜止、倒轉
、運動(旋轉)速su度du緩huan慢man，以yi及ji上shang述shu三san種zhong狀zhuang態tai周zhou期qi性xing重zhong複fu的de錯cuo誤wu視shi覺jiao，引yin發fa工gong傷shang事shi故gu。例li如ru，機ji加jia工gong行xing業ye機ji床chuang操cao作zuo工gong，對dui正zheng向xiang旋xuan轉zhuan的de車che刀dao，錯cuo覺jiao為wei倒dao轉zhuan。而er進jin行xing緊jin急ji換huan向xiang操cao作zuo
，損sun壞huai工gong件jian、刀具，甚者造成人員傷亡。
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2、危害身體健康，影響工作：頻閃效應會引發視覺疲勞、偏頭痛。特別是機械行業采用高壓汞(鈉)燈
，和輕工、食品、印刷、電子
、紡織等行業，普遍采用直管型(電感式)日光燈的照明場合尤為明顯。例如，流水線上的插件操作工，容易因視覺疲勞、眼花，引起偏頭痛。產生定位困難情形，生產效率低下。

3
、傷害青少年的眼睛，造成近視。在我國80年代以後，直管型(電感式)日光燈
，普遍應用於家庭
、學校、圖書館等
，成長中的中小學生受害極大，視力下降明顯，近視眼顯著增多。
　　
三.閃爍度的評價方法

表征光源閃爍強度的參數波動深度
、閃爍指數、閃爍百分比

，圖3為典型閃爍波形。圖中，Φm為閃爍波峰值

，Φn為閃爍波穀值
，Φ0為平均光通量
，Q1為Φ0以上部分曲線下的麵積
，Q2為Φ0以下部分曲線下的麵積

，T為周期。


光通量波動深度是對光源閃爍幅度的量化。光源閃爍是光通量波動的外在體現，光通量波動是光源閃爍的直接原因。

四.閃爍度的測量

在本文的實驗中，我們采用瞬態光度計PR-110來測量各種光源發出的光通量，計算波動深度來比較各種光源的閃爍強度。

PR-110是連續快速采樣的瞬態光度計，與不同結構的光度測量裝置結合，可測量瞬時光照度、亮度、光通量或光強等光度參數。

為了精確測量光通量
，把光源放在積分球中。經過V(λ)校準的光電探測器接受光信號
，其輸出的電信號經過放大轉換電路，將光電探測器輸出的光電流信號轉換成較大的電壓信號，利用AD轉換器進行采樣。由於單片機讀取和存儲數據速度較慢，故而采用了雙口RAM和地址發生電路，使得光度計能夠在采用時自動對數據進行存儲。單片機則在所有采樣過程執行完畢後
，再從雙口RAM內讀取數據，並發送給微機顯示處理。係統結構圖和實物連接圖如下。





五.典型光源的閃爍結果

在實驗中
，我們利用瞬態光度計對26W螺旋型電子節能燈，60W普通直管型日光燈，60W普通白熾燈
，單個紅色LED等四種典型的照明光源測量其光通量的變化波形
，計算波動深度。在PR110中
，我們設定采樣間隔為0.1ms
，所有燈都采用50Hz交流電供電
，測量結果如表1。

表1各種光源閃爍參數



根據波動深度
，上述光源的閃爍度由弱到強分別為節能燈，白熾燈，LED燈杯，日光燈，單個LED。波動深度在25%以下時不會有明顯的閃爍，所以從這個角度出發電子節能燈和白熾燈是比較健康的光源。另外
，我們發現，由於LED響應很快，單個的LED燈波動深度很大，但有多個LED燈管組成的LED燈杯波動深度明顯降低，也是一種比較健康的光源。普通的日光燈波動深度較大
，長時間在其照射下工作，對人體有一定危害。