科普丨你所不了解的频闪小知识

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科普丨你所不了解的频闪小知识

2024-07-10 04:19:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

温馨提示:本文核能预警,绝无废话,全是干货,教你更直观的了解什么是频闪。

何为频闪?

谈到光源的闪烁时,我们常常用到“频闪”一词,那么,到底什么是频闪呢?由什么原因产生的?

LED 的频闪,很大程度上不是 LED 芯片本身问题,而是源自驱动和调光部件。驱动部件(为 LED 芯片提供合适电流的各种部件的总称),包含交流电转换直流电、降低电压、整流滤波、恒流、恒压等功能。调光部件(调节 LED 芯片亮度高低的部件),其实很多情况下调光部件包含在驱动部件中。

简单说就是人们在日常生活中使用的交流电光源,由于电压大小不断改变,常有明暗更替的现象,这种光闪现象即是频闪。

不过严格来讲,在照明领域中是没有“频闪”的标准定义的,有人说它是“闪烁”或“灯闪”,也有人说它是“频闪效应”,而我们平常所说的“频闪”其实包含了“频闪效应”“重影效应”和“闪烁”三个概念,至于为何?下文会讲细,我们先来依次看一下定义吧。

1频闪效应(Stroboscopic dffect)

对于频闪效应,人视觉不能感到光的变化,但能感到运动物体的运动现象的变化,闪烁频率范围是50Hz-2KHz,动态环境,发光体不动,观察者不动,观察物体动。

图:频闪效应示意图

例如,在方波周期波动的亮度下,连续运动目标会被感知成不连续的移动;如果亮度波动周期与目标转动周期一致,则目标会被看作是静止的。

2重影效应(Phantom array effect)

也叫幻影效应或鬼影,是对于静态环境中的非静态观察者,亮度或光谱随时间波动的光刺激引起的对物体形状或空间位置的感知变化。

图:重影现象示意图

例如,人们在扫视(影像在视网膜或相机中重复成像)某一定频率变化的发光体时,因其光输出波动,使观察到的光斑(像点)出现系列位移虚像的现象。

3闪烁(Flicker)

此闪烁非彼闪烁,它与过去我们提到的“闪烁(flicker)”(“亮度随时间的波动”)不同,这里的环境和观察者都处于静态,是因亮度或光谱分布随时间波动的光刺激引起的不稳定的视觉现象。对于闪烁,人视觉能感到光的变化,闪烁频率范围是1Hz-50Hz,静态环境,发光体不动,观察者不动,观察物体不动。

图:闪烁示意图

好了,接下来我们还要讲一个新的专业术语,在2016年的下半年,国际照明委员会CIE TN引入了一个新的名词,那就是“视觉波动引起的光效应”【Temporal ligh artefacts(TLA)】

它的定义为:在具体环境中,亮度或光谱随时间波动的光刺激引起观察者视觉感知的变化;上文的频闪效应(Stroboscopic effect)、重影效应(The phantom array effect)以及闪烁(flicker)都包含在TLA内,是其不同类型的体现。

如何测量频闪?

大家在购买LED灯具时想检测灯具有没有频闪,但却不知道如何测试?没关系,小编教你一招!

图:拿出你的手机,点开拍照功能,然后对准灯具(光源)观看,如屏幕上看到光源有明显黑条纹滚动或明暗交替的水波纹,就说明有频闪,反之则没有。

当然,以上只是测量方法之一,如果你没有手机的话,可以选择用转盘的方法或者转动铅笔(卷尺)的方法来解决,这两种方法也可以对LED灯具光源的频闪做一个简单直观的测试,直接上图:

图:转得越慢,频闪越严重,如果没有频闪,风扇看起来就会很流畅,平滑,无间隙。(图片来源于youtube)

图:用铅笔频繁的转动,如看到中间的缝隙较明显,即说明频闪严重,反之则没有。(图片来源于youtube)

除此之外,我们还可以利用一些专业的照明工具来测量。

频闪指数:频闪指数将数值细分为 0 至 1,其中 0 代表稳定的光输出。数值越高代表察觉灯光闪烁以及发生频闪的可能性提高。因此,频闪指数越低越好。

频闪百分比:频闪百分比是光源输出周期变化的相对量测值,数值越高代表察觉灯光闪烁以及发生频闪的可能性提高。因此,频闪百分比越低越好。

频闪频率:频闪频率是指单位时间内重复的光闪烁次数,单位是赫兹。根据IEEE研究指出,低频光闪烁因闪烁太过明显,对于人眼而言,有可能诱发相关疾病。通常光源频闪设计建议频率大于100HZ,甚至大于160HZ。

频闪的危害与防止措施

光源频闪对人体带来最大的危害就是视力,有资料表明,在频闪环境下读书,会发现很多青少年出现视力严重下降以及近视眼增多的现象,除此之外频闪还会引起脑细胞损伤以及偏头疼等疾病,这种影响往往是缓慢的,因此一般人不会重视,而这就是其最致命的地方。

那么问题来了,既然频闪危害如此严重,那该如何才能防止呢?很不幸,小编告诉大家一个好消息,根据美国能源部科学实验表明:所有光源都有频闪(只是大小关系),所以我们只能减轻频闪。

想消除灯具光源频闪的根本技术对策,是提高驱动电光源发光体放电发光的驱动电功率频率,通过提供恒定、无振荡的电流使其达到40KHz以上,如果节能灯的频闪深度,可限制在5%以下,节能灯发出的光通量,在人的视觉中会形成平滑稳定效应,如此以来就会减轻频闪带来的危害。

结语

目前市场上多数LED和传统灯具,都普遍存在着频闪问题,所以选购时要多多注意哟,如果不会测的话,可以用小编教你的方法,简单实用~



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