光源闪烁及测量[1]

　　1、闪烁的基本概念

　　人们发现，长期在日光灯下看书会感到不舒服，虽然其光亮度与白天无异。这是为什么呢？经过研究，原来这是因为日光灯的光强是随时间变化所致。也就是光源的闪烁所致。

　　那什么是光源闪烁呢？光源闪烁就是光源发出的光随时间呈快速、重复的变化，使得光源跳动和不稳定。当然人的肉眼并不能很容易地觉察到光源的闪烁，这主要取决于闪烁的频率。一般地，在闪烁频率50Hz以下，人眼都能觉察到光源的闪烁。而在8.8Hz时，人眼是最敏感的。同时，能被觉察的最大闪烁频率（临界闪烁频率）是随着光源发出的光强而变化的，随着光强增大临界闪烁频率也增大，当光强达到最大后逐渐减小后，临界闪烁频率也相应减小。当光强以大于50Hz的频率变化时，大多数人就分辨不出光源是否在闪烁了，此时的光源就发出稳定、连续的光，因为这时人眼的反映已经跟不上光源的变化了。例如，人眼就觉察不到每秒100次闪烁（100Hz）的荧光灯的闪烁现象。

　　光源闪烁可以通过频闪效应被证实。有时我们会发现这样一种现象，当一个物体很快速地运动或转动时，它们看起来好像运动得比他们实际的速率要慢，甚至当物体运动或转动频率跟光源闪烁频率相同（或是整数倍关系）时，物体好像静止不动。这就是频闪光产生的原因，它是一种我们在日常的照明中不希望发生的现象。事实上，由于频闪效应，人们产生错觉，而把一些快速运转的设备看成是缓慢运转着甚至是静止的是非常危险的。

　　光源闪烁有很多种，常见的有以下几种：

　　1、照明周期性闪烁：如交流荧光灯的频闪以及由于电源电压波动引起的光源闪烁；

　　2、照明非周期性闪烁：如交流荧光灯的启动闪烁，各种故障闪烁；

　　3、显示设备闪烁：如电视机、计算机、电子游戏机，广告屏等扫描显示引起的闪烁；

　　4、艺术灯光闪烁：如霓虹灯，彩灯和镭射等闪烁。

　　2、光源闪烁产生的原因

　　光源闪烁实质上是从电压变动--光通量波动--眼睛到人脑这个反应链的主观感受。产生频闪的技术机理，既有供电电源的因素，也有电光源性能的因素，以及照明设计不合理的因素等等。下面仅就常用电光源技术性能的角度，进行概括性技术分析。

　　（1）光源供电频率低。白炽灯、高压汞（钠）灯、直管型（电感式）日光灯。在现阶段，绝大多数由50Hz工频正弦交流电，直接向电光源的发光体供电。其频闪频率为50Hz*2=100Hz,并且呈正弦波规律波动。

　　（2）光源电压波动大。我国现阶段工频交流电源，瞬时电压值波动幅度在10%~20%之间，大大加重了频率为100Hz,呈正弦波规律波动的频闪深度。

　　（3）电光源性能。白炽灯为灯丝直接加热发光的热辐射性光源，发光体的发光功率，必然随供电电源的频率，呈正弦波规律波动。高压汞（钠）灯，直管型（电感式）日光灯，虽然是气体放电发光的电光源。但由于其启动与点燃均采用电感式镇流器（不具备AC-DC-AC变频功能）。所以，气体放电发光体的放电功率，必然也随供电电源的频率波动而波动。

　　电压变动产生的影响，可以用视觉敏感系数曲线和闪变电压限值曲线两个概念来量化。

　　可以被人眼感知的光源闪烁，可以通过统计的方法来测得人眼的对光源闪烁的感觉特性。图1是人眼对不同频率的电压波动引起的视觉敏感系数曲线。从曲线上可以看出最敏感的频率是8.8Hz,偏离该频率后，敏感度随频率而降低。当闪烁频率40Hz以上时，感觉就不灵敏；50Hz以上的闪烁就完全没有感觉。

　　图2是IEC给出的闪变电压限值曲线。它和视觉敏感系数曲线互为映象，视觉敏感频率为8.8Hz,这时电压变动d最小，是0.29%.该曲线是在周期性矩形（或阶跃）电压作用下得到的。