光源光输出波动的准确测量及其影响因素[1]

（刊登于《照明工程学报》2009年3月 第20卷  第1期  12-19页）

庄晓波　 朱绍龙　 张善端
(复旦大学电光源研究所 , 上海 　200433)

　　摘　要：本文定义了表征光源光输出波动的三个参数：波动深度、闪烁指数和调制深度。比较了线性照度传感器、光敏二极管、普通照度计探头和光电倍增管四种探测器用于测量光波动的优缺，发现照度传感器能满足测量要求，而在简单测量时可以采用光敏二极管。用照度传感器对各种常用光源的波动深度进行测量，发现钨丝灯的波动深度为6%～31%，随功率的增大而下降。对荧光灯，电感镇流时波动深度高达42%～48%；使用高质量的电子镇流器时波动深度可以<10%。方波电子镇流的金属卤化物灯光波动<3% ，小于电感镇流的1/20。分析了光源瞬时功率波形与光波动的相关性，发现要使光波动深度小，要求荧光灯电子镇流器的直流母线要平滑，高强度气体放电灯瞬时功率的过零时间越短越好。

　　关键词：光波动；波动深度；闪烁指数；调制深度；过零时间

Measurement Methods and Impact Factors for Light Output　Fluctuation of Light Sources
Zhuang Xiaobo 　Zhu Shaolong　Zhang Shanduan
( Institude for Electric Light Sources , Fudan Univer sity , Shanghai　200433)

Abstract　
Fluctuation depth (FD) , flicker index and modulation depth were defined to characterize the light variations　of light s ources. F our detectors were compared , including linear illuminance sens or (LIS) , photodiode ,　conventional illuminance detector and photomultiplier. The results show LIS is the best detector for flicker　measurement and photodiode may als o be used in simple measurement . The FD and flicker index of generally 2　used light s ources were measured with LIS. The FD of tungsten filament lamps is 6 %～31 % and decreases with　increasing power. F or fluorescent lamps driven by magnetic ballast , the FD is 42 %～48 %; and < 10 % by high　quality electronic ballast . The FD of metal halide lamps driven by electronic ballast with rectangular waveform is　< 3 % , which is lower than 1?20 of that driven by magnetic ballast . The relationship between the power waveform　and light flicker is analyzed. F or electronic ballast of fluorescent lamps , in order to reduce the FD the 50 Hz　modulation has to be smooth , and for that of high intensity discharge lamps the zero passage at current reverse　needs to be as shot as possible.

Key words : light fluctuation ; fluctuation depth ; flicker index ; modulation depth ; zero passage time

　　1　 引言

　　光输出波动是指光源在交流或脉动直流电源的驱动下, 随着电流幅值的周期性变化，光通量、照度或亮度发生相应的变化，在人的视觉上表现为频率100 Hz的光的周期性闪烁，简称为光波动，俗称频闪。光源的快速闪烁并不一定被人眼所感知，但Eysel等人的研究表明光波动对中枢神经系统有影响[1]，长时间在低频闪烁的灯光 (如电感镇流荧光灯) 下工作或生活会产生视觉疲劳甚至是头痛等症状[2]。荧光灯光波动对视觉功能的影响引起了人们的广泛关注[3-6]。

　　如何对各种光源的光波动进行准确测量和分析[7，8]研究，国外已有一些报道。国内提到光波动的[9，10]测量时多语焉不详，或使用了响应速度不够快[11]的探测器导致测出的光波动偏小。我国是光源生产大国，随着直管荧光灯、紧凑型荧光灯和高强度气体放电灯的大规模推广应用，需要对现有光源的光波动进行评估。这对提高生产、学习效率和生活质量有很大的意义。

　　本文总结了表征光源光波动的三个参数的定义式，比较了快速线性照度传感器、光敏二极管、普通照度计探头和光电倍增管用于光波动测量的优缺点，用照度传感器和光敏二极管对各种常用光源的光波动进行了测量，分析了光源的电压、电流和功率波形对光波动的影响。