隨著科技的持續(xù)發(fā)展，目前已經(jīng)商業(yè)化的照明產(chǎn)品從第一代的白熾燈;第二代的熒光燈、鹵燈;第三代的高強(qiáng)度氣體放電燈以及當(dāng)下主流的第四代的發(fā)光二極管（led）。照明燈具的光效越來(lái)越高，一直朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。然而不可否認(rèn)，電光源的發(fā)展也帶來(lái)了許多新的問(wèn)題，除了對(duì)環(huán)境、能源等影響外，人工照明環(huán)境對(duì)人類健康所帶來(lái)的影響也同樣不容忽視?，F(xiàn)在人們不僅只關(guān)注照明的物理性能效果，同時(shí)也很重視照明的光生物安全。而目前商業(yè)化的電光源照明產(chǎn)品大多數(shù)都是通過(guò)交流驅(qū)動(dòng)的，燈具的頻閃效應(yīng)對(duì)人體健康產(chǎn)生的影響已成為各種照明產(chǎn)品需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

　　讀寫作業(yè)臺(tái)燈是人們?nèi)粘＿M(jìn)行學(xué)習(xí)、工作和電腦作業(yè)的加強(qiáng)照明，由于使用的時(shí)間長(zhǎng)，已成為與人類日?；顒?dòng)接觸最為密切的照明產(chǎn)品之一。況且在使用的人群中還包括大量處在青春發(fā)育期的青少年，讀寫作業(yè)臺(tái)燈的頻閃效應(yīng)也是誘發(fā)青少年近視眼的一個(gè)重要因素，所以近年來(lái)市面上出現(xiàn)了“無(wú)頻閃”的“護(hù)眼臺(tái)燈”。由于‘護(hù)眼臺(tái)燈”未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)論證和公正的第三方檢測(cè)，而市面上用來(lái)驗(yàn)證頻閃的旋轉(zhuǎn)陀螺方法非常粗略，無(wú)法獲得量化的準(zhǔn)確結(jié)果，所以這種‘護(hù)眼臺(tái)燈”的叫法是不科學(xué)的。

　　綜上所述，研究讀寫作業(yè)臺(tái)燈的頻閃效應(yīng)對(duì)于深人理解頻閃機(jī)理，降低讀寫臺(tái)燈照明對(duì)人體的不良影響，營(yíng)造一個(gè)高效環(huán)保、安全可靠、有益于人們工作和生活的照明環(huán)境有著非常重要的意義。

　　閃爍與頻閃

　　北美照明學(xué)會(huì)（IESNA）出版的第九版照明手冊(cè)中對(duì)閃爍的定義是：光源強(qiáng)度的快速變化。對(duì)于照明類產(chǎn)品，無(wú)論是以前的傳統(tǒng)光源還是當(dāng)下的LED燈具，只要是在交流的驅(qū)動(dòng)下工作都會(huì)產(chǎn)生閃爍。對(duì)閃爍程度的表征主要是考慮交流的頻率，光源發(fā)出光的持續(xù)性和觀察條件。閃爍對(duì)在觀察范圍內(nèi)的移動(dòng)物有顯著的作用，在閃爍的照明下物體可能會(huì)出現(xiàn)離散的狀態(tài)而不是連續(xù)的，這種效應(yīng)稱為頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)的級(jí)別取決于閃爍的速度和幅度，以及物體運(yùn)動(dòng)的速率和觀察狀態(tài)。

　　IESNA的照明專家已經(jīng)提出用閃爍百分比和閃爍指數(shù)來(lái)表征照明的頻閃特性，兩者的計(jì)算方法如圖1所示。

　　圖1關(guān)于傳統(tǒng)閃爍度量法的周期波形閃爍百分比=10096x（A-B）/（A+B）

　　比較兩種度量方法的差異在于：閃爍百分比只是峰值-峰值的比例;而閃爍指數(shù)能很好地闡述輸出波形間的差異，數(shù)學(xué)表征上也更加精確，但是較少的人知道閃爍指數(shù)，并且照明文獻(xiàn)中也很少發(fā)現(xiàn)有人進(jìn)行研究，部分原因可能是因?yàn)殚W爍指數(shù)需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)積分和對(duì)相關(guān)波形的精確采集。有鑒于此，目前通用的頻閃評(píng)價(jià)參數(shù)選擇閃爍百分比也叫波動(dòng)深度。波動(dòng)深度是在周期性的光輸出波形中，一個(gè)周期內(nèi)的最大值和最小值之差占光輸出最大值和最小值之和的比例，以百分比表示。

　　關(guān)于閃爍和頻閃，我國(guó)還沒(méi)有出版相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，僅僅在CQC自愿認(rèn)證技術(shù)規(guī)范《視覺(jué)作業(yè)臺(tái)燈認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》中考慮了閃爍的要求。而對(duì)于頻閃的度量方法，國(guó)際上也是存在爭(zhēng)議的，沒(méi)有統(tǒng)一的一個(gè)行之有效的定量分析方法，目前波動(dòng)深度概念的提出已經(jīng)是研究頻閃的一大跨步。美國(guó)IEEE發(fā)布了IEEEPAR1789《LED照明閃爍的潛在健康影響（草案）》中采用了波動(dòng)深度對(duì)頻閃效應(yīng)進(jìn)行考核。

　　頻閃的光生物危害

　　光對(duì)人體健康的危害影響是一個(gè)長(zhǎng)期作用、慢性累積的過(guò)程，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家很早就開(kāi)始了相關(guān)的研究。根據(jù)光的閃爍頻率、光強(qiáng)變化幅度等不同因素，光對(duì)人體的危害程度也不相同。目前研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頻閃效應(yīng)導(dǎo)致人體的不良生理反應(yīng)包括：

　　（1） 頭痛和眼疲勞

　　Wilkins博士等人發(fā)現(xiàn)辦公室人員用高頻電子鎮(zhèn)流器燈具比用50Hz電感鎮(zhèn)流器熒光燈照明產(chǎn)生頭痛的人數(shù)下降兩倍叭根據(jù)美國(guó)國(guó)家頭痛基金會(huì)的報(bào)告|5|：“許多偏頭痛患者對(duì)光非常敏感，如亮光并且閃爍，則更容易引起偏頭痛。慢速閃爍通常比快速閃爍更容易引起偏頭痛”。“一些熒光燈照明或者從電視機(jī)或電影屏幕的閃爍也有類似的影響”。

　?。?） 光敏性癲癇病

　　對(duì)光敏感的人群在3-70HZ范圍內(nèi)的可見(jiàn)光調(diào)制下即使短時(shí)間接觸也會(huì)發(fā)作癲癇，這大概會(huì)影響到1/4000的年齡在5-24歲人群，通常是在青春期左右開(kāi)始發(fā)作，并且有75%的人群會(huì)終生對(duì)光敏感。

　?。?） 視力下降

　　Veitch和McColl于1995年發(fā)現(xiàn)：和高頻電子鎮(zhèn)流器相比，100-120Hz調(diào)制的電感鎮(zhèn)流器熒光燈系統(tǒng)會(huì)降低群體的平均視力。這樣的情況經(jīng)常發(fā)生在紙質(zhì)閱讀和電腦屏幕的文本閱讀中。

　?。?） 注意力分散

　　人眼視場(chǎng)的周圍對(duì)頻閃更加敏感，例如頻閃不停的信號(hào)燈或者汽車尾燈產(chǎn)生的快速調(diào)制會(huì)吸引司機(jī)一直盯著看。而提前將眼睛移開(kāi)可能會(huì)對(duì)司機(jī)或者在駕駛道路上的人和物有危險(xiǎn)。與運(yùn)行中的機(jī)器結(jié)合的頻閃光源會(huì)產(chǎn)生開(kāi)合效應(yīng)，對(duì)人產(chǎn)生的傷害，會(huì)導(dǎo)致顯著不同的移動(dòng)和停止速度。十年前在行業(yè)中就已經(jīng)鑒別出來(lái)這種危害n。

　?。?） 自閉癥

　　有自閉癥的兒童尤其對(duì)環(huán)境的改變很敏感，而照明中的頻閃則增加了這種行為的反復(fù)發(fā)作，美國(guó)的兒童患自閉癥的比例大概是1/110。

　　人體暴露在有頻閃的照明環(huán)境中，較容易產(chǎn)生不良反應(yīng)的條件有：接觸時(shí)間長(zhǎng)、視網(wǎng)膜接受刺激面積大、視場(chǎng)定位靠中心、閃光亮度高、與環(huán)境亮度對(duì)比度高、閃光顏色呈深紅色。

　　評(píng)價(jià)頻閃的波動(dòng)深度與頻率的關(guān)系如圖2所示，圖2中無(wú)影響區(qū)域用綠色表示，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域用橙色表示。低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的上限是波動(dòng)深度線，小于閃爍頻率的0.08倍，相當(dāng)于無(wú)影響邊緣的2.5倍。

　　檢測(cè)結(jié)果與分析

　　為了考察讀寫作業(yè)臺(tái)燈的頻閃特性，挑選不同廠商、不同光源的讀寫作業(yè)臺(tái)燈進(jìn)行了頻閃測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中首先對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)熱，待穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)試得到光輸出波形。采用的測(cè)試系統(tǒng)所需要的設(shè)備主要包括Tek~onixTDS2024B數(shù)字示波器，Thorlabs光敏器件和遮光盒（或暗室），如果檢測(cè)小信號(hào)的照明產(chǎn)品，還需要跨阻抗放大器。具體的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

　　對(duì)于國(guó)內(nèi)的常規(guī)燈具，電源基頻為50Hz的燈具光輸出頻率一般為100Hz，從表1測(cè)試結(jié)果可以看出，傳統(tǒng)光源一般的光輸出頻率都是100Hz，但是為了降低LED臺(tái)燈的頻閃效應(yīng)，LED臺(tái)燈中很多采用了多種多樣的電路整流方法來(lái)改變輸出光的頻率和波形。例如對(duì)于100～120Hz范圍的LED臺(tái)燈，采用的整流方法就包括：串聯(lián)LED燈的全波整流;通過(guò)反向電極連接直接驅(qū)動(dòng)兩路并聯(lián)的LED燈串;脈寬調(diào)制電路的簡(jiǎn)單調(diào)節(jié);功率兇數(shù)修正電路110］~m圖2口以得出，當(dāng)光的頻率超過(guò)3125Hz時(shí)，可以認(rèn)為光對(duì)人體的健康是沒(méi)有影響的，可以免除考核;在光輸出頻率《9Hz時(shí)，波動(dòng)深度的限值是0.288%;但是頻率在9~3125Hz之間的時(shí)候，是依據(jù)具體的頻率計(jì)算出相應(yīng)的波動(dòng)深度限值的。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，LED讀寫作業(yè)臺(tái)燈的波動(dòng)深度比較容易滿足頻閃無(wú)危害的限值，合格的較多（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)加粗?jǐn)?shù)字為無(wú)危害的，標(biāo)普通數(shù)字為低風(fēng)險(xiǎn)類的。標(biāo)斜體數(shù)字是頻閃不合格的），可能是由于LED具有靈活變動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然要確定是否LED的臺(tái)燈比傳統(tǒng)光源的臺(tái)燈的頻閃效應(yīng)好，需要以后獲得更多的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行佐證。

　　圖3給出了讀寫作業(yè)臺(tái)燈的光輸出波形圖，在光輸出頻率都是100Hz的情況下，a波動(dòng)深度超過(guò)低風(fēng)險(xiǎn)限值，b是頻閃合格的。從波形可以看出，要使得LED讀寫作業(yè)臺(tái)燈的頻閃滿足無(wú)危害要求，其中一個(gè)方案通過(guò)對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行整流濾波，改變光輸出波形的波峰比。

　　另外一個(gè)降低頻閃的方法可以將LED臺(tái)燈的光輸出頻率整流成50Hz.從表1中能發(fā)現(xiàn)，對(duì)于輸出頻率為50Hz的LED讀寫作業(yè)臺(tái)燈，有5/6的波動(dòng)深度值是屬于無(wú)危害類的，圖4顯示的是輸出頻率為50Hz的光輸出波形圖。這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)可以在IESNA第九版的照明手冊(cè)中找到相關(guān)的解釋：不同人體的眼球接

　　收到光的適應(yīng)性亮度或者在視網(wǎng)膜照度很大的情況下，臨界閃爍頻率都低于60Hz，如圖5所示。在今后降低LED讀寫作業(yè)臺(tái)燈頻閃效應(yīng)的研究中，可以大幅度提高輸出光的頻率，或者在某些少數(shù)50Hz的基礎(chǔ)上改變波峰比，注意光波的波動(dòng)深度不能超過(guò)無(wú)危害的限值，最起碼要低于低風(fēng)險(xiǎn)類的限值。

　　總結(jié)與展望

　　本文通過(guò)介紹頻閃的概念、光生物危害和讀寫作業(yè)臺(tái)燈頻閃的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行對(duì)頻閃特性的研究。在分析了頻閃測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)上來(lái)深入理解波形和頻率對(duì)波動(dòng)深度的影響，并且提出了改善頻閃效應(yīng)相應(yīng)的解決方案：通過(guò)整流濾波改變讀寫作業(yè)臺(tái)燈的光輸出波形;同時(shí)大幅提高輸出光的頻率，或者在光頻率設(shè)定為50Hz時(shí)改變波峰比。為了使得讀寫作業(yè)臺(tái)燈滿足性能優(yōu)良、安全可靠，對(duì)臺(tái)燈的照度及其均勻度、顯色指數(shù)和色溫有要求，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)提出了照度和均勻度的要求，讀寫作業(yè)臺(tái)燈的顯色指數(shù)（Ra）》80，并且R9》0，臺(tái)燈的色溫《4000K，避免高色溫影響青少年的作息規(guī)律，但是對(duì)頻閃要求沒(méi)有規(guī)定，僅在CQC技術(shù)規(guī)范中有相關(guān)要求。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作略顯滯后?？紤]到媒體和消費(fèi)者一直密切關(guān)注讀寫作業(yè)臺(tái)燈的問(wèn)題，建議盡快健全標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化政府監(jiān)管，加強(qiáng)消費(fèi)者的安全意識(shí)，為廣大群眾，尤其是青少年人群提供品質(zhì)優(yōu)良的讀寫作業(yè)臺(tái)燈。