一，頻閃的背景和意義

1、研究背景

大家都用過智能手機(jī)拍照對(duì)吧，當(dāng)我們拿手機(jī)對(duì)我們燈進(jìn)行拍照的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有閃動(dòng)的現(xiàn)象，有人會(huì)說這個(gè)肯定手機(jī)像素垃圾，但是跟像素關(guān)系不大，這個(gè)原因主要是來源我們的燈具的閃動(dòng)，這種現(xiàn)象其實(shí)就是頻閃。

2、研究意義

1，我們通常說的頻閃是指光源以一定頻率的波動(dòng)。

2，頻閃種類根據(jù)閃爍頻率不同可以分為：可見頻閃和不可見頻閃。

可見頻閃：人眼能夠感知到明暗變化不可見頻閃：人眼無法察覺到異常無明暗變化，可通過其他設(shè)備檢查。

PS：人眼是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，個(gè)體差異非常大，對(duì)于絕大多數(shù)人來說，可以察覺到80Hz以下的光閃爍，此時(shí)的人眼能夠感知到明暗變化。

但是可以通過手機(jī)攝像頭觀察到不可見頻閃，如下圖1

圖1 不可見頻閃

3，那我們燈具的頻閃對(duì)我們有什么危害呢？

（1）注意力分散 我們?nèi)祟惖难劬?duì)于一些閃動(dòng)的物體特別敏感，當(dāng)開車的時(shí)候，頻閃不斷的紅燈或者車尾燈會(huì)很快讓司機(jī)盯著看，但是當(dāng)注意力離開之后很有可能對(duì)周圍的人和實(shí)物造成車禍。

（2）影響視力 有新的研究表明，現(xiàn)有的熒光燈亮度的頻閃會(huì)影響人類閱讀書籍時(shí)眼球軌跡，此外，像一些視力報(bào)告中，視力損傷恰恰是由于燈具的頻閃造成的。

所以我們做照明產(chǎn)品的時(shí)候，需要特別關(guān)注頻閃。

二，產(chǎn)生頻閃原因

想做一款照明產(chǎn)品，自然LED是必不可少的，那么燈產(chǎn)生頻閃的原因是什么呢？

LED本身是二極管，只能通過直流電，所以必須用電源將市電交流轉(zhuǎn)化為直流電（除非是電池供電）。LED的發(fā)光亮度對(duì)電流的響應(yīng)時(shí)間非常短，隨電流變化而變化，通過多少電，發(fā)出多少光，所以LED閃爍只與其驅(qū)動(dòng)電源的輸出電流的頻率和紋波（無法避免）有關(guān)。

LED照明產(chǎn)品采用AC轉(zhuǎn)DC的恒壓或者恒流電源驅(qū)動(dòng)，光源本身并不會(huì)產(chǎn)生頻閃，有無頻閃取決于LED驅(qū)動(dòng)電源，由于驅(qū)動(dòng)器千差萬別，每個(gè)LED產(chǎn)品的頻閃表現(xiàn)也不一樣。

而對(duì)于智能照明產(chǎn)品，調(diào)光是其必備的功能，而調(diào)光恰恰是導(dǎo)致頻閃的另外一個(gè)誘因。而當(dāng)產(chǎn)品加載調(diào)光功能時(shí)，頻閃往往會(huì)進(jìn)一步加劇。特別是在調(diào)光較暗時(shí)，其波動(dòng)深度比較大。

可以看到開關(guān)電源開關(guān)頻率非常高，幅度較小，當(dāng)加入調(diào)光器后，從100%調(diào)光到50%調(diào)光再到25%調(diào)光可以看到波動(dòng)深度非常大。

圖2 調(diào)光LED燈的閃爍波形

三，各地區(qū)頻閃要求

頻閃也叫閃爍百分比（Pflicker），閃爍指數(shù)（Iflicker），它有光輸出周期頻率（F）。

各個(gè)地區(qū)對(duì)頻閃要求不同，如短期閃變指數(shù)（IEC-Pst），頻閃效應(yīng)可視化參數(shù)（CIE-SVM），ASSIST閃爍感知度(Mp),IEEE推薦的閃爍評(píng)價(jià)方法（IEEE Std 1789），CEC JA10等

1，短期閃爍指數(shù)Pst：

參考IEC TR 61547-2015基于IEC 61000-3-3和IEC 61000-4-15等標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋頻率為0.05Hz-80Hz，Pst =1作為限值，它表示在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，50％的試驗(yàn)者（概率）剛好感覺到閃爍現(xiàn)象。

測試PST值有的需要PST電源，也可以使用線性電源，如下圖，伏達(dá)Pst-500就是一款Pst電源。

2，頻閃效應(yīng)可視化參數(shù)（SVM）

推薦在頻域內(nèi)對(duì)頻閃效應(yīng)（stroboscopic effect）進(jìn)行分析量化，采用SVM指數(shù)對(duì)頻閃效應(yīng)進(jìn)行表征，其參考CIE IN:006-2016標(biāo)準(zhǔn)，并得到了Lighting Europe和NEMA的推薦，覆蓋頻段80Hz-2000Hz，即在頻域空間，利用人眼的頻率響應(yīng)函數(shù)對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行歸一化，并采用Minkowski公式統(tǒng)計(jì)計(jì)算SVM值，見下式，并以此判斷頻閃效應(yīng)的視見性：SVM=1時(shí)，剛好可見；SVM<1時(shí)，不可見；SVM>1時(shí)，可見。

3，閃爍評(píng)價(jià)方法IEEE Std 1789:三種推薦應(yīng)用

4，T24-CEC JA10:

美國加州能效CEC Title 24對(duì)高于高效照明光源頻閃（Flicker）測試要求。

主要通過量化照明的光波動(dòng)，并且用低于某一截止頻率的調(diào)制深度百分比來表征頻閃程度通過量化照明的光波動(dòng)，并且用低于某一截止頻率的調(diào)制深度百分比來表征頻閃程度 分別在無濾波和40HZ，90 HZ，200 HZ，400 HZ和1000 HZ濾波頻率狀態(tài)下進(jìn)行振幅調(diào)制百分比測試和計(jì)算. 每一個(gè)調(diào)光水平（100%，20%和最小調(diào)光水平）需要進(jìn)行以下測試數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算。

5，選擇合適測試標(biāo)準(zhǔn)

那么針對(duì)北美燈具來看，美國加州能效T24標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告是什么樣的？

要求100%和20%光輸出

圖3 T24-CEC JA10報(bào)告要求

圖4 T24-CEC JA10測試報(bào)告

從測試報(bào)告可以看出，我們需要滿足100%和20%光輸出，頻閃指數(shù)要在30%。

四，頻閃基本測試方法

1，理解波動(dòng)深度

IEEE PAR1789 《LED照明閃爍的潛在健康影響》給出了波動(dòng)深度及頻閃指數(shù)的“不可察覺”及“低風(fēng)險(xiǎn)”限制，并定義了波動(dòng)深度[波動(dòng)深度=(A-B) / (A+B)*100%] 和頻閃指數(shù)[閃爍指數(shù)=Q1/(Q1+Q2)]。

波動(dòng)深度（閃爍百分比）：光輸出波形的一個(gè)周期內(nèi)，最大輸出等級(jí)與最小輸出等級(jí)之差與之和的比（100%）

圖6 波動(dòng)深度

2，如何測試頻閃？

理解了波動(dòng)深度，我們下面以北美燈具為例，應(yīng)用以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試頻閃。

這里我們家使用的是伏達(dá)的FP3000 閃爍光度計(jì)，效果還是蠻好的。

下面是它的一些參數(shù)，個(gè)人覺著很干練，實(shí)用。

1、光度探測器，就是我們測試采光的探頭，它可以達(dá)到國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求；

2、最高采樣率達(dá)到100KS/s（KS/s：每秒采樣千次），可見速率蠻快的；

3、照度范圍：0.1lx-200000lx，范圍很廣，適應(yīng)從小到大的燈具測試；

4、完全滿足能源之星Lamps V2.1，NEMA77，ASSIST，CIE TN006，IEEE std 1789等多個(gè)檢測要求，可以滿足多個(gè)海外市場燈具輸出；

6、它還能自動(dòng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判別安全等級(jí)，準(zhǔn)確找到風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；

圖7 FP3000 閃爍光度計(jì)

伏達(dá)可以輸出多種標(biāo)準(zhǔn)的頻閃測試報(bào)告。如下

根據(jù)如上測試報(bào)告，下面我們來測試一下，以北美市場為例，測試T24要求的CA CEC，采用的是PAM（Percent amplitude modulation，振幅調(diào)制百分比），截止頻率為200Hz的幅度調(diào)制百分比，測試100%和20%波動(dòng)深度。

我們先搭建好測試環(huán)境，燈具連接好，此時(shí)接入的是可控硅調(diào)光燈具，如下圖8，這樣我們可以控制100%和20%調(diào)光深度。

圖8 可控硅調(diào)光燈具接法

我們把光源探頭扣在燈具上，選擇CA CEC標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)擊三角形按鈕，進(jìn)行單次測量。

可以得到如下兩張圖，100%和20%波動(dòng)深度。

圖8 100%調(diào)光深度的頻閃

圖10 20%調(diào)光深度

由上方美國加州能效T24標(biāo)準(zhǔn)可以知道，頻閃100%和20%波動(dòng)深度，PAM(200Hz)的時(shí)候要小于30%，所以對(duì)比圖9和圖10可知，該產(chǎn)品滿足能效要求。