标签: 频闪

  很多人在纠结哪一种灯能够更好地保护视力，尤其是家长，需要给孩子购买护眼灯，厂家都打着护眼的旗号，但是众说纷纭，各相关人士也各执一词，有的说荧光灯好，有的说LED好，下面我们就详细了解到底哪一种灯好。   首先要声明的是标准，在照明工具中，只有两种有效基准，一个是太阳光，一个是标准黑体辐射（5500K~6000K太阳表面温度），单纯从光谱上说，两者差不多，区别就是太阳光进入大气以后会有一部分被吸收。   那么，在本文中，对眼睛最好的的照明用具，个人认为需要遵循两点，第一：光谱连续，且接近太阳光谱；第二：不闪。   之所以是这两点，是因为人类在数十万年的进化过程中一直以太阳光作为唯一照明光源，近数千年才使用火把照明，既然人的视力是依赖于太阳光进化而来，那么评测一个光源对人的视力是否有益，也取决于光源是否能够贴近太阳光的特性。如果光谱中缺失部分光谱，会导致颜色缺失，长时间使用，必然会导致人眼睛中针对此光谱的视觉细胞退化。笑傲江湖中一个桥段就是将任教主从湖底救出时必须带着黑布，因为长时间生活在暗环境中，眼睛适应了低亮度环境而退化，如果直接看太阳光就会致盲。   除了光谱以外，对于频闪大家没有定论，虽然人眼分辨能力只有平均0.17s，但不闪烁肯定优于高频闪烁，更优于低频闪烁，这样的说法应该大家都会接受。   那么先来介绍一下标准光谱：   下图是电磁波按照波长的大概分类，人类能看见的就是中间一小部分可见光线。这其中比较实用的几个波段，例如260nm附近的紫外光能促使人体产生维生素D，多晒太阳有益身心；远红外8um~14um区间是人体吸收率最高的波段，红外理疗就是这个原理。       下图是标准黑体辐射光谱。从图中可以，随着温度的增加，光谱会向紫光方向移动，5500K基本接近于标准的太阳光谱，主要能量集中在可见光部分；而如果温度越低，则向红外方向移动。这就是为什么打铁时开始铁是红光，温度越高约接近于白色。火焰温度最高在2000K左右，所以烤火的时候会觉得人红光满面，因为主要光谱偏红，而且离得很远也能感觉脸上烤的热乎乎的，就是红外辐射的作用。     下图是太阳光辐射光谱。由于穿过大气层时候不同气体对一些波段有吸收作用，所以实际出现的光谱曲线并不是标准的黑体曲线，有部分衰减的尖峰（虚线是大气层外的光谱）。而我们所用到的光源不会出现这些衰减。     在标准光谱基础上我们简单介绍显色指数的概念，CIE（国际照明委员会）针对照明设备的显色能力与标准光（太阳光/钨丝灯）物体颜色的对比，以判断光源对物体的显色能力。有以下颜色分类：   CIE 序号(i) 对应颜色 CIE 序号(i)    对应颜色 CIE 序号(i) 对应颜色 1 亮灰红色 2 暗灰红色 3 浓黄绿色 4 浅黄～绿色 5 亮的浅蓝～绿色 6 浅蓝色 7 浅紫色 8 亮浅红～紫色 9 浓红色 10 浓黄色 11 浓绿色 12 浓蓝色 13 亮的浅黄～粉红色 14 中等程度橄榄绿色 15 东方女性肤色   一般显色指数是上表中R1-R8 的平均值，用Ra表示。R9到R14用来表示特殊显色指数。CRI所标明的数值是R1-R14的平均值。对于照明工具，要求显色指数平均值大于等于85，单个值大于等于85。   下面我们就一一列举不同的照明工具其显色光谱。   一、荧光灯光谱   由于荧光灯是汞电离激发紫外线后轰击荧光粉发光，因此光谱中有很强的紫外成分，照明时人脸偏蓝，有眼袋的感觉；且光谱离散，显色效果与荧光粉质量直接相关。无极灯光谱、紫外LED激发三色荧光粉光谱类似。     色温= 6804，Ra=80.4（R1 =90，R2 =85，R3 =58，R4 =84，R5 =83，R6 =75，R7 =87，R8 =82，R9 =32，R10=43，R11=73， R12=58，R13=88，R14=73，R15=92）   二、白炽灯/卤素灯光谱   由于是热辐射发光，所以光谱连续，显色指数最高。实际上就是标准黑体辐射光谱中3000K温度时可见光部分的光谱，但是由于发热温度低，大部分能量用于发热，红外辐射部分比例较大，所以光效不高。   但是由于材料耐温问题，无法进一步提升光效，目前正在逐步被淘汰。   色温=2855，Ra=100（R1 =100，R2 =100，R3 =100，R4 =100，R5 =100，R6 =100，R7 =100，R8 =100，R9 =100，R10=100， R11=100，R12=100，R13=100，R14=100，R15=100）   三、LED灯光谱（蓝光LED激发红绿荧光粉）   不同的荧光粉比例会产生不同的显色效果。会在下图的光谱中减少或者增加某些光的比例，但是整体形势类似。显色指数可以调制，也可以使用不同的灯珠混合使用，以改善显色效果，这是LED特殊的地方。   色温=3845，Ra=89.0（R1 =92，R2 =97，R3 =95，R4 =82，R5 =89，R6 =92，R7 =86，R8 =78，R9 =57，R10=93，R11=78， R12=68，R13=96，R14=99，R15=92）   综上所述：   在颜色方面，白炽灯LED荧光灯。其实弧光灯显色更好，更接近于太阳光，但是由于使用不便，发热严重，多用于摄影等窄领域。   下面我们再讨论频闪的问题：   光源的光通量周期性变化引起视觉疲劳或者错觉的现象，称为频闪效应，也就是直白的感觉——灯闪。判断依据依照光通量峰峰值/（平均光通量的2倍）之间比例，称为波动深度。当波动深度25%时，人眼的不适会明显降低。   类型 频率Hz 波动深度% 白炽灯 50 5~15 荧光灯管 50 55 荧光灯 20~35K 20~30 40~50K 10~15 80K 3   一、白炽灯   早期的白炽灯由于功率小，灯丝散热快，所以存在很明显的频闪，也就是当手在等下面晃动的时候，能够看到不连续的影子。   而随着技术的发展，白炽灯（例如浴霸）灯丝由最初的直线形势而优化成弹簧的螺旋状，大大增加了热惰性，虽然供电的时候仍然是100Hz（电是50Hz）的发光强度变化，但是在交流电0电势位置灯丝温度不会明显下降，仍然很好的发光，所以不会出现频闪。   此时用仪器可以测出有光强的变化，但是并不会出现中断，手晃动影子是连续的。   二、荧光灯       荧光灯驱动方式也有新旧之分，传统荧光灯管照明频率是100Hz，由于荧光粉的余辉效应短于发光间隙，所以还是有比较明显的频闪。   新式荧光灯，例如紧凑型荧光灯，使用电子镇流器，频率可以达到30~60KHz，再由于余辉效应的存在，人眼无法分辨是否有光强的变化。不过，这时候就考验厂家的设计，频率越高，则效果越好，中山的部分商家采用廉价的三极管驱动，频率做不高，效果就差，当然价格也便宜。   使用不同的荧光灯粉，效果也不同，普通卤粉余辉时间长于高效卤粉,而三基色稀土荧光粉的余辉时间和发光效率、显色指数则明显优于卤粉,因此降低荧光灯频闪效应的有效措施之一是选用稀土荧光粉。但是价格明显增加，驱动方式和灯管是荧光灯价格分档的主要原因。   但对于可调式荧光灯来说，低亮度时候还是会出现频闪问题。   而无极灯工作频率更高，在2.65MHz，更不易频闪。   三、LED   LED是一种新型的直流照明产品，其优势就是在于可以持续通过直流电而连续发光，因此，单纯使用直流LED不存在频闪问题。   但现在主流的灯具设计多采用恒流模式，而LED光强跟电流值直接相关，根据设计的不同，如果电流峰峰值较大，时间间隔较长，还是会造成一定的频闪。这直接取决于设计参数是否合理。   交流LED存在频闪问题，原因同老式的荧光灯。   在LED调光电路中，低亮度时同样会出现频闪问题。   综上所述：       三种目前比较主流的照明工具，如果不采用调光设计，基本上不会出现频闪问题，而最好的是直流恒流驱动LED。   结论：   在不考虑经济成本、发光效率等其它因素，仅仅考虑护眼的问题，那么白炽灯LED荧光灯。这其实可以从某些特殊行业的照明可以看出选择，在机床加工中只允许使用白炽灯，而禁止使用荧光灯管，就因为白炽灯的显色效果好，且不会频闪，长时间使用不是使眼睛疲劳或者显色错觉。   但是选择LED是一个很鸡肋的选择，其显色特性、波动深度等厂家不会标注，所以普通的消费者不一定会直观的选择到比较好的LED灯具。   所以，保护眼睛，首选就是白炽灯，尽量不要选择荧光灯，更不能选老式灯管，慎选LED。   选择的时候附加条件就是光强，安全问题、光衰等，这又是另外的话题。