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区别LED闪烁与频闪 而频闪的光有哪些生物危害

2016-05-25 09:40:34   来源:   评论:0 点击:

随着科技的持续发展,目前已经商业化的照明产品从第一代的白炽灯;第二代的荧光灯、卤灯;第三代的高强度气体放电灯以及当下主流的第四代的发光二极管(led)。照明灯具的光效越来越高,一直朝着节能环保的方向发展。然而不可否认,电光源的发展也带来了许多新的问题,除了对环境、能源等影响外,人工照明环境对人类健康所带来的影响也同样不容忽视。现在人们不仅只关注照明的物理性能效果,同时也很重视照明的光生物安全。而目前商业化的电光源照明产品大多数都是通过交流驱动的,灯具的频闪效应对人体健康产生的影响已成为各种照明产品需要重点解决的问题。

读写作业台灯是人们日常进行学习、工作和电脑作业的加强照明,由于使用的时间长,已成为与人类日常活动接触最为密切的照明产品之一。况且在使用的人群中还包括大量处在青春发育期的青少年,读写作业台灯的频闪效应也是诱发青少年近视眼的一个重要因素,所以近年来市面上出现了“无频闪”的“护眼台灯”。由于‘护眼台灯”未经过严格的科学论证和公正的第三方检测,而市面上用来验证频闪的旋转陀螺方法非常粗略,无法获得量化的准确结果,所以这种‘护眼台灯”的叫法是不科学的。

综上所述,研究读写作业台灯的频闪效应对于深人理解频闪机理,降低读写台灯照明对人体的不良影响,营造一个高效环保、安全可靠、有益于人们工作和生活的照明环境有着非常重要的意义。

闪烁与频闪

北美照明学会(IESNA)出版的第九版照明手册中对闪烁的定义是:光源强度的快速变化。对于照明类产品,无论是以前的传统光源还是当下的LED灯具,只要是在交流的驱动下工作都会产生闪烁。对闪烁程度的表征主要是考虑交流的频率,光源发出光的持续性和观察条件。闪烁对在观察范围内的移动物有显著的作用,在闪烁的照明下物体可能会出现离散的状态而不是连续的,这种效应称为频闪效应。频闪效应的级别取决于闪烁的速度和幅度,以及物体运动的速率和观察状态。

IESNA的照明专家已经提出用闪烁百分比和闪烁指数来表征照明的频闪特性,两者的计算方法如图1所示。

比较两种度量方法的差异在于:闪烁百分比只是峰值-峰值的比例;而闪烁指数能很好地阐述输出波形间的差异,数学表征上也更加精确,但是较少的人知道闪烁指数,并且照明文献中也很少发现有人进行研究,部分原因可能是因为闪烁指数需要复杂的数学积分和对相关波形的精确采集。有鉴于此,目前通用的频闪评价参数选择闪烁百分比也叫波动深度。波动深度是在周期性的光输出波形中,一个周期内的最大值和最小值之差占光输出最大值和最小值之和的比例,以百分比表示。

关于闪烁和频闪,我国还没有出版相关的标准,仅仅在CQC自愿认证技术规范《视觉作业台灯认证技术规范》中考虑了闪烁的要求。而对于频闪的度量方法,国际上也是存在争议的,没有统一的一个行之有效的定量分析方法,目前波动深度概念的提出已经是研究频闪的一大跨步。美国IEEE发布了IEEEPAR1789《LED照明闪烁的潜在健康影响(草案)》中采用了波动深度对频闪效应进行考核。

频闪的光生物危害

光对人体健康的危害影响是一个长期作用、慢性累积的过程,世界上发达国家很早就开始了相关的研究。根据光的闪烁频率、光强变化幅度等不同因素,光对人体的危害程度也不相同。目前研究的结果发现,频闪效应导致人体的不良生理反应包括:

(1)头痛和眼疲劳

Wilkins博士等人发现办公室人员用高频电子镇流器灯具比用50Hz电感镇流器荧光灯照明产生头痛的人数下降两倍叭根据美国国家头痛基金会的报告|5|:“许多偏头痛患者对光非常敏感,如亮光并且闪烁,则更容易引起偏头痛。慢速闪烁通常比快速闪烁更容易引起偏头痛”。“一些荧光灯照明或者从电视机或电影屏幕的闪烁也有类似的影响”。

(2)光敏性癫痫病

对光敏感的人群在3-70HZ范围内的可见光调制下即使短时间接触也会发作癫痫,这大概会影响到1/4000的年龄在5-24岁人群,通常是在青春期左右开始发作,并且有75%的人群会终生对光敏感。

(3)视力下降

Veitch和McColl于1995年发现:和高频电子镇流器相比,100-120Hz调制的电感镇流器荧光灯系统会降低群体的平均视力。这样的情况经常发生在纸质阅读和电脑屏幕的文本阅读中。

(4)注意力分散

人眼视场的周围对频闪更加敏感,例如频闪不停的信号灯或者汽车尾灯产生的快速调制会吸引司机一直盯着看。而提前将眼睛移开可能会对司机或者在驾驶道路上的人和物有危险。与运行中的机器结合的频闪光源会产生开合效应,对人产生的伤害,会导致显著不同的移动和停止速度。十年前在行业中就已经鉴别出来这种危害n。

(5)自闭症

有自闭症的儿童尤其对环境的改变很敏感,而照明中的频闪则增加了这种行为的反复发作,美国的儿童患自闭症的比例大概是1/110。

人体暴露在有频闪的照明环境中,较容易产生不良反应的条件有:接触时间长、视网膜接受刺激面积大、视场定位靠中心、闪光亮度高、与环境亮度对比度高、闪光颜色呈深红色。

评价频闪的波动深度与频率的关系如图2所示,图2中无影响区域用绿色表示,低风险区域用橙色表示。低风险区域的上限是波动深度线,小于闪烁频率的0.08倍,相当于无影响边缘的2.5倍。


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