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2021-11-26 09:31:50


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  1. 来自于 https://www.zhihu.com/question/20454315?sort=create 

屏幕和灯光的闪烁让你头晕眼花?自戳双目,还是换个「无频闪」的设备?

找到「无频闪」的东西没?告诉你一个好消息:绝大部分光源都有频闪,只是程度有别。




美国能源部认为:所有光源都有不同程度的频闪,来源:


本文先聊什么是频闪,再说各种灯泡的频闪,接着谈 LED 频闪的原因、测试方法和减少手段,最后总结一番。


什么是频闪?


频闪,有频率的闪烁,光随着时间快速、重复的变化就叫做频闪,直接的感受就是图像跳动、不稳定。




频闪示意,来源:


大部分人可以明显感知 50 或 60 Hz 以下的频闪,当频率达到一定程度,人眼会将闪烁的光看做连续源,这个频率被称作「临界闪烁频率」(CCF)。

CCF 因人而异,同一人在不同状况下也会变化,但大多数人的 CCF 值不超过 100 Hz。

不少人面对 50/60 Hz 以下的频闪会感到很不舒服,部分人在 50 - 100 Hz 之间依然不自在,那么频率要多少才能消除这种影响?

因人而异,有说 160 Hz、200 Hz,也有说 500 Hz,但基本上都认为达到千赫兹(KHz)就没啥问题了。


任何灯泡都有频闪


任何灯泡都有闪烁,只是程度不同。

家庭使用的交流电,供电频率一般为为 50/60 Hz (大家可以观察各种充电器上标注的参数),直接使用交流电的灯泡(如白炽灯),会产生 100/120 Hz 的频闪。



白炽灯在不同供电频率下的闪烁百分比和指数,来源:《Flicker happens But does it have to》 - cree


频闪问题,就算是白炽灯也要按基本法,只是因其「热惯性」,频闪并不明显。

除了「明显」、「不明显」这种摸棱两可的描述外,频闪可以用「Percent Flicker」(也叫做闪烁百分比、波动深度、频闪比例)和 「Flicker Index」 (也叫做闪烁指数、频闪指数)来衡量。




各种灯泡的闪烁百分比和闪烁指数,来源:《LEDs: Fighting Flicker》 -


老式荧光灯的频闪比白炽灯厉害得多,但「电感镇流器」升级为「电子镇流器」之后,驱动频率上升到千赫兹(一般超过 2 KHz),频闪就不再成为问题。




频闪有无影响和风险,与「驱动频率」和「闪烁百分比」都有关,来源:《照明产品的频闪分析及对功能性照明的影响》 - 俞安琪


显示器也会频闪,而且不单是 「 PWM 调光」的「LED 背光」显示器。

一般而言,采用 PWM 调光的显示器,亮度越低,驱动 LED 背光的频率越低,频闪越明显。

(PS:「PWM」,Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)



亮度越低,频闪越明显,来源:《计算机屏幕和眼睛疲劳最新资料》- 艺卓公司


LED 为啥会有频闪?


除去 LED 芯片,LED 灯还剩下一堆电路板和原件,它们的分类和命名方式众多,基本上没个统一标准。

我们用一种简陋但方便的方式来两分:驱动部件和调光部件(或称电路)。




中间那块电路板就是驱动部件,来源:


驱动部件


驱动部件 为 LED 芯片提供合适电流的各种部件的总称,包含交流电转换直流电、降低电压、整流滤波、恒流、恒压等功能。




一种 LED 驱动方案的两分法,来源:《LED驱动电路设计与应用》 - 周志敏、周纪海等


调光部件


调光部件,调节 LED 芯片亮度高低的部件,其实很多情况下调光部件包含在驱动部件中,为了方便起见,我们把它独立出来说。




电流在短时间内开、关、开、关的「PWM 调光」,来源:


坊间常用「 DC(直流)调光」和「 PWM 调光」来区别调光方式,但我有些迷惑,因为除了少数「AC LED」之外,绝大部分家用的 LED 灯泡本来就是直流供电的啊。

所以我觉得,他们想说的可能是「CCR(恒流) 调光」,为了不产生混乱,我们下面还是称之为「DC 调光」。




电流连续、恒定的 「CCR 调光」,来源:


LED 频闪的原因


LED 的频闪,很大程度上不是 LED 芯片本身问题,而是源自驱动和调光部件,常见的频闪原因是:

一,劣质的驱动部件,不能减少「从交流电转为直流电」和「从驱动部件到 LED 芯片」过程中产生的「电压和电流的输出波纹」。

二,劣质的调光部件,或是兼容性差,或是选用了低频的 PWM 调光。

需要提醒大家的是,具备调光功能的 LED 产品才有调光部件,包含部分「可调光的、用于照明的」LED 灯泡和几乎所有 「LED 背光」的显示器。




「是否感到频闪」的调查结果,DC 调光、200 Hz PWM 调光和 100 Hz PWM 调光下,《计算机屏幕和眼睛疲劳最新资料》 - 艺卓公司


怎么测试频闪?


实际上没有专业设备无法检测频闪,坊间流传的风扇(或转盘)和铅笔方法,主观性太强,只能作为简单的参考。




转盘方法,左边为 CCR 调光,右边为PWM 调光,来源:youtube。




铅笔方法,中间的缝隙越明显,频闪越严重,来源:youtube。


怎么降低频闪?


如果是驱动部件的问题,那就增加恒流部件、改进电路设计,以改善调整电流的性能。



多种驱动方式,各有优劣和适用范围,来源:《LED 驱动方式分析及性能比较》 - 巢时斌


如果是调光方式的问题,那就改变调光方式、改进调节部件。

或是采用恒流的「 CCR 调光」,也就是常说的「 DC 调光」。




左为「PWM 调光」,右为「CCR 调光」,来源:《Flicker In LED Luminaires WhitePaper》 -


或是增加「 PWM 调光」的频率,因为采用高频驱动的 LED 灯,产生频闪的比例较小,而且 DC 驱动不一定没有频闪。




采用高频驱动的 LED 灯,产生频闪的比例较小,DC 驱动不一定没有频闪,来源:《Flicker happens But does it have to》 - CREE 公司


或是采用混合调光方式(如:PWM + DC),因为对于可调光的 LED 来说,PWM 和 DC 调光两种模式各有优势。




液晶显示器 PWM 和 DC 调光系统比较,来源:《10种方法缓解所显示器造成的眼睛疲劳》 - 艺卓公司


你可能会想,这不是很简单吗?厂商为啥想不到?朋友们,成本、体积、制造难度都在那摆着呢。


总结


任何光源都有频闪,只是程度有别,频闪是否被感知,因人而异,因方式、状态和环境而异;比方说液晶显示器的刷新频率大部分为 60/70hz,貌似没有给很多人带来困扰。

通常而言,白炽灯、「使用电子镇流器」的荧光灯、「采高品质驱动部件」的 LED 灯泡、「驱动频率较高」的 PWM 调光和 DC 调光的 LED 显示器,频闪较低,一般不会造成问题。

使用「电感镇流器」的荧光灯、「劣质驱动部件」的 LED 灯泡和「驱动频率较低」的 PWM 的 LED 背光,容易让人感知到闪烁,进而产生不适。

除了少数国外机构,大部分评测机构的 LED 评测结果中都没有频闪数据,我只知道一个国外的(),希望能有更多这样的机构。

LED 的频闪主要来自驱动和调光部件,它们的结构比白炽、荧光灯复杂得多,各部件还存在兼容性问题,所以建议不要购买来路可疑、低于常价的 LED 产品,尽量选用正规大厂的灯泡。


主要信息来源


《Proper driver design eliminates LED light strobe flicker》 - ledsmagazine

《Flicker In LED Luminaires WhitePaper》 -

《Flicker in LED Luminaires》 -

《Flicker happens,But does it have to》 - CREE 公司

《10种方法缓解所显示器造成的眼睛疲劳》 - 艺卓公司

《LED 驱动方式分析及性能比较》 - 巢时斌

《LED照明驱动电源与灯具设计》 - 毛兴武

《基于不同驱动条件下白光LED照明频闪问题的研究》 - 杨光

《照明产品的频闪分析及对功能性照明的影响》 - 俞安琪

《LED驱动电路设计与应用》 - 周志敏、周纪海等

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谢邀

写超市里、商场里卖的台灯,不标个”护眼灯"三个字都不好意思上架。

我是败家小能手呀,从市场上购买了,9款不同品牌的台灯。

都标有“护眼”、“护视宝”等字样,价格从80元到500元不等。


在这些“护眼灯”的包装和广告上,最醒目的字样就是“无频闪”


先来回答一下题主问的,什么是“无频闪”?

从专业角度讲,“无频闪”确切的叫法是“不可觉察的频闪”,根据中国质量认证中心对读写作业台灯的“频闪”要求,“波动深度”是衡量台灯“频闪”的标准值。

对这9款护眼灯的波动深度进行了检测,国标要求台灯的波动深度小于3.2%为合格。


结果只有4款台灯属于不可觉察的频闪,其他5款台灯都达不到这个要求。


测试中东恒、Table lamp、冠雅、良亮、视康这些品牌的护眼灯在频闪这个项目上不合格。

而且,即使达到了“不可觉察频闪”这个标准,也不能说它就一定具有“护眼”的功能。

要真正保护视力,大概十几个方面的指标,频闪只是其中的一个指标。

我继续挑选五个比较重要的指标,对这9款护眼灯做个检测。

(既然买了那么多,那就听我慢慢扯完吧…)

【照度均匀性测试】

如果一个台灯,发光非常不均匀。在阅读的时候,有的地方暗有的地方亮,你长时间去使用的话,就容易造成一个视觉疲劳。

实验室的桌面上,有很多光学探测器,摆成了一个扇形。台灯的垂直光照正好落在圆心上。这些光学探测器能检测出台灯的光照是否均匀。 台灯的照度均匀性,数值小于3为合格。结果符合标准的只有一款台灯。 【显色指数 色温等指数测试】


这台大型检测仪器叫作光度积分球,它可以测出台灯的显色指数、色温等指数。

显色指数差,说明台灯还原颜色的能力差,颜色就会失真。9款台灯中又有5款台灯没能符合要求。 再来看看台灯的色温情况。台灯的色温要求大不于4000k。结果,只有2款台灯符合要求。


最高色温已经达到6400k,这意味着台灯的色温,已经接近日光色的色温,晚上去使用它的时候,就会非常不舒服。


现在的台灯多数是LED和荧光灯,很多人会担心紫外线和蓝光的危害。

最后,我对9款台灯的紫外线和蓝光危害进行检测。



这项检测,9款台灯全部合格。

总结9款“护眼灯”5项指标的检测结果:全部合格的一款也没有,4项合格的也只有1款。所以合格率是非常低的。


所谓的“护眼灯”其实只是商家炒作的一个概念。要想保护孩子的视力,不如实实在在挑选一款普通台灯,可以从光源、颜色、亮度这三个方面来衡量。


把台灯照到桌面上,看看照明的区域是不是足够大。假如台灯就照到一个区域,显然是不符合我们国家标准。再看看光源,如果是一点并看起来是非常刺眼的也不好。光源面比较大的,相对放光芒比较柔和比较均匀。


除了光源不要过度集中刺眼外,台灯的亮度最好控制在300-500流明,比如台灯距离桌面60厘米的高度,就挑选60瓦亮度的灯泡。另外,台灯一般晚上用,所以尽量选择偏暖,接近白炽灯的光线。

现在,LED台灯非常风靡。如果选择LED的台灯,一定要选有灯罩的。直接照出来的话,台灯它的炫光包括反射炫光是比较严重的。目前大部分台灯,它led都经过光学灯罩漫射散射,所以它出来的光可以做的比较均匀。


最后,给大家提个醒:尽量选购有中国质量认证中心(CQC)认证的台灯。另外,开台灯的时候,最好把房间的大灯也打开,避免周边环境太暗。不然,人眼睛瞳孔需要不断地调节来适应亮暗的环境变化,造成视觉疲劳。

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