中心議題:
- 分析頻閃、頻閃效應(yīng)產(chǎn)生的技術(shù)機(jī)理、危害性表現(xiàn)
- 提出改進(jìn)技術(shù)對策并作總結(jié)
解決方案:
- 電光源的頻閃效應(yīng)給人類造成3方面的嚴(yán)重危害
- 通過科學(xué)的照明工程設(shè)計(jì),選擇使用性能優(yōu)越的照明燈具,消除頻閃效應(yīng)
電光源在給人類帶來光明的同時,也由于電光源的頻閃,給人類帶來了新的危害,即頻閃效應(yīng)。
頻閃效應(yīng)指的是兩個概念。一是頻閃:即電光源光通量波動的深度,波動深度越大,頻閃深度越大。二是頻閃效應(yīng):即電光源頻閃在人視覺上產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)。頻閃深度越大,負(fù)效應(yīng)越大,危害越嚴(yán)重。頻閃與頻閃效應(yīng),跟電光源種類,及其技術(shù)性能具有直接的關(guān)系。不同種類與不同技術(shù)性能的電光源,其頻閃與頻閃效應(yīng)程度也不同。
正確認(rèn)識,電光源頻閃與頻閃效應(yīng)的危害性,科學(xué)把握改進(jìn)技術(shù)措施。對構(gòu)建明亮、舒適的綠色照明環(huán)境,具有科學(xué)的重要意義。
常用電光源的頻閃深度
當(dāng)前,在生產(chǎn)領(lǐng)域、日常生活中。應(yīng)用最廣泛的電光源,主要有白熾燈、高壓汞(鈉)燈、直管型(電感式)日光燈。現(xiàn)將上述幾種電光源的頻閃深度列表如下:
白熾燈 高壓汞(鈉)燈 直管型日光燈
(配電感鎮(zhèn)流器)
頻閃深度 50% 65% 55%
頻閃頻率 100Hz 100Hz 100Hz
由于電網(wǎng)電壓波動影響,上表中的頻閃深度,實(shí)際還會加大10%~20%。
頻閃效應(yīng)的危害性
電光源的頻閃效應(yīng),給人類生產(chǎn)、日常生活、身心健康造成了不可彌補(bǔ)的嚴(yán)重危害。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
引發(fā)工傷事故:在電光源的頻閃頻率,與運(yùn)動(旋轉(zhuǎn))物體的速度(轉(zhuǎn)速)成整倍數(shù)關(guān)系時。運(yùn)動(旋轉(zhuǎn))物體的運(yùn)動(旋轉(zhuǎn))狀態(tài),就會產(chǎn)生靜止、倒轉(zhuǎn)、運(yùn)動(旋轉(zhuǎn))速度緩慢,以及上述三種狀態(tài)周期性重復(fù)的錯誤視覺,引發(fā)工傷事故。
例如,制衣行業(yè)的縫紉機(jī)操作工,將高速上下運(yùn)動的針頭,錯覺為靜止?fàn)顟B(tài),不慎將手指扎傷。
例如,機(jī)加工行業(yè)機(jī)床操作工,對正向旋轉(zhuǎn)的車刀,錯覺為倒轉(zhuǎn)。而進(jìn)行緊急換向操作,損壞工件、刀具,甚者造成人員傷亡。
例如,在機(jī)械行業(yè)中,吊車操作工,對吊車與吊勾的運(yùn)動狀態(tài)產(chǎn)生運(yùn)動速度緩慢,瞬間靜止等錯誤視覺。產(chǎn)生定位困難,造成操作失誤,引發(fā)事故。
例如,在機(jī)械行業(yè)中,生產(chǎn)操作人員對生產(chǎn)設(shè)備的飛輪、皮帶輪的轉(zhuǎn)速。產(chǎn)生轉(zhuǎn)動緩慢、倒轉(zhuǎn)等錯誤視覺。導(dǎo)致誤操作,引發(fā)事故。
造成生產(chǎn)效率低下:頻閃效應(yīng)會引發(fā)視覺疲勞、偏頭痛。特別是機(jī)械行業(yè)采用高壓汞(鈉)燈,和輕工、食品、印刷、電子、紡織等行業(yè),普遍采用直管型(電感式)日光燈的照明場合尤為明顯。例如,流水線上的插件操作工,容易因視覺疲勞、眼花,引起偏頭痛。產(chǎn)生定位困難情形,生產(chǎn)效率低下。
對成長中的青少年傷害眼睛,形成近視。在我國 80年代以后,直管型(電感式)日光燈,普遍應(yīng)用于家庭、學(xué)校、圖書館等,成長中的中小學(xué)生受害極大,視力下降明顯,近視眼顯著增多。
產(chǎn)生頻閃的技術(shù)機(jī)理分析
電光源產(chǎn)生頻閃的技術(shù)機(jī)理,既有供電電源的因素,也有電光源技術(shù)性能落后的因素,以及照明設(shè)計(jì)不合理的因素等等。并且是諸多因素綜合作用的結(jié)果,技術(shù)機(jī)理比較復(fù)雜。限于篇幅,本文僅就從常用電光源技術(shù)性能的角度,進(jìn)行概括性技術(shù)分析。
電光源供電電源頻率低。白熾燈、高壓汞(鈉)燈、直管型(電感式)日光燈。在現(xiàn)階段, 絕大多數(shù)由50Hz工頻正弦交流電,直接向電光源的發(fā)光體供電。 其頻閃頻率為50Hz *2=100Hz,并且呈正弦波規(guī)律波動。
電光源供電電壓波動大。 我國現(xiàn)階段工頻交流電源, 瞬時電壓值波動幅度在10%~20%之間,大大加重了頻率為100Hz,呈正弦波規(guī)律波動的頻閃深度。
電光源技術(shù)性能落后。白熾燈為燈絲直接加熱發(fā)光的熱輻射性光源,發(fā)光體的發(fā)光功率,必然隨供電電源的頻率,呈正弦波規(guī)律波動。高壓汞(鈉)燈,直管型(電感式)日光燈,雖然是氣體放電發(fā)光的電光源。但由于其啟動與點(diǎn)燃均采用電感式鎮(zhèn)流器(不具備 AC-DC-AC變頻功能)。所以,氣體放電發(fā)光體的放電功率,必然隨供電電源的頻率,呈正弦波規(guī)律波動。
頻閃效應(yīng)的改進(jìn)對策
改進(jìn)電光源頻閃的根本技術(shù)對策,是提高驅(qū)動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅(qū)動電功率頻率,使其達(dá)到 40KHz以上。從宏觀技術(shù)角度上講,提高驅(qū)動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅(qū)動電功率頻率的措施很多,但在現(xiàn)階段,有些技術(shù)措施根本不可能實(shí)現(xiàn),或?qū)崿F(xiàn)成本較高。最為可能、最為經(jīng)濟(jì),也是最為有效的途徑,是選擇具有交流-直流-交流(AC-DC-AC)頻率變換功能的新型電光源。
綜合考慮,電光源應(yīng)用環(huán)境、光通亮(亮度)、顯色性能、頻閃效應(yīng)、節(jié)能效果、性能價格比、照明質(zhì)量等等因素。本文選擇具有交流-直流-交流( AC-DC-AC)頻率變換功能的新型電光源。華貝爾三基色高頻率大功率工業(yè)專用節(jié)能燈(簡稱高頻率節(jié)能燈)。再通過科學(xué)的照明工程設(shè)計(jì),輔之選擇使用性能優(yōu)越的照明燈具。就能消除頻閃效應(yīng),構(gòu)建明亮、舒適的綠色照明環(huán)境。
高頻率節(jié)能燈的基本原理,是采用具有交流-直流-交流( AC-DC-AC)頻率變換功能的全電子鎮(zhèn)流器。將50Hz、220V工頻交流電,整流變成平滑的直流電,經(jīng)變頻振蕩器將直流變換成40KHz以上的高頻交流電。加在三基色熒光燈管上,驅(qū)動熒光燈管放電發(fā)光。因驅(qū)動電功率頻率高、波動小,熒光燈管的頻閃深度小于5%,沒有頻閃效應(yīng)。
經(jīng)科學(xué)計(jì)算,實(shí)驗(yàn)證明:驅(qū)動熒光燈管放電發(fā)光的電功率頻率,應(yīng)在 40KHz-80KHz之間。幷且,在此范圍之內(nèi)頻率越高,熒光燈管的頻閃深度越小,頻閃效應(yīng)越小,危害牲越小。
需特別說明的是,市場上正在銷售的普通節(jié)能燈,其電子鎮(zhèn)流器的變換頻率,并不全是在 40KHz以上。有的劣質(zhì)普通節(jié)能燈,變換頻率僅在20KHz左右,甚者低至17KHz以下。仍然會產(chǎn)生2O-3O%的頻閃深度,仍然存在嚴(yán)重的頻閃效應(yīng)危害。
結(jié)論
采用三基色高頻率大功率工業(yè)專用節(jié)能燈,電子鎮(zhèn)流器具有交流-直流-交流( AC-DC-AC)頻率變換功能。在變換頻率能夠達(dá)到4OKHz以上時,頻閃深度可降至5%以下,即可消除頻閃效應(yīng)的危害性。并且能夠提高熒光燈管的發(fā)光效率,降低電耗,提高亮度。是構(gòu)建明亮、舒適綠色照明環(huán)境的理想光源。
青島華貝爾微電子工作室高頻光源事業(yè)部,是專業(yè)從事三基色高頻率大功率工業(yè)專用節(jié)能燈,高頻率電子鎮(zhèn)流器的高技術(shù)企業(yè)。所生產(chǎn)的華貝爾系列三基色高頻率大功率工業(yè)專用節(jié)能燈,采用的電子鎮(zhèn)流器,交流-直流-交流( AC-DC-AC)變換頻率,高達(dá)46KHz以上。光效高,亮度高,故障率低、壽命長。顯色性高,無頻閃效應(yīng)危害。