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論電光源頻閃效應的危害性改進對策

發(fā)布時間:2008-10-31 來源:照明技術網

中心議題:

  • 分析頻閃、頻閃效應產生的技術機理、危害性表現
  • 提出改進技術對策并作總結

解決方案:

  • 電光源的頻閃效應給人類造成3方面的嚴重危害
  • 通過科學的照明工程設計,選擇使用性能優(yōu)越的照明燈具,消除頻閃效應

 

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。
 
頻閃效應指的是兩個概念。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:即電光源頻閃在人視覺上產生的負效應。頻閃深度越大,負效應越大,危害越嚴重。頻閃與頻閃效應,跟電光源種類,及其技術性能具有直接的關系。不同種類與不同技術性能的電光源,其頻閃與頻閃效應程度也不同。

正確認識,電光源頻閃與頻閃效應的危害性,科學把握改進技術措施。對構建明亮、舒適的綠色照明環(huán)境,具有科學的重要意義。

常用電光源的頻閃深度
當前,在生產領域、日常生活中。應用最廣泛的電光源,主要有白熾燈、高壓汞(鈉)燈、直管型(電感式)日光燈?,F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

由于電網電壓波動影響,上表中的頻閃深度,實際還會加大10%~20%。

頻閃效應的危害性
電光源的頻閃效應,給人類生產、日常生活、身心健康造成了不可彌補的嚴重危害。主要表現在以下幾個方面:
引發(fā)工傷事故:在電光源的頻閃頻率,與運動(旋轉)物體的速度(轉速)成整倍數關系時。運動(旋轉)物體的運動(旋轉)狀態(tài),就會產生靜止、倒轉、運動(旋轉)速度緩慢,以及上述三種狀態(tài)周期性重復的錯誤視覺,引發(fā)工傷事故。

例如,制衣行業(yè)的縫紉機操作工,將高速上下運動的針頭,錯覺為靜止狀態(tài),不慎將手指扎傷。

例如,機加工行業(yè)機床操作工,對正向旋轉的車刀,錯覺為倒轉。而進行緊急換向操作,損壞工件、刀具,甚者造成人員傷亡。

例如,在機械行業(yè)中,吊車操作工,對吊車與吊勾的運動狀態(tài)產生運動速度緩慢,瞬間靜止等錯誤視覺。產生定位困難,造成操作失誤,引發(fā)事故。

例如,在機械行業(yè)中,生產操作人員對生產設備的飛輪、皮帶輪的轉速。產生轉動緩慢、倒轉等錯誤視覺。導致誤操作,引發(fā)事故。

造成生產效率低下:頻閃效應會引發(fā)視覺疲勞、偏頭痛。特別是機械行業(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。產生定位困難情形,生產效率低下。

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,普遍應用于家庭、學校、圖書館等,成長中的中小學生受害極大,視力下降明顯,近視眼顯著增多。

產生頻閃的技術機理分析
電光源產生頻閃的技術機理,既有供電電源的因素,也有電光源技術性能落后的因素,以及照明設計不合理的因素等等。并且是諸多因素綜合作用的結果,技術機理比較復雜。限于篇幅,本文僅就從常用電光源技術性能的角度,進行概括性技術分析。

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。在現階段, 絕大多數由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。

頻閃效應的改進對策
改進電光源頻閃的根本技術對策,是提高驅動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅動電功率頻率,使其達到 40KHz以上。從宏觀技術角度上講,提高驅動電光源發(fā)光體發(fā)光的驅動電功率頻率的措施很多,但在現階段,有些技術措施根本不可能實現,或實現成本較高。最為可能、最為經濟,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,電光源應用環(huán)境、光通亮(亮度)、顯色性能、頻閃效應、節(jié)能效果、性能價格比、照明質量等等因素。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)。再通過科學的照明工程設計,輔之選擇使用性能優(yōu)越的照明燈具。就能消除頻閃效應,構建明亮、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,驅動熒光燈管放電發(fā)光。因驅動電功率頻率高、波動小,熒光燈管的頻閃深度小于5%,沒有頻閃效應。

經科學計算,實驗證明:驅動熒光燈管放電發(fā)光的電功率頻率,應在 40KHz-80KHz之間。幷且,在此范圍之內頻率越高,熒光燈管的頻閃深度越小,頻閃效應越小,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。仍然會產生2O-3O%的頻閃深度,仍然存在嚴重的頻閃效應危害。

結論
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。在變換頻率能夠達到4OKHz以上時,頻閃深度可降至5%以下,即可消除頻閃效應的危害性。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)流器的高技術企業(yè)。所生產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,無頻閃效應危害。

 

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