荧光灯频闪产生原理及危害

浅论荧光灯频闪产生的原理及危害

摘要：随着科学技术的不但进步，在荧光灯的应用上越来越广泛，同时也滋生一些频闪的危害性，尤其是对机理的处理技术上要求更为突出。电光源在给人类带来光明的同时,也由于电光源的频闪,给人类带来了新的危害,即频闪效应。文仅从正确认识频闪效应的危害牲和科学选用新型光源、构建明亮舒适的绿色照明环境的角度,对频闪、频闪效应产生的技术机理、危害性表现,进行简要的分析,提出改进技术对策。

关键词：荧光灯；频闪；原理；危害

荧光灯频闪会造成一定的危害，在原理的处理上，可以通过对深层次的原因分析，从电光源光通量的波动程度来分析，在深度的掌握上，可以实现对技术的整体认知，尤其是频闪效应跟电光源种类,及其技术性能具有直接的关系，不同种类与不同技术性能的电光源,其频闪与频闪效应程度也不同。

一、简述荧光灯频闪产生的危害性

1、眼睛伤害的具体表现。眼睛在光强不断变化的有频闪的光源下工作学习，视觉系统需要不断地调节眼球瞳孔的大小来保证视网膜光照度的稳定性和成像的清晰度，这将使瞳孔括约肌因过度使用而疲劳，从而对眼球的光学系统部分造成损伤。其次，因瞳孔括约肌的调节频率跟不上光强闪烁的速度，因而到达视网膜的光强必然有一定的波动。在这种有频闪的光源下工作学习，轻者产生眼疲劳，酸痛，重则造成视觉系统的损伤。尤其是学生上课的教室，其照明

普遍采用日光灯，对日光灯的闪烁现象就更应引起我们的重视。

2、错觉产生的巨大影响。产生错觉在工厂，这种频闪效应的危害也十分严重，会使人产生错觉。比如，会把正常高速转动的物体看成慢转甚至反转，把高速飞行的球看成是断续的。如在有转动物体的车间。在电光源的频闪频率,与运动(旋转)物体的速度(转速)成整倍数关系时。运动(旋转)物体的运动(旋转)状态,就会产生静止、倒转、运动(旋转)速度缓慢,以及上述三种状态周期性重复的错误视觉,引发工伤事故。例如,制衣行业的缝纫机操作工,将高速上下运动的针头,错觉为静止状态,不慎将手指扎伤；机加工行业机床操作工,对正向旋转的车刀,错觉为倒转。而进行紧急换向操作,损坏工件、刀具,甚者造成人员伤亡。

3、生产效率的低下。频闪效应会引发视觉疲劳、偏头痛。特别是机械行业采用高压汞(钠)灯,和轻工、食品、印刷、电子、纺织等行业,普遍采用直管型(电感式)日光灯的照明场合尤为明显。例如,流水线上的插件操作工,容易因视觉疲劳、眼花,引起偏头痛。产生定位困难情形,生产效率低下[1]。

二、阐述频闪产生的原理

1、电光源供电电源频率低。白炽灯、高压汞(钠)灯、直管型(电感式)日光灯。在现阶段, 绝大多数由50hz工频正弦交流电,直接向电光源的发光体供电。其频闪频率为50hｚ*2＝100hｚ,并且呈正弦波规律波动。

2、电光源供电电压波动大。我国现阶段工频交流电源, 瞬时电

压值波动幅度在10%-20%之间,大大加重了频率为100hｚ,呈正弦波规律波动的频闪深度。

3、电光源技术性能落后。白炽灯为灯丝直接加热发光的热辐射性光源,发光体的发光功率,必然随供电电源的频率,呈正弦波规律波动。高压汞(钠)灯,直管型(电感式)日光灯,虽然是气体放电发光的电光源。但由于其启动与点燃均采用电感式镇流器(不具备

ac-dc-ac变频功能)。所以,气体放电发光体的放电功率,必然随供电电源的频率,呈正弦波规律波动[2]。

4、工作原理把控。当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光[3]。

三、探讨防止频闪产生危害的对策

1、提高驱动电光源。改进电光源频闪的根本技术对策,是提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率,使其达到40khz以上。从宏观技术角度上讲,提高驱动电光源发光体发光的驱动电功率频率的措施很多,但在现阶段,有些技术措施根本不可能实现,或实现成本较高[4]。最为可能、最为经济，也是最为有效的途径,是选择具有交流－直流－交流(ac-dc-ac)频率变换功能的新型电光源。

2、应用环境的整体感知。在减少危害性方面，通过综合考虑各种参数的应用，尤其是从电光源的应用环境着手，充分考虑个性综合要素。综合考虑电光源应用环境、光通亮(亮度)、显色性能、频闪效应、节能效果、性能价格比、照明质量等等因素[5]。本文选择具有交流－直流－交流( ac-dc-ac)频率变换功能的新型电光源。通过科学的照明工程设计,辅之选择使用性能优越的照明灯具。就能消除频闪效应,构建明亮、舒适的绿色照明环境。

3、电功频率的控制技巧。高频率节能灯的基本原理,是采用具有交流－直流－交流( ac-dc-ac)频率变换功能的全电子镇流器[6]。将50hz、220v工频交流电,整流变成平滑的直流电,经变频振荡器将直流变换成40khz以上的高频交流电。加在三基色荧光灯管上,驱动荧光灯管放电发光。因驱动电功率频率高、波动小,荧光灯管的频闪深度小于5%,没有频闪效应。驱动荧光灯管放电发光的电功率频率,应在 40khz-80khz之间[7]。在此范围之内频率越高，荧光灯管的频闪深度越小，频闪效应越小，危害牲越小。

四、总结

通过对荧光灯频闪产生的原理及危害的理论探讨和实践研究，在功率的整体把握上，尤其是电子变换频率的处理能力，维持在40khz 以上，降低频闪的深度，从而有效减少频闪的危害性，更好服务现代经济社会发展的需求，提高荧光灯管的发光效率，降低电耗，构建明亮、舒适绿色照明环境。

【参考文献】

[1]赵勇;减轻日光灯频闪效应危害的方法;农业知识;2007年第34期

[2]刘红梅;日光灯法测异步电动机的转差率;新课程(中);2011年第06期

[3]徐龙坤;两种日光灯低温低压启动;节能电路电器;1997年第05期

[4]叶荣南;从光学的角度看led[a];2007年中国（厦门）led照明与装饰论坛暨城市夜景建设研讨会论文集[c];2007

[5]曹帆;房媛;邹念育;调光脉冲占空比对led灯具光性能的影响

[a];海峡两岸第十八届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集

[c];2011

[6]俞志龙;led照明要素之正确理解以及选择led照明产品时最容易进入的三大误区[a]; 海峡两岸第十八届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[c];2011

[7]赵敏;陈志平;张巨勇;大功率led灯的热分析与热设计[a];“国际化学年在中国”——中国化学会第三届全国热分析动力学与