許巧云

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 福州 350002）

引言

LED照明產(chǎn)品的頻閃問題已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，特別是幾年來智能照明甚囂塵上，在附加調(diào)光、通訊等功能后，光源頻閃往往更為嚴重。頻閃不僅會帶來心理和生理方面的健康問題，嚴重時甚至還會引發(fā)安全事故。目前，國際上已相繼出臺了多個有關(guān)頻閃評估的標(biāo)準，但這些標(biāo)準的關(guān)注重點不同，評價指標(biāo)也有很大的差別。

1 LED照明頻閃問題的風(fēng)險來源

光源頻閃指的光源所產(chǎn)生的光呈重復(fù)、快速的變化，光輸出不穩(wěn)定，可用光通量的波動深度來表示。波動深度的數(shù)值越大，則頻閃問題越嚴重。電光源的頻閃水平大小也是衡量產(chǎn)品的性能參數(shù)關(guān)鍵指標(biāo)。頻閃效應(yīng)指的是由電光源的頻閃問題所引發(fā)的危害效應(yīng)。頻閃和頻閃效應(yīng)是用于表征電光源的光通量波動深度和所引發(fā)危害效應(yīng)的兩個相互因果的物理參數(shù)。

由于LED產(chǎn)品自身所具有正向伏安特性，在相同的交流電源下，許多LED照明產(chǎn)品的光輸出閃爍問題明顯高于傳統(tǒng)的光源產(chǎn)品。

根據(jù)IEEE Std 1789-2015標(biāo)準可知，LED照明閃爍的潛在健康影響主要歸納為五個方面，其風(fēng)險危害矩陣如圖1所示。

LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生光源頻閃的技術(shù)機理有多方面：供電電源電壓不穩(wěn)、電光源自身品質(zhì)性能缺陷、發(fā)光體驅(qū)動頻率過低以及照明設(shè)計不合理等，并且是諸多因素綜合作用的結(jié)果。

圖1 LED照明閃爍風(fēng)險危害矩陣圖

1）供電電源電壓不穩(wěn)

傳統(tǒng)照明產(chǎn)品若采用50 Hz交流供電，則它的頻閃周期為100 Hz，所以用數(shù)碼相機進行拍攝時會因采樣頻率不同而出現(xiàn)水波紋。LED燈具產(chǎn)品由于是采用直流輸出供電，所以其光源輸出光也為直流形式（或在直流輸出基礎(chǔ)上疊加微小波動）。從物理角度上來講，其光輸出的波動性會遠低于交流電工作下的光源產(chǎn)品。但是由于LED驅(qū)動電源的供電方式仍為交流形式，若市電的電壓不夠穩(wěn)定，則所產(chǎn)生交流紋波也會通過LED驅(qū)動電源影響LED光源發(fā)光穩(wěn)定。

2）光源自身品質(zhì)性能缺陷

紋波電流是導(dǎo)致頻閃問題的罪魁禍首之一。紋波電流指的是經(jīng)整流、濾波后還存在一定的交流成分，該交流成分會使得LED模塊的功率產(chǎn)生一定程度波動，從而影響光輸出效果。疊加交流成分的數(shù)量和頻率是影響頻閃大小的決定要素。

相對于傳統(tǒng)光源的響應(yīng)速度慢（如光輸出上升或下降時間較長），LED產(chǎn)品具有較快的響應(yīng)時間，所以其頻閃特性主要由驅(qū)動電源特性來決定，對電流的變動也更為敏感，因此頻閃問題相對傳統(tǒng)光源也更加嚴重。

3）照明設(shè)計不合理

LED照明產(chǎn)品采用AC轉(zhuǎn)DC的恒壓或者恒流電源驅(qū)動，光源本身并不會產(chǎn)生頻閃，有無頻閃取決于LED驅(qū)動電源。由于驅(qū)動電源的電路設(shè)計原理和元器件質(zhì)量不同，每種LED產(chǎn)品的頻閃程度也不同。部分廠家為節(jié)約制造成本，使用較為簡單的阻容降壓驅(qū)動電路，輸出電流及其不穩(wěn)定，則會導(dǎo)致嚴重頻閃現(xiàn)象。隨著LED照明產(chǎn)品智能化趨勢，調(diào)光將是其所必備基本功能，但是調(diào)光則是導(dǎo)致頻閃問題的另一個重要誘因。當(dāng)LED產(chǎn)品加載了調(diào)光功能后，頻閃問題通常會更加明顯。尤其在光線調(diào)暗時，波動深度將會加大。

2 風(fēng)險監(jiān)測及結(jié)果分析

目前國內(nèi)相關(guān)燈具或光源強制性安全標(biāo)準均未考核光源頻閃項目，無法為強制性認證或各類監(jiān)督抽查提供相關(guān)參考依據(jù)，因此國內(nèi)對于照明電器產(chǎn)品光源頻閃危害評價和質(zhì)量監(jiān)管尚處于空白。僅有的個別性能標(biāo)準如：GB/T 9473-2017《讀寫作業(yè)臺燈性能要求》、CQC1601-2016《視覺作業(yè)臺燈認證技術(shù)規(guī)范》對光源頻閃提出相關(guān)定義及評價方法，但是這些標(biāo)準或規(guī)范僅適用于作業(yè)臺燈且為推薦性，未對照明行業(yè)現(xiàn)狀形成有效制約或規(guī)范作用。

本機構(gòu)于2018年開展了LED照明產(chǎn)品光源頻閃項目風(fēng)險監(jiān)測，本次風(fēng)險監(jiān)測依據(jù)目前國際通行的LED光源頻閃風(fēng)險危害評價準則IEEE Std 1789:2015《IEEE推薦的高光LED減少使用者健康風(fēng)險調(diào)制電流方法》，監(jiān)測樣本50批次。

2.1 采樣方法、檢測和判定依據(jù)

2.1.1 采樣方法

本次樣品采集采取流通領(lǐng)域和生產(chǎn)領(lǐng)域買樣的方式，共購買不同類型、不同品牌、型號規(guī)格、生產(chǎn)區(qū)域的LED照明產(chǎn)品50批次。

樣品采集地點：采樣區(qū)域集中在超市、商店和燈飾產(chǎn)品批發(fā)市場、網(wǎng)上商城、省監(jiān)督樣品庫（生產(chǎn)領(lǐng)域）。

LED照明產(chǎn)品的品牌包括了飛利浦、歐司朗、歐普等市場占有率相對較高的牌子以及市場占有率稍低的牌子。具體的采集樣品類型、采樣來源和產(chǎn)地來源數(shù)量見附錄。50批次樣品的分布情況見表1～3。

表1 按樣品類型統(tǒng)計樣品分布

表2 按采樣來源統(tǒng)計樣品分布

2.1.2 監(jiān)測依據(jù)和檢測項目

依據(jù)標(biāo)準：IEEE Std 1789:2015《IEEE推薦的高光LED減少使用者健康風(fēng)險調(diào)制電流方法》

檢測項目：光源頻閃

2.1.3 判定規(guī)則

本次監(jiān)測采用遠方LFA-3000頻閃測量設(shè)備。該儀器配備高精度光度探頭（照度測量范圍0.1～200 000 lx），最高的采樣速率可達到100 KS/s，并且可以通過快速捕捉變化的波形并對快速變化的光源頻閃特性進行準確的分析評估。

本次風(fēng)險監(jiān)測依據(jù)電氣和電子工程協(xié)會（IEEE）發(fā)布的技術(shù)規(guī)范IEEE Std 1789:2015《IEEE推薦的高光LED減少使用者健康風(fēng)險調(diào)制電流方法》將閃爍分為不可被察覺到的影響水平和超低風(fēng)險區(qū)域，照明頻閃問題會導(dǎo)致潛在的各種不利影響： ①導(dǎo)致頻閃效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)機械動作明顯的降速或著停止現(xiàn)象；②光敏性癲癇或著由閃爍光所誘導(dǎo)的癲癇病發(fā)作；③偏頭痛或著嚴重頭痛伴隨惡心或視覺功能紊亂；④導(dǎo)致視覺功能減弱包括：眼睛疲勞、視力模糊，或者在與視覺功能相關(guān)作業(yè)能力的下降。⑤加重自閉癥人群的反復(fù)行為。

根據(jù)IEEE技術(shù)規(guī)范（見圖2），頻閃所帶來的風(fēng)險大小與閃爍頻率和調(diào)制深度密切相關(guān)。當(dāng)輸出頻率較高的時候，調(diào)制深度的大小可相對提高。該標(biāo)準中針對頻閃所可能引發(fā)的潛在健康危害進行了相應(yīng)介紹并提出建議，將頻閃的風(fēng)險危害共分為三個等級（高/低/無察覺風(fēng)險），并且給出相應(yīng)的區(qū)域劃分。

2.2 監(jiān)測結(jié)果分析

本次風(fēng)險監(jiān)測針對LED照明光源頻閃項目，監(jiān)測50批次樣品，其中監(jiān)測結(jié)果為高風(fēng)險20批次、低風(fēng)險2批次、無風(fēng)險28批次，總體風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率為44 %。

2.2.1 按不同樣品類型進行分析

從表4可以看出，從不同樣品類型來看，風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率從高到低依次為LED球泡燈、LED筒燈、LED燈管、LED臺燈。LED球泡燈和LED筒燈作為LED室內(nèi)照明應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品，近年來市場競爭非常激烈，且行業(yè)缺乏有效監(jiān)管、企業(yè)主體責(zé)任意識不強，部分企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后，為降低成本，大量使用劣質(zhì)驅(qū)動電源元器件和LED模塊組件，或者直接采用最簡單的阻容降壓方式進行交直流電路轉(zhuǎn)換，無法保證恒壓、恒流輸出，導(dǎo)致光輸出波動深度較大，頻閃問題非常嚴重。

由于青少年的用眼健康問題日益收到各界關(guān)注和各類媒體大幅宣傳，近年來大量推出護眼臺燈，由于采用的是直流供電技術(shù)，避免了交流電波動干擾。但由于直流護眼燈具的工藝制造難度大、成本高，目前僅有部分大企業(yè)會采用此技術(shù)。從監(jiān)測結(jié)果來看，部分LED臺燈產(chǎn)品仍然存在一定的光源頻閃問題。

表3 按采樣來源統(tǒng)計樣品分布

圖2 光源頻閃風(fēng)險影響水平的閃爍頻率和波動深度函數(shù)關(guān)系

表 4 不同樣品類型風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率

2.2.2 按不同的采樣來源進行分析

從表5可以看出，本次風(fēng)險監(jiān)測從流通領(lǐng)域采樣35批次，從生產(chǎn)領(lǐng)域采樣15批次，從監(jiān)測結(jié)果來看，生產(chǎn)領(lǐng)域和流通領(lǐng)域的風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率均較高，而生產(chǎn)領(lǐng)域的風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率稍高于流通領(lǐng)域。導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果差異的主要原因是流通領(lǐng)域和生產(chǎn)領(lǐng)域各類型產(chǎn)品的采樣比例不一樣。

2.2.3 按不同的產(chǎn)地來源進行分析

從表6可以看出，本次風(fēng)險監(jiān)測樣品產(chǎn)地來源包含廣東、浙江、江蘇、上海、山東、福建等部分區(qū)域，對于采樣量較集中的廣東、福建、浙江三省，風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率均較高且未呈現(xiàn)明顯差異，說明光源頻閃問題在全國各LED照明產(chǎn)業(yè)集中區(qū)都普遍存在。

2.2.4 按不符合標(biāo)準程度進行分析

從表7可以看出，本次風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果顯示高風(fēng)險的產(chǎn)品批次達到40 %，說明目前整個國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的光源頻閃問題非常普遍且相當(dāng)嚴重，但目前相關(guān)國家標(biāo)準并未對此項目加以規(guī)范，導(dǎo)致行業(yè)入行門檻低、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，需要引起相關(guān)政府、標(biāo)委會和行業(yè)監(jiān)管部門高度關(guān)注。

2.3 風(fēng)險總體評價

從本次風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果可以看出，目前中國市場上的LED照明產(chǎn)品，按照目前國際通行的LED光源頻閃風(fēng)險危害評價準則，至少有44 %達不到無風(fēng)險的要求。因此目前市場上的LED照明產(chǎn)品對人體健康安全的存在著一定的威脅。

3 小結(jié)

根據(jù)風(fēng)險監(jiān)測結(jié)果，目前國內(nèi)市場上的LED照明產(chǎn)品光源頻閃問題比較嚴重，對人體健康安全的存在著一定的威脅。目前現(xiàn)行的國家標(biāo)準與相比國際標(biāo)準仍存在一定滯后性。只有通過加快相關(guān)國家標(biāo)準的推出來提高產(chǎn)品的市場準入門檻，同時相關(guān)部門也要加大力度進行產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管，同時要提高消費者的質(zhì)量意識。

表5 不同樣品來源風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率

表6 不同產(chǎn)地來源風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率

表7 不同級別風(fēng)險發(fā)現(xiàn)率

一是要適當(dāng)提高國內(nèi)LED照明行業(yè)市場準入門檻，加快相關(guān)標(biāo)準制修訂進程，規(guī)范市場秩序，杜絕低質(zhì)化生產(chǎn)和無序化競爭；

二是要積極發(fā)揮行業(yè)標(biāo)委會和政府各級部門職能的作用，對國家的相關(guān)政策進行培訓(xùn)宣貫，及時通報國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準進展情況和技術(shù)發(fā)展動態(tài)，加大監(jiān)督執(zhí)法力度，加大對各類電商平臺的產(chǎn)品監(jiān)管力度，嚴厲打擊質(zhì)量違法行為；

三是要加大對檢驗技術(shù)機構(gòu)投入力度，以各專業(yè)化檢測機構(gòu)為依托，建設(shè)檢驗和標(biāo)準化技術(shù)平臺，積極為廣大企業(yè)提供標(biāo)準培訓(xùn)、質(zhì)量咨詢和技術(shù)服務(wù)，幫助企業(yè)加強過程質(zhì)量控制，協(xié)助企業(yè)進行成品質(zhì)量把關(guān)。

四是消費建議和提醒。消費者可通過市場監(jiān)管總局或相關(guān)地方局網(wǎng)站查詢質(zhì)量抽檢信息，應(yīng)盡量選擇抽查合格的產(chǎn)品；盡量到正規(guī)的廠家專賣店或商場、超市購買產(chǎn)品。在購買燈具產(chǎn)品時，若發(fā)現(xiàn)可疑問題，可向相關(guān)檢驗機構(gòu)咨詢；在使用LED照明產(chǎn)品時，眼睛盡量不要長時間直視LED光源，特別是兒童更需要注意，如果長時間直視光源對眼睛會照成傷害。