摘　要：本文定義了表征光源光輸出波動(dòng)的三個(gè)參數(shù)：波動(dòng)深度、閃爍指數(shù)和調(diào)制深度。比較了線性照度傳感器、光敏二極管、普通照度計(jì)探頭和光電倍增管四種探測器用于測量光波動(dòng)的優(yōu)缺，發(fā)現(xiàn)照度傳感器能滿足測量要求，而在簡單測量時(shí)可以采用光敏二極管。用照度傳感器對各種常用光源的波動(dòng)深度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)鎢絲燈的波動(dòng)深度為6%～31%，隨功率的增大而下降。對熒光燈，電感鎮(zhèn)流時(shí)波動(dòng)深度高達(dá)42%～48%;使用高質(zhì)量的電子鎮(zhèn)流器時(shí)波動(dòng)深度可以<10%。方波電子鎮(zhèn)流的金屬鹵化物燈光波動(dòng)<3% ，小于電感鎮(zhèn)流的1/20。分析了光源瞬時(shí)功率波形與光波動(dòng)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)要使光波動(dòng)深度小，要求熒光燈電子鎮(zhèn)流器的直流母線要平滑，高強(qiáng)度氣體放電燈瞬時(shí)功率的過零時(shí)間越短越好。

　　關(guān)鍵詞：光波動(dòng);波動(dòng)深度;閃爍指數(shù);調(diào)制深度;過零時(shí)間

　　Measurement Methods and Impact Factors for Light Output　Fluctuation of Light Sources

　　Zhuang Xiaobo 　Zhu Shaolong　Zhang Shanduan

　　( Institude for Electric Light Sources , Fudan Univer sity , Shanghai　200433)

　　Abstract

　　Fluctuation depth (FD) , flicker index and modulation depth were defined to characterize the light variations　of light s ources. F our detectors were compared , including linear illuminance sens or (LIS) , photodiode ,　conventional illuminance detector and photomultiplier. The results show LIS is the best detector for flicker　measurement and photodiode may als o be used in simple measurement . The FD and flicker index of generally 2　used light s ources were measured with LIS. The FD of tungsten filament lamps is 6 %～31 % and decreases with　increasing power. F or fluorescent lamps driven by magnetic ballast , the FD is 42 %～48 %; and < 10 % by high　quality electronic ballast . The FD of metal halide lamps driven by electronic ballast with rectangular waveform is　< 3 % , which is lower than 1?20 of that driven by magnetic ballast . The relationship between the power waveform　and light flicker is analyzed. F or electronic ballast of fluorescent lamps , in order to reduce the FD the 50 Hz　modulation has to be smooth , and for that of high intensity discharge lamps the zero passage at current reverse　needs to be as shot as possible.

　　Key words : light fluctuation ; fluctuation depth ; flicker index ; modulation depth ; zero passage time

　　1　 引言

　　光輸出波動(dòng)是指光源在交流或脈動(dòng)直流電源的驅(qū)動(dòng)下, 隨著電流幅值的周期性變化，光通量、照度或亮度發(fā)生相應(yīng)的變化，在人的視覺上表現(xiàn)為頻率100 Hz的光的周期性閃爍，簡稱為光波動(dòng)，俗稱頻閃。光源的快速閃爍并不一定被人眼所感知，但Eysel等人的研究表明光波動(dòng)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有影響[1]，長時(shí)間在低頻閃爍的燈光 (如電感鎮(zhèn)流熒光燈) 下工作或生活會產(chǎn)生視覺疲勞甚至是頭痛等癥狀[2]。熒光燈光波動(dòng)對視覺功能的影響引起了人們的廣泛關(guān)注[3-6]。

　　如何對各種光源的光波動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確測量和分析[7，8]研究，國外已有一些報(bào)道。國內(nèi)提到光波動(dòng)的[9，10]測量時(shí)多語焉不詳，或使用了響應(yīng)速度不夠快[11]的探測器導(dǎo)致測出的光波動(dòng)偏小。我國是光源生產(chǎn)大國，隨著直管熒光燈、緊湊型熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈的大規(guī)模推廣應(yīng)用，需要對現(xiàn)有光源的光波動(dòng)進(jìn)行評估。這對提高生產(chǎn)、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量有很大的意義。

　　本文總結(jié)了表征光源光波動(dòng)的三個(gè)參數(shù)的定義式，比較了快速線性照度傳感器、光敏二極管、普通照度計(jì)探頭和光電倍增管用于光波動(dòng)測量的優(yōu)缺點(diǎn)，用照度傳感器和光敏二極管對各種常用光源的光波動(dòng)進(jìn)行了測量，分析了光源的電壓、電流和功率波形對光波動(dòng)的影響。

　　2　 光源光波動(dòng)的表征

　　表征光源光波動(dòng)的參數(shù)有波動(dòng)深度 (Fluctuation　depth)[12] 、閃爍指數(shù) (Flicker index) [13]以及調(diào)制深度(Modulation depth)[14]。圖 1 為用某種光源在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)照度示意圖，其中 Emax，Emax2，Emin ,Eav為照度的最大值、次大值、最小值和平均值，T為一個(gè)周期，陰影部分的面積 A1為大于平均照度的所有照度信號與平均照度的差值的總和，A2為小于平均照度的所有照度信號的總和。根據(jù)圖1，波動(dòng)深度定義為

　　在無紋波直流燃點(diǎn)時(shí)，光源的波動(dòng)深度和閃爍指數(shù)均為0。調(diào)制深度

　　一般情況下，光源瞬時(shí)照度的相鄰峰值的差別很小，調(diào)制深度接近于0。