護(hù)眼臺(tái)燈性能測(cè)試分析

賈明輝，趙中華

(廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，廣東 東莞 523808)

護(hù)眼臺(tái)燈性能測(cè)試分析

賈明輝，趙中華

(廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，廣東 東莞 523808)

本文介紹了讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)部分市售護(hù)眼臺(tái)燈性能進(jìn)行了測(cè)試，并分析了測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果表明：目前市售的部分護(hù)眼臺(tái)燈的性能不能完全滿足GB/T 9473—2008《讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈性能要求》的相關(guān)要求。

護(hù)眼;讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈;性能要求;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

引言

目前，市售的大部分護(hù)眼臺(tái)燈的主要工作原理是把低頻閃提高至高頻閃，這種產(chǎn)品通常采用變頻電子鎮(zhèn)流器，將頻率由50 Hz提高至幾千Hz以減少頻閃；還有一部分護(hù)眼臺(tái)燈是在工作時(shí)，把交流電先轉(zhuǎn)換為直流電，用直流電給光源供電就不會(huì)出現(xiàn)閃爍，從而達(dá)到真正的無(wú)頻閃。且相比于其他護(hù)眼臺(tái)燈，采用直流供電的產(chǎn)品其電磁輻射明顯降低。在解決頻閃不適問(wèn)題的同時(shí)，護(hù)眼臺(tái)燈一般還需采用合理的照明設(shè)計(jì)，以減少燈具眩光效應(yīng)，使得光線柔和不刺目，以此來(lái)減輕視疲勞。

但人眼是一個(gè)極其精密和復(fù)雜的成像系統(tǒng)，不只是解決或者降低了視疲勞的產(chǎn)品就可以稱之為護(hù)眼臺(tái)燈。光輻射、電磁輻射、噪聲等對(duì)人體的影響，也需要一并予以考慮。

1 讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，沒(méi)有專門針對(duì)于護(hù)眼臺(tái)燈性能要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，對(duì)于其是否具有“護(hù)眼”功能也無(wú)任何認(rèn)證規(guī)范。但是，護(hù)眼臺(tái)燈作為讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈的一個(gè)子類別，其應(yīng)首先滿足讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

GB/T 9473—2008《讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈性能要求》[1]從燈具外觀、標(biāo)志、光電特性、噪聲和電源線五個(gè)方面對(duì)讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈的相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行了規(guī)范。其中，光電特性包括光度特性、閃爍和光生物安全，無(wú)異于是決定了臺(tái)燈產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)。

1.1 光度特性

照明作為臺(tái)燈的第一屬性，其光度性能指標(biāo)尤為關(guān)鍵，包括遮光性、照度及照度均勻度。

遮光性是避免臺(tái)燈對(duì)人眼產(chǎn)生眩光的重要指標(biāo)。因?yàn)楫?dāng)迎著一個(gè)亮度很高的光源或反光體時(shí)，人眼會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)模糊的現(xiàn)象，即看不清觀察方向的物體。但當(dāng)有物體遮蔽，使得人眼不會(huì)直接觀察到此光源或反光體時(shí)，觀察方向的物體就會(huì)清晰很多。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因是由于視野中存在不適宜亮度分布，或在空間或時(shí)間上存在極端的亮度對(duì)比，以致引起視覺(jué)不舒適和降低物體可見(jiàn)度的視覺(jué)條件，此即為眩光。所以對(duì)于臺(tái)燈來(lái)說(shuō)，滿足遮光性要求是降低眩光的有效途徑。

由于視野內(nèi)產(chǎn)生人眼無(wú)法適應(yīng)的光亮或在視野中某—局部地方出現(xiàn)過(guò)高的亮度或前后發(fā)生過(guò)大的亮度變化，會(huì)使得人眼瞳孔的收縮變化以增加/減少射入光束，從而適應(yīng)暗/亮環(huán)境。但這可能會(huì)引起厭惡、不舒服甚或喪失明視度。所以，讀書(shū)、寫(xiě)字及需進(jìn)行操作的臺(tái)面上的照明應(yīng)避免明顯的亮暗不均，而且照明區(qū)域應(yīng)覆蓋視覺(jué)作業(yè)所涉及的面積，否則眼睛視線范圍內(nèi)照明不均會(huì)引起眼睛不停地調(diào)節(jié)瞳孔大小而引起視疲勞。GB/T 9473將讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈的照度與照度均勻度分為兩個(gè)等級(jí)，如表1所示。通過(guò)規(guī)定特定區(qū)域內(nèi)的照度及照度均勻度，規(guī)范產(chǎn)品照射在工作臺(tái)面上的照度分布情況，從而降低由于亮暗變化引起的視疲勞。

表1 照度及照度均勻度要求Table 1 Requirements of illuminance and illuminance uniformity

對(duì)于光色參數(shù)可調(diào)的燈具，在各個(gè)調(diào)光和調(diào)色狀態(tài)下都應(yīng)滿足要求。燈具上或說(shuō)明書(shū)規(guī)定了讀寫(xiě)檔位或能滿足讀寫(xiě)要求的調(diào)節(jié)范圍的，標(biāo)記或說(shuō)明書(shū)的規(guī)定的位置或范圍內(nèi)照度和照度均勻度也應(yīng)滿足上述要求。

1.2 閃爍

Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)發(fā)布的IEEE Std 1789—2015《IEEE為減輕觀察者的健康風(fēng)險(xiǎn)高亮度LED的調(diào)制電流的推薦措施》[2]中指出：照明閃爍會(huì)產(chǎn)生光敏性的癲癇或閃爍光誘導(dǎo)的癲癇發(fā)作、頻閃效應(yīng)和相關(guān)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械明顯降速或停止的現(xiàn)象、偏頭痛或嚴(yán)重的頭痛常伴惡心、視覺(jué)紊亂、偏頭痛或嚴(yán)重的頭痛常伴惡心、視覺(jué)紊亂、在自閉癥人中增加反復(fù)行為和視力衰弱(包括眼過(guò)勞、疲倦、視力模糊，以及傳統(tǒng)的頭痛和在與視覺(jué)相關(guān)的作業(yè)上能力下降)等潛在的不利影響。

通常，當(dāng)閃爍頻率在50 Hz以下時(shí)，人眼能明顯的覺(jué)察到光源的閃爍，且在8.8 Hz時(shí)人眼最敏感。但當(dāng)光強(qiáng)以大于50 Hz的頻率發(fā)生變化時(shí)，人眼就很難分辨出光源是否在閃爍了。由于采用電子鎮(zhèn)流器的熒光燈或電子控制裝置的LED燈都是在高頻電流下工作(其頻率通常在20 kHz以上)，未達(dá)到人視覺(jué)能夠感知的頻閃。所以相較于工作頻率在50 Hz以下而言，人眼較難察覺(jué)其高頻的閃爍，但頻閃仍然存在，只是高頻工作時(shí)的頻率要比使用工頻工作時(shí)的頻率高很多。

Illuminating Engineering Society of North America(IESNA)對(duì)閃爍進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，指出凡是在交流電壓下工作的光源都會(huì)產(chǎn)生閃爍，其程度是可被觀測(cè)到的，這取決于交流電流頻率下光源產(chǎn)生的光持續(xù)性與觀察條件。通過(guò)全面考慮光輸出的波形與幅度，定義了閃爍指數(shù)，此值由1個(gè)單個(gè)曲線的光輸出平均值線以上面積除以光輸出曲線以下的所有面積來(lái)計(jì)算，如圖1所示。目前，閃爍指數(shù)被公認(rèn)為是在給定功率頻率下源的輸出循環(huán)變化的可靠相對(duì)值。從圖1中不難看出，A值越高，則表明可察覺(jué)的頻閃效應(yīng)與燈閃爍的可能性在增加。除了閃爍指數(shù)，波動(dòng)深度(光輸出的最大值與最小值的差異占光輸出最大值與最小值之和的比例)也是評(píng)價(jià)閃爍的重要指標(biāo)。

圖1 閃爍指數(shù)Fig.1 Flicker index

1.3 光生物安全

藍(lán)光作為白光LED中不可或缺的組成部分，可以穿透人眼的晶狀體到達(dá)視網(wǎng)膜，從而對(duì)視網(wǎng)膜造成光化學(xué)損害(圖2)。日本研究發(fā)現(xiàn)，所有大于20 J·cm-2的藍(lán)光輻射[3-4]，會(huì)導(dǎo)致明顯的眼底變化。而且人眼的晶狀體從形成開(kāi)始，是伴隨著人的年齡增長(zhǎng)而逐漸發(fā)育完全的。所以，發(fā)生藍(lán)光危害的最大風(fēng)險(xiǎn)在嬰幼兒時(shí)期。此時(shí)，還未發(fā)育完全的人眼晶狀體對(duì)于短波輻射的透過(guò)率很高，是成年人眼的數(shù)倍，短波的藍(lán)光更容易通過(guò)晶狀體達(dá)到視網(wǎng)膜，從而會(huì)加速視網(wǎng)膜黃斑區(qū)細(xì)胞的氧化。成年人眼晶狀體雖然對(duì)藍(lán)光具有較低的透過(guò)率，但長(zhǎng)時(shí)間暴露在藍(lán)光下仍然會(huì)造成視網(wǎng)膜的退行性改變，形成光致視網(wǎng)膜炎。因此，如果讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈其光生物安全不滿足要求，則會(huì)對(duì)人眼視網(wǎng)膜，特別是兒童的視網(wǎng)膜損傷產(chǎn)品較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 視網(wǎng)膜藍(lán)光危害Fig.2 Blue light hazard

2 護(hù)眼臺(tái)燈調(diào)研測(cè)試

通過(guò)在超市、燈具市場(chǎng)、網(wǎng)購(gòu)等途徑，隨機(jī)選取了市售的常見(jiàn)類型和規(guī)格，并標(biāo)注由“護(hù)眼”相關(guān)宣傳語(yǔ)的不同品牌臺(tái)燈樣品共6個(gè)，按GB/T 9473的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行了以下測(cè)試。

2.1 遮光性測(cè)試

遮光性測(cè)試裝置如圖3所示，被測(cè)樣品處于正常工作狀態(tài)，距離其600 mm的位置布放一臺(tái)成像亮度計(jì)(模擬人眼觀察)，亮度計(jì)高度距水平桌面400 mm。測(cè)試時(shí)，使用成像亮度計(jì)拍攝被測(cè)樣品，通過(guò)拍攝所得的圖像目視檢測(cè)是否可見(jiàn)透光件、光源、反射器等部分。若可見(jiàn)，則通過(guò)成像亮度計(jì)選取相應(yīng)的可見(jiàn)透光件、光源或反射器等部分，讀取其亮度值。

圖3 遮光性測(cè)試裝置Fig.3 Blue light hazard

根據(jù)GB/T 9473遮光性要求，在觀察高度距水平桌面400 mm，離光源中心水平距離600 mm處，朝燈看去時(shí)不應(yīng)看到2 000 cd/m2以上的透光件、光源、反射器等部分。6個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，6個(gè)被測(cè)樣品中僅有兩個(gè)樣品可見(jiàn)(一個(gè)可見(jiàn)反射器、一個(gè)可見(jiàn)導(dǎo)光板)。其中，可見(jiàn)反射器的樣品可見(jiàn)部分亮度為125 cd/m2；可見(jiàn)導(dǎo)光板的樣品可見(jiàn)部分亮度為69 cd/m2。因此，6個(gè)被測(cè)樣品均通過(guò)遮光性測(cè)試。

表2 遮光性測(cè)試結(jié)果Table 2 Result of shading

2.2 照度及照度均勻性測(cè)試

照度測(cè)試是以燈具出光口的幾何中心的垂直投影點(diǎn)為圓心(該點(diǎn)位于眼睛的正前方)，在靠近眼睛一側(cè)燈具的投射范圍內(nèi)，離圓心的半徑距離為500 mm的三分之一扇形內(nèi)，以30°為間隔，在半徑線上進(jìn)行照度測(cè)量，測(cè)試間隔為100 mm，包括圓心，如圖4所示。得到所有點(diǎn)的照度值后，計(jì)算每個(gè)區(qū)域內(nèi)照度的最大值與最小值的比值即為照度均勻度。

圖4 照度測(cè)試點(diǎn)Fig.4 Test point of illuminance

照度測(cè)試時(shí)，采用多路照度巡檢儀(26路)，將26個(gè)探頭分別放置在如圖6所示的26個(gè)測(cè)量點(diǎn)上。同時(shí)采集所有測(cè)量點(diǎn)的照度值，有效降低由于被測(cè)樣品發(fā)光不穩(wěn)定所造成的測(cè)量誤差。測(cè)量結(jié)果如圖5所示。

根據(jù)圖5所示的被測(cè)樣品照度分布數(shù)據(jù)可計(jì)算出6個(gè)被測(cè)樣品的照度均勻度結(jié)果如表3所示。對(duì)照表1中的要求可知，所有測(cè)試樣品的照度均勻度均超標(biāo)。

圖5 照度分布測(cè)試數(shù)據(jù)Fig.5 Test data of illuminance distribution

樣品編號(hào)照度均勻度≤300mm的120°扇形區(qū)域≥300mm，≤500mm的120°扇形環(huán)帶166465823934443371574432643952954336316607

2.3 閃爍測(cè)試

閃爍測(cè)試采用具有微秒級(jí)響應(yīng)的閃爍光度計(jì)，根據(jù)IEEE Std1789—2015，對(duì)6個(gè)被測(cè)樣品的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

根據(jù)CQC 1601—2013《視覺(jué)作業(yè)臺(tái)燈認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》中對(duì)閃爍的要求(如表5所示)，可知No.1、No.4和No.6的頻率大于3 125 Hz，免除考核；而No.2、No.3和No.5的波段深度均超過(guò)了限值要求，判定為不合格。因此，6個(gè)樣品中僅有No.1、No.4和No.6符合對(duì)于閃爍的要求。

表4 閃爍測(cè)試結(jié)果Table 4 Results of flicker

表5 閃爍光輸出波形的波動(dòng)深度限值Table 5 Limits of modulation depth

2.4 光生物安全測(cè)試

光生物安全測(cè)試依據(jù)IEC 62778，在200 mm對(duì)被測(cè)樣品的藍(lán)光危害進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表6所示。

表6 閃爍測(cè)試結(jié)果Table 6 Results of flicker

從表6中可以看出，6個(gè)被測(cè)樣品的藍(lán)光危害均滿足IEC 62778[5]RG0的限值要求。

3 調(diào)研測(cè)試數(shù)據(jù)分析

對(duì)6個(gè)被測(cè)樣品的四項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行匯總，如表7所示。

從表7中可以看出，檢測(cè)的四項(xiàng)指標(biāo)中，沒(méi)有一款樣品全部合格，且其中有兩款產(chǎn)品有兩項(xiàng)不符合要求。四項(xiàng)指標(biāo)中，6個(gè)樣品均滿足遮光性和藍(lán)光危害要求，但超過(guò)一半的樣品不滿足照度及照度均勻度和閃爍的指標(biāo)要求。因此，市售的護(hù)眼臺(tái)燈合格率低，而其中照度及照度均勻度和閃爍是其性能指標(biāo)中最容易造成其最終判定為不合格產(chǎn)品的主要因素。究其原因，造成照度及照度均勻度不合格主要是由于燈具的配光設(shè)計(jì)不合理或勻光板使用不合理所致；光源閃爍則是由于供電系統(tǒng)或調(diào)制電路設(shè)計(jì)不合理所致。

表7 測(cè)試結(jié)果匯總Table 7 Test results

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)市售的護(hù)眼臺(tái)燈進(jìn)行測(cè)試調(diào)研，發(fā)現(xiàn)多部分標(biāo)注有“護(hù)眼”相關(guān)宣傳語(yǔ)的臺(tái)燈產(chǎn)品不能完全滿足《讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈的性能要求》，因此難以實(shí)現(xiàn)“護(hù)眼”。筆者建議：消費(fèi)者在選購(gòu)臺(tái)燈時(shí)，可以從光源(照明面積足夠大)、顏色(顏色偏暖色調(diào))和亮度(不宜過(guò)高，300～500 lm較為適宜)這三方面來(lái)選擇一款質(zhì)量好，且有CQC認(rèn)證標(biāo)識(shí)的普通讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈。

[1] 讀寫(xiě)作業(yè)臺(tái)燈性能要求：GB/T 9473—2008[S].

[2] IEEE Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers：IEEE Std 1789—2015[S].

[3] 喬波, 程麗玲. 光生物輻射危害解讀[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2013, 24(增刊): 61-65.

[4] 趙介軍, 喬波, 過(guò)鋒. LED藍(lán)光危害研究[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2015, 26(1)：84-87.

[5] Application of IEC 62471 for the assessment of blue light hazard to light sources and luminaires：IEC 62778—2014[S].

簡(jiǎn)訊：2017年4月8日，廈門市照明學(xué)會(huì)成立大會(huì)暨第一次會(huì)員代表大會(huì)在廈門召開(kāi)。中國(guó)照明學(xué)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)竇林平、廈門市民政局蔡智仙調(diào)研員出席并致辭;廈門市建設(shè)局、市政園林局、公路局、市政工程管理處等有關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)，及會(huì)員企業(yè)代表共200多人出席大會(huì)。

大會(huì)表決通過(guò)了《廈門市照明學(xué)會(huì)章程》《大會(huì)選舉辦法》《會(huì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》《財(cái)務(wù)管理制度》等基礎(chǔ)性文件，選舉產(chǎn)生了學(xué)會(huì)第一屆理事會(huì)成員名單，并選舉產(chǎn)生了學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。會(huì)議選舉廈門市市政工程設(shè)計(jì)院有限公司許林英為首任理事長(zhǎng);廈門市閩力安建設(shè)有限公司總經(jīng)理郭平安為常務(wù)副理事長(zhǎng);廈門江海洋空間設(shè)計(jì)工作室主任設(shè)計(jì)師江海洋為秘書(shū)長(zhǎng)。

Test Analysis of Eye Protection Table Lamp Performance

JIA Minghui，ZHAO Zhonghua

(DongguanQualityTesting,Dongguan523808,China)

Performance evaluation index of table lamps for paper task was introduced. We test some eye protection table lamps in market, and analyzed the test data. The result shew that parts of eye protection table lamps in market cannot meet the requirement of GB/T 9473—2008.

eye protection; table lamps for paper task; performance requirements; standard

TB17

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.02.012