《照明产品频闪测量方法》

1QB/TXXXXX—XXXX照明产品频闪测量方法本文件描述了照明产品频闪（暂态光调制）的测量方法，包括：评价参数、测量设备、测量条件和测量。本文件适用于集成式灯、集成式模块、灯具和控制装置等普通照明产品频闪（暂态光调制）的实验室测量和现场测量。本文件不适用于设计为彩色光应用以及闪烁变化的发光产品（如相机闪光灯、警示灯等）的频闪（暂态光调制）测量。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.65电工术语照明GB/T5700照明测量方法GB/T17626.13电磁兼容试验和测量技术交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验GB/T24826—2016普通照明用LED产品和相关设备术语和定义GB/T39394—2020LED灯、LED灯具和LED模块的测试方法GB/T42064—2022普通照明用设备闪烁特性光闪烁计测试法JJG245—2005光照度计检定规程IECTR63158:2018普通照明用设备频闪效应客观试验方法（Equipmentforgenerallightingpurposes–Objectivetestmethodforstroboscopiceffectsoflightingequipment）3术语和定义GB/T2900.65和GB/T24826—2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1暂态光调制temporallightmodulation；TLM频闪光度或光谱分布随时间的波动。3.2瞬态光伪像temporallightartefact；TLA特定环境中的人类观察者对亮度或光谱分布随时间变化的光刺激产生的视觉感知的变化。[来源：CIE249:2022，]3.3暂态波形（光的）temporalwaveform,<ofaluminousquantity>光源发射的光随时间变化的表示或表达。2QB/TXXXXX—XXXX注2：在大多数实际应用中，用离散数字形式的时间和光输出量表示暂态波形。非周期性光波形无法用有限时间样3.4闪烁flicker静态环境中的静止观察者对由光亮度或光谱分布随时间波动的光刺激所引起的视觉不稳定的感知。注3：静态观察者及静态环境是观察到闪烁的最低要求，但不是限制性的。这意味着能通过非静态观察者或在3.5频闪效应stroboscopiceffect非静态环境中的静态观察者对由亮度或者光谱分布随时间变化的光刺激所产生的对运动感知的变化。注2：静态观察者及非静态环境是观察到对频闪效应的最低要求，但不是限制性的。这意味着能通过非静态观示例1：对于具有全调制深度的周期方波亮度波动，运动物体会被感知为离散运动而非连续运动。例如，网球运动示例2：当具有全调制深度的亮度呈周期性波动的频率与旋转物体的频率一致或接近一致时，旋转物体可能被感知3.6主频（周期信号的）dominantfrequency,<ofaperiodicsignal>在一个周期量用傅里叶函数表示时，具有最大幅值的非零频率。3.7基频（周期信号的）fundamentalfrequency,<ofaperiodicsignal>在一个周期量用傅里叶函数表示时，最低的非零频率。3.8兼容性（外部调光器和光源的）compatible,<ofexternaladimmerandalightsource>将两个部件连接到一个系统内一起工作时，在提供亮度或色温可调节的光输出的同时频闪参数不超过相应产品标准中规定限值的特性。4频闪评价参数4.1暂态波形与频域功率频谱密度光波形可用光度量（光通量、照度、亮度或者发光强度）随时间变化的时域波形表示，也可在频域上使用功率频谱密度（PSD）表示。周期性光波形的时域表达如式（1）所示：xt=x(t+KT) 式中：xt——周期性光波形；t——时间；k——正整数；T——周期时间。3QB/TXXXXX—XXXX式（1）中的时域表达通过傅里叶变换转化为傅里叶级数，其功率频谱密度为一个或多个光谱峰线，其表达式如式（2）或式（3）所示：xt=xavg+σ=1cmcos(2πfmt+∅m)·····································(2)式中：xt——周期性光波形；xavg——光度量的平均值；cm——频率fm对应的傅里叶幅值；fm——以递增序列排列的频率；t——时间；∅m——fm对应的相位角。xf=xavg+σ=1xmδ(f−fm) 式中：xf)——周期性光波形的功率频谱密度；xavg——光度量的平均值；xm——频率fm对应的光度量；f——频率；fm——以递增序列排列的频率。对于没有明显周期性重复规律的非周期光波形，使用一段时间内离散光度量随时间变化的数字来表示波形。基于周期光波形的频闪参数（包括主频、基频、频闪效应可见度、频闪百分比和频闪指数等）不适用于具有非周期光波形的照明产品。注2：实际情况中的光波形由于电路噪声或光衰减等因素影响可能不是完美的周期性光波形，但大多数情况下按照4.2频率对于光波形为单纯正弦波形的被测样品宣称其频率即可。对于光波形为非正弦波形的被测样品，应指明其主频和基频。4.3频闪指数（IF）和频闪百分比（PF）频闪指数（IF）是在光波形的单个周期内，位于波形曲线以下和平均值水平线以上围成的面积S1与波形曲线所包围的总面积(S1+S2)之比，如图1所示。IF=S1/(S1+S2) 频闪百分比（PF）也称为调制深度（modulationdepth，简写为MD）或峰峰比，是指在波形的单个周期中，光输出的最大值减去最小值与最大值加上最小值的比值，一般以百分比表示：pF=式中：pmax——光输出的最大值；pmin——光输出的最小值。pmax–pminpmax+pmin×100%················································(2)4QB/TXXXXX—XXXX标引序号说明：pmax——光输出的最大值；pmin——光输出的最小值；S1——位于波形曲线以下和平均值水平线以上围成的面积；S2——波形曲线所包围的总面积。图1计算频闪指数（IF）和频闪百分比（PF）的波形参数示意图对于实际测量采集的光波形，应在去除最初的至少20个基频周期，计算每个主频周期内的IF和PF值，并以至少100个主频周期内的IF和PF值的平均值作为最后的测量值。4.4归一化调制参数（NM）归一化调制参数（NM）用于光波形为非纯正弦周期波的频闪危害等级评价。NM仅适用于周期性光波NM的计算方法按照附录A计算。4.5短期闪烁值（p）短期闪烁值（p）用于评价80Hz频率以下的闪烁可见性。p的计算方法按照GB/T42064—2022的规定计算。4.6频闪效应可见度（Mvs）频闪效应可见度（简写为SVM，符号为Mvs）用于评价频闪效应的可见性，适用频率范围为80Hz~2000Hz；Mvs一般适用于周期性光波形。SVM的计算方法按照IECTR63158:2018的规定计算。5频闪测量设备5.1设备构成使用频闪测量设备获取被测照明产品的光波形，按照信号的获取和处理流程，频闪测量设备由以下部分构成：——光学输入单元，用于在特定光学几何下测量光度量值；——具有与CIE人眼光视效率函数Vλ相匹配的光度探测器；——将模拟信号转化为数字信号的AD转换器；——数据存储单元；——数据计算处理单元。5QB/TXXXXX—XXXX5.2光学输入单元要求根据待测光度量值（例如照度、亮度、发光强度或光通量）选择合适的光学输入单元。在测试报告中，应详细地列出光学输入单元与几何条件。在实验室测量中，宜使用测量总光通量的积分球作为频闪测量的光学输入单元；当照明产品在不同方向的相对光输出波形没有显著差别时，可采用一个典型方向的照度、发光强度或者亮度测量来反映被测照明产品的平均频闪参数；反之若不同方向的光输出波形存在差异时，则应在多个不同方向上测量光度量（光通量、照度、亮度或者发光强度）的波形，并在测试报告中列出采样方向和位置。在现场测量中，使用照度或者亮度测量几何条件。在测量照度波形时，照度计应采用余弦修正器。在测量亮度波形时，应使用具有成像光学器件的亮度计，在人眼高度处瞄准被测对象取样测量。使用积分球作为光学输入单元时，积分球应满足GB/T39394—2020中4.5.2的要求。测量照度波形时，照度取样的余弦响应特性应满足JJG245—2005规定的一级或以上要求。5.3性能要求用于采集光波形并分析频闪参数的频闪测量设备的性能应满足以下要求：——通用vλ失匹配指数f≤6%；——紫外和红外响应误差应符合JJG245—2005中规定的一级要求；——线性误差≤0.5%；——频响特性≥2.5kHz；——最高采样频率≥20kHz；——最长波形记录时间≥180s；——AD转换器的幅值动态范围≥4000:1（应使用12位及以上AD转换器）。6测量条件6.1一般要求一般在实验室或者现场环境中测量照明产品的频闪参数。在对照明产品进行性能研究、合格评定时，宜在实验室的可控环境下进行频闪测量。在考察照明产品在实际照明场景中的频闪情况时，宜使用现场测量。如无特殊说明，实验室测量照明产品的条件应满足相关产品标准或者测量标准要求。为了考察照明产品的抗干扰能力和环境适应性，可在不同工作条件下测量照明产品的频闪参数，见附录B。注1：一般来说，在实验室测量中频闪参数较小的照明产品，在现场测量中也会具有较小的频闪参数；但在实际应用中，受到电网环境、外部调光设备的兼容性以及环境温度等影响，照明产品在实际应用中可能会产生较明注2：在实验室中模拟实际应用中照明产品可能遇到的环境条件并测量频闪6.2实验室测量6.2.1测量房间测量应在环境（如烟、尘、水汽和振动）对测量参数的影响可忽略不计的房间内进行。被测照明产品的安装宜避免来自除了被测照明产品以外的其他光源干扰。6.2.2环境温度和湿度应对空气温度、湿度、空气流动进行控制。a)标准环境条件：测量所在的环境温度、湿度及空气流动应满足对应的产品标准或测量标准要求，如无对应标准，则按照GB/T39394—2020中4.2的要求进行。b)测量频闪参数随温度变化时的环境条件：6QB/TXXXXX—XXXX在指定温度区间内，等间隔改变被测照明产品所在的环境温度；在温度变化的过程中，频闪测量设备应保持在a）中所述的标准环境条件中；若被测对象为控制装置，则应保证该控制装置所连接的参考光源保持在a）中所述的标准环境条件中。附录B中给出了频闪参数随温度变化的示例。6.2.3供电要求应对供电条件进行控制，具体可分为标准供电条件下的测量和干扰条件下的测量。a)标准供电条件：被测照明产品的供电条件应满足对应的产品标准或测量标准要求，如无对应标准，则其测量供电电压和电流应符合GB/T39394—2020中的4.3.1，测量用的供电电源应符合GB/T39394—2020中的4.3.3。b)频闪抗干扰能力测试用供电条件：在照明产品的供电端，在标准正弦电压波形上施加电压扰动，电压扰动包括但不限于：1)电压幅值变化；2)GB/T42064—2022中规定的供电电压的短期闪烁值p=1的电压扰动条件；3)GB/T17626.13中规定的谐波干扰。附录B中给出了具体的电压扰动条件和照明产品在不同扰动下的频闪测量参数示例。6.2.4参考光源对于本身不含光源的灯具以及控制装置，应使用参考光源进行测量。当制造商或者测试的委托人为灯具或控制装置指定配套光源时，则应使用具有稳定发光特性的配套光源作为参考光源；若没有指定的配套光源，则宜使用满足供电要求的参考光源。在测试报告中应对所使用的参考光源予以说明。6.2.5被测照明产品的老炼和稳定所有的荧光灯类的被测照明产品应进行至少100h的老炼，LED照明产品无需进行老炼，其他被测照明产品按相关产品标准要求进行老炼。被测照明产品的频闪测量应在发光稳定后进行。判定被测照明产品发光稳定条件按GB/T39394—2020中的4.4执行。6.3现场测量由于现场测量条件一般不可控，因此宜在测量报告中详尽地描述测量时的条件，包括但不限于：——电网电源条件，例如交流电压波形；——照明控制设置（包括控制器、可调灯的颜色设置）；——环境温度；——来自其他光源的静态和非静态背景照明（包括日光和其他光源）；——照明设备安装和测量设置的机械振动；——尘雾、灰尘或气溶胶等可散射光线的大气条件。宜尽可能控制现场测量的条件，以减少外界环境对频闪测量的影响。例如，测量教室照明时在夜间拉上窗帘进行以降低背景照明，将采样光度探测器安装在防震固定装置上以避免冲击和振动。7QB/TXXXXX—XXXX7频闪测量7.1实验室测量系统7.1.1光源测量配置本文件中被测光源包括灯、光模块和灯具，在测量不含光源的灯具时，应使用满足6.2.4要求的参考光源作为整体进行测量。测量光源的配置方案如图2所示。图中，供电电源为被测光源提供6.2.3规定的标准供电条件或者6.2.3中所述的具有电压扰动的供电条件；被测光源所在的环境温度可以是6.2.2规定的标准环境条件，也可以是指定温度区间内的其他温度。图2光源测量配置示意图7.1.2控制装置的测量测量控制装置的方案如图3所示，应使用满足6.2.4要求的参考光源进行测量。图中，供电电源为被测控制装置提供6.2.3规定的标准供电条件或者6.2.3中所述的具有电压扰动的供电条件；被测控制装置所在的环境温度可以是6.2.2规定的标准环境条件，也可以是指定温度区间内的其他温度。图3控制装置测量配置示意图7.1.3外部调光器的兼容性测试当考察外部调光器与被测光源的兼容形式，按照图4配置测量系统，在6.2规定的标准供电条件和标准环境条件下测量。其中，被测光源包括灯、光模块和灯具，在测量不含光源的灯具时，应使用满足6.2.4要求的参考光源作为整体进行测量。8QB/TXXXXX—XXXX图4外部调光器与光源的兼容性测试配置示意图7.2实验室测量步骤7.2.1非可调光照明产品的测量非可调光照明产品的测量步骤如下：a)根据被测照明产品的类型，按照7.1.1或7.1.2配置测量系统；b)控制被测照明产品所处的环境温度和湿度条件至6.2.2所述环境条件；c)设置被测照明产品的供电电源至6.2.3所述供电条件；d)等待直至被测照明产品的光输出满足6.2.5的稳定条件；e)测试并记录被测照明产品的平均光度参数、光度波形和电学参数，采样时间应满足7.4的要f)计算并记录频闪参数。根据实际需求设置步骤b）和c）中的环境条件和供电条件。标准条件下的照明产品频闪参数通过在6.2.2规定的标准环境条件和6.2.3规定标准供电条件下测量得到。通过调节b）中的环境温度并重复步骤a)～f）得到频闪参数随环境温度的变化；通过调节c）中的供电条件并重复步骤a）～f）得到被测照明产品的频闪抗扰度性能。7.2.2可调光照明产品的测量步骤对于自身具有调光功能的被测照明产品，应至少在最大调光输出和最小调光输出以及另一指定光输出等级上，按照7.2.1测量照明产品在不同调光等级上的平均光度值和频闪参数。以最大调光输出的平均光度值为100%，在测量报告中记录不同调光等级下的平均光度值与最大调光输出下平均光度值的比值，以及这些调光等级下的频闪参数。7.2.3外部调光器与光源兼容性的测试步骤外部调光器与光源兼容性的测试步骤如下：a)先按照7.2.1测量标准条件下的照明产品频闪参数；b)将外部调光器安装在被测照明产品的测量配置系统中，如图4所示，保持频闪测量设备和光学输入单元不变，在外部调光器上加载额定电压条件；c)将外部调光器调节至最大调光输出的控制位置，按照7.2.1中的步骤d）～f）测量最大调光输出下的平均光度值和频闪参数；d)将外部调光器调节至最小调光输出的控制位置，按照7.2.1中的步骤d）～f）测量最小调光输出下的平均光度值和频闪参数；e)进一步，将调光器调节至最大调光输出和最小调光输出之间的指定中间调光输出的控制位置，按照7.2.1中的步骤d）～f）测量指定中间调光输出下的平均光度值和频闪参数；f)以光源在标准条件下的平均光度值为100%，计算在外部调光器设置为最大调光输出、最小调光输出和中间调光输出下的光源平均光度值与标准条件下的比值，并记录在各种条件下的频闪参数。9QB/TXXXXX—XXXX7.3现场测量在应用照明产品的实际光环境中进行频闪参数的现场测量。使用照度测量几何直接测量工作面的平均照度和照度波形，或者使用亮度测量几何测量关注点的平均亮度和亮度波形，并通过波形计算频闪参数。应在多个位置点或关注点进行现场光度频闪测量，测量布点方式按GB/T5700执行。在具有调光功能的照明系统中，宜测量最大调光输出、最小调光输出和指定中间调光输出下的平均光度值和频闪参数；具有色温调节功能的照明系统，宜在各种色温下测量平均光度值和频闪参数；兼具调光和调色功能的调光系统，宜在各种色温中测量最大、最小和指定中间调光输出下的平均光度值和频闪参数。7.4频闪参数的采样频率和采样时间要求频闪参数的采样频率和采样时间应满足表1要求。表1频闪参数的采样频率和采样时间要求特征频闪参数IF或PFpMVS采样频率/kHz≥采样时间/s≥11QB/TXXXXX—XXXX（规范性）归一化调制参数的计算方法归一化调制参数（NM）的计算方法如下。m1=125009Hz时·························(A.1)1中：低风险等级的加权幅值；cm——频率fm对应的傅里叶幅值；f3H0Hz时·························(2中：不可察觉等级的加权幅值；cm——频率fm对应的傅里叶幅值；fm——以递增序列排列的频率。c)对加权幅值求和得到归一化调制参数NM，其中低风险等级的归一化调制参数NM1和不可察觉等式中：xavg——光度量的平均值。NM2=σ=1(m2xavg)···········································(A.4)式中：xavg——光度量的平均值。QB/TXXXXX—XXXX（资料性）不同工作条件下的照明产品频闪参数示例B.1环境温度的影响为了考察照明产品的频闪参数对于环境温度的依赖性，将被测样品放置在温控箱里，并调节被测样品所处的环境温度，在温控箱外透过温控箱的观察窗口，在25℃实验室温度下使用频闪测量设备获取被测对象的照度波形，并计算相应频闪参数。1#样品和2#样品为两种LED灯，其主频和基频均为100Hz。在环境温度变化过程中，两样品的频率保持不变，IF和MVS变化相对较小，而PF和p则发生了较为显著的变化，如表B.1所示。表B.1两只LED灯的频闪参数随环境温度的变化温度℃1#样品2#样品频率IFPF(%)pMVS频率IFPF(%)pMVS00.1239.290.410.000.870.070.010.1239.680.260.000.030.010.1239.320.060.000.810.030.010.1239.280.060.000.090.020.00400.1239.140.070.000.330.010.010.1239.040.060.000.350.010.01600.1238.830.100.000.330.010.010.1033.450.070.000.360.010.01800.1032.990.070.000.330.010.01B.2电气条件的影响B.2.1电源电压幅值变化使用50Hz的纯正弦电源电压，从220V到240V调节电压幅值，测量照明产品的频闪参数。B.2.2电源电压波动照明产品对于电源电压波动的抗扰度可遵循GB/T42064—2022中提供的电源电压干扰波形，使用Pst(I)表示在电源电压波动下的照明产品的短期闪烁值。该电源电压干扰波形也可应用于频闪效应可见度MVS的抗扰度测试中。B.2.3谐波抗扰度在实际市电中，交流端口会出现存在谐波和谐间波信号，这些也可能影响照明产品和系统的频闪性能。GB/T17626.13提供了两种典型的干扰谐波：如