護眼臺燈性能測試分析

賈明輝，趙中華

(廣東省東莞市質量監督檢測中心，廣東 東莞 523808)

護眼臺燈性能測試分析

賈明輝，趙中華

(廣東省東莞市質量監督檢測中心，廣東 東莞 523808)

本文介紹了讀寫作業臺燈性能評價指標，對部分市售護眼臺燈性能進行了測試，并分析了測試數據，結果表明：目前市售的部分護眼臺燈的性能不能完全滿足GB/T 9473—2008《讀寫作業臺燈性能要求》的相關要求。

護眼;讀寫作業臺燈;性能要求;國家標準

引言

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

但人眼是一個極其精密和復雜的成像系統，不只是解決或者降低了視疲勞的產品就可以稱之為護眼臺燈。光輻射、電磁輻射、噪聲等對人體的影響，也需要一并予以考慮。

1 讀寫作業臺燈性能評價指標

目前，沒有專門針對于護眼臺燈性能要求的國家標準出臺，對于其是否具有“護眼”功能也無任何認證規范。但是，護眼臺燈作為讀寫作業臺燈的一個子類別，其應首先滿足讀寫作業臺燈的各項性能指標。

GB/T 9473—2008《讀寫作業臺燈性能要求》[1]從燈具外觀、標志、光電特性、噪聲和電源線五個方面對讀寫作業臺燈的相關技術要求進行了規范。其中，光電特性包括光度特性、閃爍和光生物安全，無異于是決定了臺燈產品質量的主要指標。

1.1 光度特性

照明作為臺燈的第一屬性，其光度性能指標尤為關鍵，包括遮光性、照度及照度均勻度。

遮光性是避免臺燈對人眼產生眩光的重要指標。因為當迎著一個亮度很高的光源或反光體時，人眼會出現視覺模糊的現象，即看不清觀察方向的物體。但當有物體遮蔽，使得人眼不會直接觀察到此光源或反光體時，觀察方向的物體就會清晰很多。出現此種現象的原因是由于視野中存在不適宜亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件，此即為眩光。所以對于臺燈來說，滿足遮光性要求是降低眩光的有效途徑。

由于視野內產生人眼無法適應的光亮或在視野中某—局部地方出現過高的亮度或前后發生過大的亮度變化，會使得人眼瞳孔的收縮變化以增加/減少射入光束，從而適應暗/亮環境。但這可能會引起厭惡、不舒服甚或喪失明視度。所以，讀書、寫字及需進行操作的臺面上的照明應避免明顯的亮暗不均，而且照明區域應覆蓋視覺作業所涉及的面積，否則眼睛視線范圍內照明不均會引起眼睛不停地調節瞳孔大小而引起視疲勞。GB/T 9473將讀寫作業臺燈的照度與照度均勻度分為兩個等級，如表1所示。通過規定特定區域內的照度及照度均勻度，規范產品照射在工作臺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

對于光色參數可調的燈具，在各個調光和調色狀態下都應滿足要求。燈具上或說明書規定了讀寫檔位或能滿足讀寫要求的調節范圍的，標記或說明書的規定的位置或范圍內照度和照度均勻度也應滿足上述要求。

1.2 閃爍

Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)發布的IEEE Std 1789—2015《IEEE為減輕觀察者的健康風險高亮度LED的調制電流的推薦措施》[2]中指出：照明閃爍會產生光敏性的癲癇或閃爍光誘導的癲癇發作、頻閃效應和相關的旋轉機械明顯降速或停止的現象、偏頭痛或嚴重的頭痛常伴惡心、視覺紊亂、偏頭痛或嚴重的頭痛常伴惡心、視覺紊亂、在自閉癥人中增加反復行為和視力衰弱(包括眼過勞、疲倦、視力模糊，以及傳統的頭痛和在與視覺相關的作業上能力下降)等潛在的不利影響。

通常，當閃爍頻率在50 Hz以下時，人眼能明顯的覺察到光源的閃爍，且在8.8 Hz時人眼最敏感。但當光強以大于50 Hz的頻率發生變化時，人眼就很難分辨出光源是否在閃爍了。由于采用電子鎮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)，未達到人視覺能夠感知的頻閃。所以相較于工作頻率在50 Hz以下而言，人眼較難察覺其高頻的閃爍，但頻閃仍然存在，只是高頻工作時的頻率要比使用工頻工作時的頻率高很多。

Illuminating Engineering Society of North America(IESNA)對閃爍進行了詳細規定，指出凡是在交流電壓下工作的光源都會產生閃爍，其程度是可被觀測到的，這取決于交流電流頻率下光源產生的光持續性與觀察條件。通過全面考慮光輸出的波形與幅度，定義了閃爍指數，此值由1個單個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計算，如圖1所示。目前，閃爍指數被公認為是在給定功率頻率下源的輸出循環變化的可靠相對值。從圖1中不難看出，A值越高，則表明可察覺的頻閃效應與燈閃爍的可能性在增加。除了閃爍指數，波動深度(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)也是評價閃爍的重要指標。

圖1 閃爍指數Fig.1 Flicker index

1.3 光生物安全

藍光作為白光LED中不可或缺的組成部分，可以穿透人眼的晶狀體到達視網膜，從而對視網膜造成光化學損害(圖2)。日本研究發現，所有大于20 J·cm-2的藍光輻射[3-4]，會導致明顯的眼底變化。而且人眼的晶狀體從形成開始，是伴隨著人的年齡增長而逐漸發育完全的。所以，發生藍光危害的最大風險在嬰幼兒時期。此時，還未發育完全的人眼晶狀體對于短波輻射的透過率很高，是成年人眼的數倍，短波的藍光更容易通過晶狀體達到視網膜，從而會加速視網膜黃斑區細胞的氧化。成年人眼晶狀體雖然對藍光具有較低的透過率，但長時間暴露在藍光下仍然會造成視網膜的退行性改變，形成光致視網膜炎。因此，如果讀寫作業臺燈其光生物安全不滿足要求，則會對人眼視網膜，特別是兒童的視網膜損傷產品較大的潛在風險。

圖2 視網膜藍光危害Fig.2 Blue light hazard

2 護眼臺燈調研測試

通過在超市、燈具市場、網購等途徑，隨機選取了市售的常見類型和規格，并標注由“護眼”相關宣傳語的不同品牌臺燈樣品共6個，按GB/T 9473的有關規定進行了以下測試。

2.1 遮光性測試

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

圖3 遮光性測試裝置Fig.3 Blue light hazard

根據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，朝燈看去時不應看到2 000 cd/m2以上的透光件、光源、反射器等部分。6個樣品的測試結果如表2所示。從表中可以看出，標準測試條件下，6個被測樣品中僅有兩個樣品可見(一個可見反射器、一個可見導光板)。其中，可見反射器的樣品可見部分亮度為125 cd/m2；可見導光板的樣品可見部分亮度為69 cd/m2。因此，6個被測樣品均通過遮光性測試。

表2 遮光性測試結果Table 2 Result of shading

2.2 照度及照度均勻性測試

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

圖4 照度測試點Fig.4 Test point of illuminance

照度測試時，采用多路照度巡檢儀(26路)，將26個探頭分別放置在如圖6所示的26個測量點上。同時采集所有測量點的照度值，有效降低由于被測樣品發光不穩定所造成的測量誤差。測量結果如圖5所示。

根據圖5所示的被測樣品照度分布數據可計算出6個被測樣品的照度均勻度結果如表3所示。對照表1中的要求可知，所有測試樣品的照度均勻度均超標。

圖5 照度分布測試數據Fig.5 Test data of illuminance distribution

樣品編號照度均勻度≤300mm的120°扇形區域≥300mm，≤500mm的120°扇形環帶166465823934443371574432643952954336316607

2.3 閃爍測試

閃爍測試采用具有微秒級響應的閃爍光度計，根據IEEE Std1789—2015，對6個被測樣品的有關參數進行測試。測試數據如表4所示。

根據CQC 1601—2013《視覺作業臺燈認證技術規范》中對閃爍的要求(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的波段深度均超過了限值要求，判定為不合格。因此，6個樣品中僅有No.1、No.4和No.6符合對于閃爍的要求。

表4 閃爍測試結果Table 4 Results of flicker

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

2.4 光生物安全測試

光生物安全測試依據IEC 62778，在200 mm對被測樣品的藍光危害進行測量，測量結果如表6所示。

表6 閃爍測試結果Table 6 Results of flicker

從表6中可以看出，6個被測樣品的藍光危害均滿足IEC 62778[5]RG0的限值要求。

3 調研測試數據分析

對6個被測樣品的四項測量指標結果進行匯總，如表7所示。

從表7中可以看出，檢測的四項指標中，沒有一款樣品全部合格，且其中有兩款產品有兩項不符合要求。四項指標中，6個樣品均滿足遮光性和藍光危害要求，但超過一半的樣品不滿足照度及照度均勻度和閃爍的指標要求。因此，市售的護眼臺燈合格率低，而其中照度及照度均勻度和閃爍是其性能指標中最容易造成其最終判定為不合格產品的主要因素。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計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或調制電路設計不合理所致。

表7 測試結果匯總Table 7 Test results

4 總結

通過對市售的護眼臺燈進行測試調研，發現多部分標注有“護眼”相關宣傳語的臺燈產品不能完全滿足《讀寫作業臺燈的性能要求》，因此難以實現“護眼”。筆者建議：消費者在選購臺燈時，可以從光源(照明面積足夠大)、顏色(顏色偏暖色調)和亮度(不宜過高，300～500 lm較為適宜)這三方面來選擇一款質量好，且有CQC認證標識的普通讀寫作業臺燈。

[1] 讀寫作業臺燈性能要求：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]. 照明工程學報, 2013, 24(增刊): 61-65.

[4] 趙介軍, 喬波, 過鋒. LED藍光危害研究[J]. 照明工程學報, 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].

簡訊：2017年4月8日，廈門市照明學會成立大會暨第一次會員代表大會在廈門召開。中國照明學會秘書長竇林平、廈門市民政局蔡智仙調研員出席并致辭;廈門市建設局、市政園林局、公路局、市政工程管理處等有關單位領導，及會員企業代表共200多人出席大會。

大會表決通過了《廈門市照明學會章程》《大會選舉辦法》《會費標準》《財務管理制度》等基礎性文件，選舉產生了學會第一屆理事會成員名單，并選舉產生了學會領導機構。會議選舉廈門市市政工程設計院有限公司許林英為首任理事長;廈門市閩力安建設有限公司總經理郭平安為常務副理事長;廈門江海洋空間設計工作室主任設計師江海洋為秘書長。

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