2023普通照明用設備頻閃效應客觀試驗方

普通照明用設備頻閃效應客觀試驗方法II目 次1范圍 1規(guī)性用件 1術和義 1符和略語 25通則 3實室設要求 4頻效可度計 7測設和作件 7一試步驟 8于用設、和條件 8試告 9量確度 9附錄 A附錄 B附錄 C

（范）閃應見計則 11（料）確性慮素 17（料）試果例 19PAGEPAGE1普通照明用設備頻閃效應客觀試驗方法范圍本文件描述了一種客觀的頻閃效應可見度（SVM）計，可應用于照明設備在不同工作條件下的性能測試。（＞100（＜4A中A.1本文件旨在為照明設備在頻閃效應方面的性能評價確立客觀依據(jù)。本文件不考慮光的顏色隨時間變化（色度效應）。本文件描述了SVM的方法，但不規(guī)定任何限值。本文件中描述的客觀方法和程序基于CIETN006:2016中關于瞬態(tài)光偽象(TLAs)的內容。本文件沒有規(guī)范性引用文件。下列術語和定義適用于本文件。輔助設備作為被測系統(tǒng)一部分的外圍設備。被測設備接受頻閃可見度測試的設備。瞬態(tài)光偽象特定環(huán)境中的人類觀察者對亮度或光譜分布隨時間變化的光刺激產(chǎn)生的視覺感知的變化。注：視覺感知的變化是同一環(huán)境中的人類觀察者，處于調制光下的視覺感知與處于非調制光下的視覺感知對比產(chǎn)生的結果。[來源：CIETN006:2016，2.4.1]閃爍注1：光刺激隨時間的變化包括周期性波動和非周期性波動，可能是由光源本身、電源或其他影響因素引起的。注2：閃爍屬于瞬態(tài)光偽象的其中一種。[來源：CIETN006:2016，2.4.2，有修改]頻閃效應非靜態(tài)環(huán)境中的靜態(tài)觀察者對亮度或光譜分布隨時間變化的光刺激所產(chǎn)生的對運動感知的變化。示例1：對于周期方波亮度波動，運動物體被感知為離散移動而不是連續(xù)移動。示例2：如果周期性亮度波動的頻率與旋轉物體的頻率一致，則旋轉物體被認為是靜止的。注：頻閃效應屬于瞬態(tài)光偽象的其中一種。[來源：CIETN006:2016,2.4.3]靜態(tài)觀察者眼睛不移動的觀察者。注：僅有大幅眼球運動（掃視）不符合這個定義。無意識微掃視的觀察者被認為是靜態(tài)的。[來源：CIETN006:2016,2.4.5]靜態(tài)環(huán)境：CIETN006:2016,2.4.6]平均觀察者代表特定視力人群的平均特征的觀察者。注：問卷人群取決于照明系統(tǒng)的設計應用目的。它還可以包括特定的觀察者群體，例如偏頭痛患者。一般平均觀察者基于不同性別和年齡的匯總數(shù)據(jù)，但可以為亞組定義特定觀察者。[來源：CIETN006:2016,2.3.1]可見偽象50：CIETN006:2016,2.3.2]可見度閾值50%：CIETN006:2016,2.3.3]頻閃效應可見度在持續(xù)相對較短的指定時間間隔內評估頻閃效應的度量。注：根據(jù)CIETN006，持續(xù)時間典型值為1秒。調制深度注1：通常調制深度是在波形調制的一個基本周期內計算的，但也可以在多個周期的更長時間內計算。注2：調制深度也經(jīng)常用百分數(shù)表示，即將該比值乘以100%符號下列符號適用于本文件。????????：光放大器的增益。????(????)：歸一化信號頻譜。????(????)：照度。????er????????：調制頻率。PLM：短期閃爍值。????MEEVM????MT：用SMEUSV????Mnsetet????(????)：電源電壓信號。????????(????)：光傳感器放大器的輸出電壓?？s略語ADCAuxEqCIEDC：DFT：離散傅里葉變換EUT：被測設備FFT：快速傅里葉變換Hz：赫茲IEEE：國際電工電子委員會kHz：千赫LED：發(fā)光二極管MD：調制深度TLA：瞬態(tài)光偽象PoE：以太網(wǎng)供電RMS：均方根TN：技術說明SNR：信噪比SSL：固態(tài)照明SVM：頻閃效應可見度THD：總諧波失真TLD：抽頭線性驅動器通則頻閃效應測量設置的通用原理如圖1所示。SVM算SVM7圖1頻閃效應測量方法示意圖被測設備（EUT）的類型可取決于測試的目的。例如，可考慮以下不同的測試應用（參見圖2）：——測試照明設備（如燈具、控制設備或集成燈）的固有性能；——測試照明設備在調光條件下的性能。（用）10SVM3設10被測設備為光源被測設備為控制裝置使用外部調光器的測量設置圖2不同應用的SVM測量設置圖3TLA建議在一個電磁干擾、周圍干擾光和震動等的影響可以忽略不計的房間或裝置內進行測試(參見建議周圍環(huán)境溫度在EUT和測量設備規(guī)定的操作溫度范圍內。連接到EUT和輔助設備（如適用）的電源應是在規(guī)定的標稱頻率、電壓（或電流）水平上的穩(wěn)定電源，并能提供所需的功率水平。EUT的額定供電電壓或額定供電電流的標稱值應在EUT的供電端子處測量。（）在0.5%RMS用于SVM低頻電壓波動（低于50Hz）對于SVM測量的影響較小，宜限制市電電源在2kHz頻率范圍內的諧波失真，建議電壓的總諧波失真（THDv）不超過4%。測量EUTEUTEUT在該情況下EUT相對于光傳感器的方向和對準就不那么重要，因此操作起來較為方便。使用帶有濾波器和適當放大器的光電二極管測量EUT的照度（更確切地說：相對照度）。光電二極管、濾色片和放大器的組合宜滿足以下特性。CIE1931ISO11664-1:20071931SVMkHz）dB3kHz（6.8.1)。tst??????(??????????(????度????(????) ??????(????)=?????????(????其0<????<tst (1)式中：????????是常數(shù)，包括放大器的增益，它將光傳感器放大器的輸出電壓與照度聯(lián)系起來。10（6.8）測試持續(xù)時間（穩(wěn)定期后的數(shù)據(jù)采集持續(xù)時間）應至少為1s。2范圍（kHz示例：3dB3kHz9kHz10dB2kHz-1.6dB。為9kHz18kS/skHz2kHz（6.8.1）對于使用Stroboscopiceffectvisibilitymeasuretoolbox中提供的MATLAB?2實現(xiàn)的SVM計，建議采樣頻率至少為20kS/s。在6.10SVM0.05（ADC）ADC0.2SVM＜0.01N對于具有100Hz正弦調制的光波形，在約25%調制深度下產(chǎn)生的SVM=1（見圖A.2）。高頻率下產(chǎn)生SVM=0.01的頻譜分量比平均光照水平低-52dB，見公式（A.4）。要精確測量該頻譜分量，則由量化產(chǎn)生的信噪比（SNR）需要至少再低10dB，即SNR水平為-62dB。N位ADC的頻譜信噪比（以dB表示）計算如式（2）： ????R(N)=62N+176 (2)這意味著在實踐中的ADC需要至少為12位。SVMSVM的計算和驗證方法詳見第7章。PAGEPAGE10EUTSVM=0????M|oe????Mnse0.5%。使用頻閃效應可見度計測量照度并獲得SVM實測值，驗證實測值是否滿足以下要求： ????Mnse<005 (3)通則為了客觀評估頻閃效應，使用附錄A中規(guī)定的SVM計。驗證頻閃效應可見度計的驗證可以使用A.5條中給出的步驟和參考波形。建議使用A.5中給出的參考波形進行驗證時測試結果滿足以下要求：E ???????E???????×100%<5% (4)E????????????式中：????ME(A7和（）????????M——SVM計測量附錄A表A.1所列頻率、振幅和波形的參考光時的SVM測量值。對于實際的光波形，SVM計測量的SVM水平可能在0到9之間：沒有任何調制的波形，SVM=0；而具有無限小占空比周期的100%矩形脈沖調制的波形，SVM≈9。SVMSVM（CIETN006：2016）1501150%/（臨界性C.1SVM通則EUT宜在其預期的工作和氣候條件下進行測試。老煉EUT的老煉宜符合適用的產(chǎn)品性能標準。安裝見6.4。EUTEUTLEDCIES025:2015操作宜按以下方式操作EUT。EUT——建議在制造商規(guī)定的電源電壓和頻率組合下進行測試（另見6.2）。EUT50%±10EUT50%50%50%（＜50%）（見IEC61547:2009/ISH1:2013[8][9]——燈具和控制裝置宜使用其預期的光源或負載進行測試。如果此類設備可以使用不同瓦數(shù)的光源，建議使用最小瓦數(shù)的光源。參見10.3中關于測試控制裝置的具體建議。——如果光源可以在不同的顏色下工作，請選擇提供最大光輸出的顏色（調制關閉）。建議測試的一般步驟如下：EUTEUT（8.4）；8.56）；SVM附錄C提供了多個EUT測試結果的示例。通則10.2至10.4推薦了基于具體應用的測量設置、設備、步驟和條件的具體應用建議。NEMASSL-7A參見NEMASSL-7A:2015，4.6-4.8）EUT符合IEC63037:2016NEMASSL-7AIECTR63036：2016中測試要求的切相調光器在8.5中所述的50%光輸出水平下進行測試。測試設置的框圖如圖4所示。附錄C.2給出了調光條件下SVM測量的示例。圖4調光器兼容性測試在測量控制裝置的SVM時，光源的選擇是至關重要的，因為光源的電特性（如電容）會影響被測光波形的幅值和形狀。此外，建議在驅動器的指定操作V/I窗口內選擇若干點。參閱控制裝置性能標準以選擇合適的光源（負載）。測試設置的框圖如圖5所示。注：LED光源的電流與光輸出通常呈線性關系。此時可以應用參考源，并且可用輸出電流進行評估。附錄C.1中給出了具有不同控制裝置的照明設備的SVM測量示例。圖5控制裝置測試（SVM性SVTA測試報告應包含復現(xiàn)測試所需的所有信息。特別建議記錄以下信息：EUTEUTEUTEUT的工作條件；EUT/（）；SVM通則頻閃效應測試會受到不確定度的影響。附錄B概述了影響測試結果的測量不確定度的主要因素。通則為了限制測試的不確定度，建議每隔一段時間執(zhí)行以下驗證測試。見7.2和附錄A.5。見6.3。驗證測試電壓或電源電流和頻率（如適用）的標稱值是否在0.5%的允差區(qū)間內（交流電情況下取RMS值）。驗證在2kHz以內的頻率范圍內，市電電源電壓的總諧波失真（THDv）是否小于4%。見6.2和6.4。驗證EUT的光源和光傳感器所在圍場的電磁干擾效應和光屏蔽性能。可按以下方式完成。EUT（EUT驗證測試環(huán)境的振動不會引起測量照度的不必要的變化。該驗證試驗是6.10中所述噪聲水平驗證試驗的一部分。驗證光傳感器滿足6.5中給出的建議。（0.11/r2驗證放大器電壓輸出的限幅電平，并確保在此水平以下進行測試。使用6.10中推薦的方法驗證測試裝置的總體噪聲水平。重復性使用重復性條件（參考JCGM100:2008）和光波形的SVM值遠高于噪聲底限SVM水平的穩(wěn)定光源來驗證測試方法的重復性。例如，可為此使用具有50%占空比的100Hz脈沖調制LED光源。建議在連續(xù)五天內重復測試該光源至少五次。頻閃效應可見度測試結果的標準偏差應在平均SVM值的2%以內。為了保證測試裝置的質量，建議在每次測試之前執(zhí)行以下驗證測試：6.10）；SVM背景

附錄A（規(guī)范性）頻閃效應可見度計的規(guī)則stst （SVM）IECPLMSVM和PLMCIETN006:2016。IECPLMstst ASVMModelingthevisibilityofthestroboscopiceffectoccurringintemporallymodulatedlightsystems。CIETN006:2016TLAPerz3.7 ∞

3.7???? ????M=????=1?????????

·······························································(A.1)式中：Ci=Si/S1——對應于相對照度Ii(相對于DC)的第i階傅里葉分量Si的相對幅度；Ti——具有第i個傅里葉分量頻率的正弦波的頻閃效應可見度閾值。為簡單起見，公式（A.1）中的求和中對所有幅值歸一化。在所定義的可見度閾值曲線以外的頻率范圍，歸一化幅值設置為零。如果SVM50150%50%，SVMPerzSVMSVM（基于PerzWang160006:2016SVM100lx4m/sSVMSVM計的各個模塊如圖A.1所示。A.2中給出了模塊a到模塊d功能的詳細描述。模塊a 塊b 塊c 塊duE(t) E(t) C(f) ????(????)????(????)照電壓 度 一信圖A.1頻閃效應可見度計的結構模塊a該模塊包含一個照度適配電路，對測量光波形得到的電壓uE(t)進行縮放： ????(????)= ????E????) (A.2ean????E????)式中：見圖模塊b第二步計算歸一化信號的頻譜： ????(????)=????{????(????)} (A.3)在實踐中，使用快速傅里葉變換（FFT）得到頻譜。數(shù)值計算見A.3。模塊c計算SVM的頻率靈敏度曲線????(????)如圖A.2所示。該閾值曲線給出了疊加在恒定照度水平上且使得平50%CIETN006:2016用公式（A.4）獲得能見度閾值： ????(????)= 11+e?a(f?b)

+20?e??????10 (A.4)式中：f——以Hz為單位的頻率；a=0.00518；b=306.6。靈敏度曲線定義在2000Hz以內。高于1000Hz的靈敏度閾值約等于1，也即光波形是具有100%的正弦調制，對應相對頻譜分量為1。80Hz80Hz30Hz10080Hz惱。模塊d最后，公式（A.5）給出了2kHz以內所有頻率分量的加權頻譜求和（參見公式（A.1））：3.7

N(≤2

3.7 ????M=????=1式中：

?????????

·························································(A.5)Ci=2·Si/S1——對應于相對照度Ii(相對于DC)的第i階傅里葉分量Si的相對幅度，見公式（A.6）；Ti——具有第i個傅里葉分量頻率的正弦波的頻閃效應可見度閾值。超過2kHz時，沒有定義頻閃可見度閾值曲線。因此，頻譜分量的歸一化幅度僅累加到2kHz。SVM

圖A.2SVMT

頻率（Hz）(EUT)SVMT 照度信號=，1<????<N=+1 (A.6)式中：N=FS·T——采樣總數(shù)，信號步長Δt=1/Fs作為頻率分析的第一步，使用離散傅里葉變換（DFT）將時域數(shù)字信號轉換為頻率表示，通常使用快速傅里葉變換（FFT）算法來實現(xiàn)。 S????=????????????(????????)，1<????<N (A.7)該變換給出一個雙邊頻譜，其中頻域中的步長為: ?????=可以計算得到的最大頻率Fmax由下式給出:

Hz (A.8) ???? =N?1?????=N?1?≈(A.9)max 2

2 N 2由于感興趣的頻率范圍最高為2000Hz，因此需要的最小采樣頻率Fs=4000Hz的（計算頻譜用；為了將頻譜擴展到2kHz以外和避免混疊效應，需要更高的采樣率；見6.8.1)。（例如Hanning窗FFTCiA.6給出了使用MATLAB?數(shù)值計算SVM的應用示例。示例圖A.3給出了一個照度信號的示例，它是在一個恒定信號上疊加頻率為100Hz、調制深度為100%的矩形調制信號。下面的圖是對應的Ci譜和由公式（A.4）中給出的靈敏度閾值。計算該波形的SVM值約為4.97。SVM值主要來自于100Hz處的頻譜分量貢獻。為了驗證SVM計算的正確實現(xiàn)，可以使用以下驗證波形： ??sqr????)=1+????er?s?ser????)? (A.10 ??sn????)=1+????r(r????) (A.11式中：??sqr????和??sn????erDCmver——照度紋波的調制深度；????——時間，其中0≤t≤T，T=1秒；s?s2??r????erA.1（（A.4）和（A.5）SVMA.1由公式（A.10）和（A.11）指定的驗證波形可以使用以下通用傅里葉表示法表示為傅里葉級數(shù)：????=1 ????(????)=??0+∞???????co(0????)+???????s(20????) (A.12????=1式中：????0????????和????????f0=1/T——波形周期T對應的頻率；對于公式（A.10）的矩形脈沖波形，傅里葉系數(shù)為：????0=1；????????=0????值???? ???????? ?4，???????? ????π????????=0，n為偶數(shù)值時。

······································(A.13)SVMC=b/a=bSVME幅度mver值：

ver

er

n n4)= ??????Evr)4

0 n···········································(A.14)37(??????vr≤2k)???π?前提條件mver≤1。

∑ ????=1，3，…

? ?(?????????r)(用公式（A.14）與公式（A.4）一起計算表A.1中給出的矩形脈沖波形（波形VW-sq1到VW-sq4）的SVME的解析精確參考值。對于公式（A.11）的正弦參考波形，傅里葉系數(shù)簡化如下： ??0=1??1=????er (A.15ver（A.5）SVMEver

為： ????erer)=????ME(r)?????(er) (A.16前提條件是mver≤1。用公式（A.16）與公式（A.4）一起計算表A.1中給出的正弦波形（波形VW-sn1至VW-sn4）的SVME的解析精確參考值。上圖是一個帶有紋波的照度信號，由頻率為100Hz的100%矩形波調制信號組成。下圖是對應的相對頻譜；紅色虛線是靈敏度閾值T(f)（參見公式（A.3）；SVM的計算值等于4.97）。圖A.3帶紋波的照度信號示例表A.1驗證波形參數(shù)說明驗證波形編號調制類型調制頻率????????Hz調制深度????er頻閃效果可見度測量的參考值SVMEVW-sq1方形脈沖–公式(A.10)990.20051.000VW-sq21000.20121.000VW-sq31000.02010.100VW-sq41000.80484.000VW-sq51010.20191.000VW-sn1正弦曲線–公式(A.11)321.00000.991VW-sn21000.25631.000VW-sn35000.73141.000VW-sn419000.99971.000建議應用表A.1中給出的參數(shù)和波形。SVM結果的參考值可用于驗證獲取的SVM的數(shù)值是否正確。對于方波脈沖調制波形，選擇100Hz的低頻以避免在諸如MATLAB?等數(shù)值工具中仿真方波時出現(xiàn)的混疊不確定性影響。由于MATLAB?采樣的矩形脈沖是其固有波形（并且總是欠采樣，因為矩形脈沖周期性的頻譜延伸到無窮遠），因此不可能在采樣之前對波形進行頻帶限制。還可采用100Hz脈沖調制波形，檢查線性度（SVM=0.100和4.000），并通過應用1Hz的小頻移來驗證尋峰正確。MATLAB?SVM在MATLAB中心上給出了實現(xiàn)SVM的示例,參見Stroboscopiceffectvisibilitymeasuretoolbox,MatlabCentral。當使用此MATLAB版本R2016b時，數(shù)值計算所得SVM值與表A.1中給出的分析參考值SVME偏差大約在1%范圍內。附錄B（）附錄B提供了與SVM度量的測量不確定度相關的信息。（GUM），JCGM100:2008????????：影響量（在GUM中也稱為輸入量）。????????：影響量????????的估計值。????????????：影響量的修正。????(????????)：????????的標準不確定度。????????：敏感系數(shù)。????：測量結果（被測量的估計值），已對所識別出的顯著系統(tǒng)效應進行校正。????????(????)：????的合成標準不確定度。????(????)=?????????????(????)：????的擴展不確定度。k：包含因子，等于2。被測量與光波動測試相關的被測量是SVM值，即頻閃效應可見度度量。影響量被測量SVM依賴于許多影響參數(shù)，如圖B.1所示，將這些參數(shù)分為不同的組。表B.1列出了推導SVM值的總不確定度時可能需要考慮的影響因素。該表主要定性評估了影響量對被測量SVM總不確定度的影響。圖B.1SVM主要類別子類別重要程度額定值推薦允差/值/參考值供電電源額定電壓或電流次要。230V，120V±0.5%頻率次要。50Hz，60Hz±0.5%供電電源干擾諧波次要。n.a.THD＜4%電壓波動次要，因為波動幅度很小，并且頻率低于頻閃效應關注的頻率范圍。輔助設備（可選）外部調光器由于外部調光器的多樣性，對實現(xiàn)復現(xiàn)性較為重要。指定調光等級的平均光照水平；見8.510.2使用標準調光器；見10.2光源（負載，在測試控制裝置時）對實現(xiàn)復現(xiàn)性較為重要見10.3EUT穩(wěn)定（燈光調節(jié)）后，可能需要穩(wěn)定步驟。技術相關見8.4老煉對某些特定技術很重要。技術相關n.a.工作狀態(tài)對實現(xiàn)復現(xiàn)性較為重要。技術相關見