這個(gè)問(wèn)題如果我再向自己已經(jīng)上大學(xué)的兒子提出，他會(huì)嘲笑這問(wèn)題太簡(jiǎn)單了。帖子的作者也大體羅列了兩個(gè)原因，使得人感覺(jué)不到燈泡在閃爍：

 

原因1：：燈泡的亮度變化（閃爍）的頻率應(yīng)該和普通家用交流電的頻率（50Hz）相同，由于 人的視覺(jué)暫留 效應(yīng)也不會(huì)覺(jué)察到燈泡的閃爍。

 

 原因2： 燈泡（白熾燈）的燈絲具有熱慣性，雖然交流電的幅值變化所引起的電功率的波動(dòng)，但反映到燈絲溫度上就比較平滑，所以實(shí)際上波動(dòng)較小，人眼不易覺(jué)察。

 

視覺(jué)暫留效果

 

人類(lèi)感知燈光閃爍的能力與視覺(jué)暫留現(xiàn)象還不完全一致，人們對(duì)于燈光閃爍感知的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于視覺(jué)暫留（大約1/15秒鐘左右）對(duì)應(yīng)的頻率。為了消除閃爍影響，普通膠片電影播放機(jī)對(duì)每一幀圖片要閃爍兩次。

 

人眼不同部位對(duì)于閃爍感知能力也不同。視覺(jué)邊緣（人眼余光）部分能夠感知閃爍的頻率比人眼中心位置更高，因此由此側(cè)目能夠看到某些閃爍，當(dāng)正眼看的時(shí)候就覺(jué)察不出來(lái)了。

 

由于視覺(jué)暫留涉及到人的感知能力，不太容易測(cè)量。但是對(duì)于普通的燈具發(fā)出的光強(qiáng)到底變化大多，變化的頻率有多少是可以通過(guò)光電傳感器測(cè)量的。

 

在 SP-45ML光電二極管放大電路及其動(dòng)態(tài)特性 中介紹了一個(gè)基于SP-45ML光電管的光強(qiáng)測(cè)量電路及其動(dòng)態(tài)特性，它的輸出電壓與輸入光強(qiáng)（光的能量）成線性關(guān)系。相應(yīng)頻率大于25kHz，可以用來(lái)對(duì)于常見(jiàn)到的燈光的光強(qiáng)變化進(jìn)行的測(cè)量。

 

SP-45ML光電二極管放大模塊及其光導(dǎo)纖維

 

根據(jù)測(cè)量結(jié)果可以確定常見(jiàn)到的燈具：

 

●    光強(qiáng)變化大小到底是多少？

●    光強(qiáng)變化的頻率是到底多少？

 

01幾種電燈泡亮度測(cè)試

 

下面選擇辦公室里有的幾種燈泡，點(diǎn)亮后使用 光導(dǎo)纖維 將燈光引入 SP-45ML光電二極管放大模塊 。使用示波器觀察測(cè)量模塊輸出電壓波形，反映燈光強(qiáng)度的變化。

 

1.小型白熾燈

 

白熾燈是由電功率所產(chǎn)生的熱能使得燈泡內(nèi)鎢絲達(dá)到高溫后發(fā)射出熱輻射。熱輻射的大小和頻譜與燈絲溫度有關(guān)系。在平穩(wěn)狀態(tài)下，輸入電功率與輻射能力（保安熱傳導(dǎo)耗散能量）保持平衡。燈泡消耗的熱能量與輸入電壓幅值，燈絲（熱）電阻都有關(guān)系。

 

小型白熾燈的亮度測(cè)試

 

下圖顯示了燈泡的光強(qiáng)信號(hào)（藍(lán)色）和施加電壓信號(hào)（橙色，經(jīng)過(guò)變壓器降壓耦合后的波形）。 可以看到白熾燈的光強(qiáng)變化的頻率是輸入交流電壓頻率的兩倍（100Hz）。

 

交流電與光強(qiáng)波形

 

由于燈絲的熱慣性，所以發(fā)射的光強(qiáng)是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，波形呈現(xiàn)為正弦波。波動(dòng)的范圍是光強(qiáng)平均值的50%左右。下面是具體的測(cè)量數(shù)據(jù)。

 

■ 亮度參數(shù)

 

●    頻率： 100Hz

●    均值：Mean:2.801，MIN=2.133, MAX=3.508, Max-Min=1.375

●    亮度變化率：

 

 

2.LED燈

 

下面是另外一個(gè)白色LED燈。外觀與一只白熾燈泡相類(lèi)似，內(nèi)部包括有交流轉(zhuǎn)直流和LED驅(qū)動(dòng)電路、LED燈盤(pán)封裝在一起。

 

LED燈

 

測(cè)量到的光強(qiáng)（藍(lán)色）信號(hào)基本上是恒定。不隨著交流電壓的變化而改變。我們知道 LED光強(qiáng)與流過(guò)的電流成正比 ，這類(lèi)燈泡內(nèi)驅(qū)動(dòng) LED電路往往具有恒流功能 ，所以整體光強(qiáng)較為恒定。

 

交流電與光強(qiáng)曲線

 

為了提高效率，LED驅(qū)動(dòng)電路采用PWM驅(qū)動(dòng)。所以如果放大光強(qiáng)信號(hào)，可以看到LED燈光強(qiáng)呈現(xiàn)高頻波動(dòng)的情況，頻率大約為10kHz。光強(qiáng)的變化頻率很高。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類(lèi)能夠感知的頻域范圍。

 

LED燈亮度高頻波動(dòng)

 

具體測(cè)量光強(qiáng)波動(dòng)的范圍，大約是36%左右。

 

■ 亮度波動(dòng)參數(shù)

 

●    平均值： mean=0.5648

●    MIN=0.46575, MAX=0.672, MAX-MIN=0.20625

●    亮度波動(dòng)：

 

 

3.小型日光燈

 

這是辦公室中另外一個(gè)小型日光燈。它的內(nèi)部安裝有電子鎮(zhèn)流器，所產(chǎn)生的高壓脈沖能夠激發(fā)日光燈管點(diǎn)亮。

 

小型日光燈的光強(qiáng)變化

 

下圖顯示了小型日光燈的亮度變化?？梢钥吹剿牧炼茸兓群苄?，頻率是100Hz。從亮度曲線上來(lái)看基板上是全波整流，電容濾波之后帶動(dòng)負(fù)載的電壓波形。

 

這說(shuō)明在小型日光燈內(nèi)的電子鎮(zhèn)流器沒(méi)有對(duì)全波整流之后的直流電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，而且濾波電容的容值相對(duì)較小。

 

日光燈光強(qiáng)

 

下面是具體亮度變化數(shù)值。亮度變化幅值大約為21%左右。

 

●    平均值： mean=2.043

●    MIN=1.805, MAX=2.242, MAX-MIN=0.4375

●    亮度波動(dòng)：

 

 

4.普通日光燈

 

現(xiàn)在辦公室中還是用著普通的日光燈。這種光源在1934年被發(fā)明以來(lái)仍然被廣泛使用。

 

雖然燈管在屋頂，借助于長(zhǎng)長(zhǎng)的光導(dǎo)纖維很容易將燈光引入光強(qiáng)測(cè)量模塊。

 

普通的日光燈管

 

下圖顯示了普通的日光燈的光強(qiáng)隨著輸入電壓的變化的情況。和前面白熾燈相比，日光燈光強(qiáng)波動(dòng)也是100Hz，但波動(dòng)的波形不一樣。白熾燈由于是燈絲的熱慣性，所以光強(qiáng)波動(dòng)呈現(xiàn)出正弦波動(dòng)曲線。日光燈的光強(qiáng)實(shí)際上利用了熒光粉的余輝現(xiàn)象，光強(qiáng)并沒(méi)有隨著電壓降低下降到0。當(dāng)電壓重新升高，所激發(fā)出的紫外線超過(guò)余輝強(qiáng)度后，光強(qiáng)立即上升，此時(shí)并沒(méi)有熱慣性，所以光強(qiáng)由弱變強(qiáng)非?？臁?/div>