羽毛球乒乓球体育运动场馆照明
球场灯光频闪效应危害简析
羽毛球和乒乓球场馆照明，其球场灯光有频闪能量时，就一定会产生频闪效应危害。这是体育运动场馆照明不争的事实。
那么，频闪效应危害及表现有哪些？那些球场灯光和球场灯具没有频闪效应危害？怎样才能够实现球场灯光没有频闪效应危害？这些都是羽毛球、乒乓球场馆照明节能工程，球场灯光布灯时，应该认真考虑的问题。
一、探讨体育运动场馆照明频闪效应危害需说明的几个物理概念
1、球场灯光频闪：频闪表征的是羽毛球、乒乓球场地灯光能量，按照一定周期、有峰有谷、有强有弱的波动变化。显现出来的表现是球场灯光的照明亮度，有规律的有亮有暗的交替变化。
频闪是球场灯光的物理属性，决定于球场灯光和球场灯具的技术性能和品质。
2、球场灯光频闪能量：球场灯光频闪是有峰有谷、有周期的光能量变化的。有峰有谷表明，以水平线为零轴线，峰就是水平零轴线以上的光能量高度，谷就是水平零轴线以下的光能量深度。峰和谷对应的光能量高度和光能量深度之和，这就是球场灯光的频闪能量。频闪能量是由球场灯光和球场灯具的技术性能和品质所决定的。
乒乓球和羽毛球、排球、排球体育运动场馆中，球场灯光的频闪能量越大，球场灯光的照明效果，显现出来的有亮有暗的交替变化越是明显。
3、球场灯光频闪频率：指频闪能量按照一定的周期，周而复始的重复显现。频闪频率决定于球场灯光和球场灯具的物理属性。不同种类的球场灯光和球场灯具，其频闪频率不同。
4、球场灯光频闪能量与频闪频率之间的对应关系：球场灯光频闪频率越低，频闪能量就会越大。50周工频交流电直接驱动发光的白炽灯、400W金属卤化物灯（400W金卤灯）、T8荧光灯排灯，这三种球场灯光在体育运动场馆照明中，频闪能量最大。
二、羽毛球乒乓球场馆场地灯光频闪效应危害与表现
（一）、球场灯光频闪效应危害的物理意义：频闪效应危害，是球场灯光的频闪能量作用于人眼感知器官后，在人眼视知觉系统中产生的负面的、不适的、具有一定程度危害的光视觉生理效应。球场灯光频闪效应危害，影响视觉正常功能发挥，也会导致视觉疲劳。
（二）、球场灯光频闪效应危害与频闪能量和频率三者之间的关系：球场灯光和球场灯具的频闪频率越低，频闪能量就越大，频闪效应危害就越严重。
在羽毛球、乒乓球、篮球、排球体育运动场馆照明中，改变球场灯光的频闪频率和频闪能量，都会改变频闪效应危害的程度。
50周工频交流电，直接驱动发光的白炽灯、400W金属卤化物灯（400W金卤灯）、T8荧光灯排灯，这三种球场灯光的频闪能量最大，频闪效应危害也最严重。
（三）、球场灯光频闪效应危害表现形式
在体育运动场馆照明中，球场灯光的频闪效应危害 ，是通过一定的表现形式显现出来的。主要在以下两个方面。
1、乒乓球、篮球、排球、羽毛球、足球等球体空中飞行轨迹不真实
空中飞行的各类球体，当球体的自旋角速度、抛物线运动速度，与球场灯光频闪频率发生谐振时。空中飞行的羽毛球、篮球、排球、乒乓球等球体，其飞行轨迹，就会出现具有一定色彩的球体串现象。空中飞行的球体，在光视觉中不再是一个球体在飞，而是在前面球体的后面，有几个球体形成一个串在飞。
现象是球体飞行轨迹不真实，危害是球体空中定位不准。打球的运动员，出现挥拍打球，打不着球体，结果是打空。
球场灯光频闪频率越低、频闪能量越大。球体串现象越是严重。球体的飞行轨迹越是不真实，危害球体空中定位准确的程度越是严重。
2、球场灯光频闪导致人眼视觉疲劳：频闪的本质是球场灯光在波动。表现在人眼视觉上，是照明环境的视觉亮度在有亮有暗的波动。
波动的光能量，促使人眼光感知器官的调节肌对应地频繁调节，导致视觉神经疲劳。
体育运动场馆照明中，球场灯光的频闪能量愈大，视觉疲劳程度愈严重。在视觉疲劳达到一定程度时，还会引发偏头痛。
三、对球场灯光频闪效应危害程度有影响的光物理因素
（一）、影响球场灯光频闪效应危害程度的五个光物理要素
频闪效应危害程度和表现形式，与体育运动场馆照明空间中，以下物理因素有密切关联。
一是频闪能量大小：指乒乓球、羽毛球、排球、篮球场馆照明中，球场灯光的频闪能量大小。频闪能量越大，频闪效应危害程度越大。
二是频闪频率高低：体育运动场馆照明空间中，球场灯光频闪能量的频率高低。频闪频率越低，频闪效应危害程度越大。
三是球体运动状态：是指羽毛球、乒乓球、篮球、排球足球等球体的运动状态。其运动状态，主要是既做自身圆周旋转运动，又在空中做抛物线运动的复合运动。
球体的每个运动过程，都会有特定的、变化的，自身旋转角速度和空中抛物线运动速度。都会在体育运动场馆照明环境中，跨越一个球场灯光的有高度、有宽度、有长度的光物理空间，显现出特定的空中运动轨迹。
球体自身旋转角速度和空中抛物线运动速度，是产生球体飞行轨迹不真实的动态因素。
四是球体表面即时特征：乒乓球、羽毛球、篮球、排球、足球等球体，新品表面的颜色、纹理、光滑度等表面状态，各自具有各自的固有特征。
当使用过一段时间后。球体表面的颜色、纹理、光滑度等表面状态，都会发生不同程度地改变。有的还会出现面积大小不同、颜色不同的表面黑斑。
并且乒乓球、羽毛球、篮球、排球、足球等球体，是继续不断使用的，球体表面的颜色、纹理、光滑度、表面黑斑等状态，都在继续发生着不同程度地改变。球体表面特征，已经不再是新品的表面特征。对某一确定时刻的球体表面特征，我们称之为：即时表面特征。
球体即时表面特征，会加重球场灯光频闪效应危害程度。球体即使表面特征越是显著，对频闪效应危害的加重程度越是显著。
五是照度均匀度：指的是体育运动场馆照明中，球场灯光水品照度均匀度和垂直照度均匀度的高低。
体育运动场馆照明布光理论和布灯经验已经证明。场地灯光，水平照度和垂直照度不均匀，一定会放大球场灯光的频闪效应危害程度。场地水平照度和垂直照度不均匀度越大，对频闪效应危害放大的程度越大。综合危害效应越大。
（二）、五个光物理要素的可控与不可控特性分析
1、球体运动状态不可控：影响球场灯光频闪效应危害及表现形式的五个物理因素中，乒乓球、羽毛球、篮球、排球、足球等球体，在场地灯光中，每个运动过程和运动状态，是动态随机变化的。表现为不可控制特性。
2、球体表面即时特征不可控：乒乓球、羽毛球、篮球、排球、足球等球体，动态即时表面特征，是动态随机变化的。表现为不可控制的特性。
3、频闪能量和频率可控：球场灯光频闪能量大小、频闪频率高低。有球场灯光和球场灯具的技术性能和技术品质所决定。表现为可以通过选择使用高频率没有频闪能量的球场灯光和球场灯具，得以实现体育运动场馆照明质量，无频闪效应危害。
4、场地灯光均匀度可控：体育运动场馆照明，水平照度和垂直照度的均匀度，是有球场灯光布光（灯）方案所决定。表现为可控制、可优化。
在实际体育运动场馆照明工程中，可以通过科学合理的矩阵式均匀布光（灯）方案，实现场地灯光，具有最高的水平照度均匀度和最优的垂直照度均匀度。
（三）、通过对五个物理要素可控与不可控特性分析可知：欲改善和避免球场灯光频闪效应危害。基本思路应该是从可以控制的物理要素入手，来得以实现。实用的方法是：正确选择使用无频闪效应危害的球场灯光和球场灯具，采用矩阵式均匀布灯（光）模式，均匀地布光。
四、对常用四种球场灯光频闪效应危害程度的简要分析
1、400W金属卤化物灯（400W金卤灯）和电感镇流器T8荧光灯排灯：这两种球场灯光，都是50周工频交流电直接驱动发光。其频闪频率是100周。频闪能量最大，频闪效应危害最严重。
2、螺旋型、U型（4U、6U、8U、12U）等规格的大功率节能灯，T5节能灯排灯，电子镇流器Ｔ８荧光灯：是电子镇流器驱动的气体放电发光球场灯光和球场灯具。是否有频闪，或者是频闪频率高低，都决定于电子镇流器的交流（AC）--直流（DC）--交流（AC）转换频率高低。相同条件下，电子镇流器的转换频率越低，频闪能量越大。
3、球场照明实践已经表明： 400W金属卤化物灯（400W金卤灯）和T8电感镇流器荧光灯球场排灯。这两种球场灯光和球场灯具的频闪效应危害程度。大大高于T8电子镇流器荧光灯、T5节能灯球场排灯、U型和螺旋型大功率节能灯，这三种球场灯光的频闪效应危害程度。
4、理论分析和球场照明经验证明：U形管和螺旋管大功率节能灯，T5节能灯排灯。如果其驱动功率源（电子镇流器）的交流（AC）---直流（DC）---交流（AC）变换频率，高于千周40 Khz以上。球场灯光就没有频闪能量，光通量平滑稳定，照明质量没有频闪效应危害。
5、高频无极灯和LED大功率节能灯，用于体育运动场馆照明，球场灯光没有频闪效应危害。
五、青岛法兰克场馆照明无眩光无频闪效应危害专用6U-60W高频率节能灯
（一）、青岛法兰克支撑设计生产无眩光危害和无频闪效应危害高频率大功率节能灯的微观技术平台。
1、模糊自适应控制理论：在高频率大功率节能灯生产中，首次引入模糊自适应控制理论并成功应用，建立起了专用于高频率电子驱动器和高频率大功率节能灯的模糊自适应控制技术。
2、独立优化、最佳匹配技术路线：在高频率大功率节能灯生产中，首次确立并成功应用：“独立优化、最佳匹配”的技术路线。实现了高频率电子驱动器输出特性和灯管阴极特性的匹配。
3、动态工作点技术：在高频率大功率节能灯生产中，首次完成并成功应用：适用于电压变化的动态工作点技术。实现了高频率大功率节能灯，在电压从0V—280V之间剧烈变化的电网中，能够可靠启辉点燃的技术性能。
4、高活性长寿命低温发射电子阴极：首次引入：表面动态发射中心理论并成功应用，成功研发专用于高频率大功率节能灯管的高活性长寿命低温发射电子阴极。
5、动态自适应优化技术：在高频率大功率节能灯生产技术中，较好地把握了等离子体频率特性、阴极阻抗特性和驱动能量特性，在冷态与热态两种状态和启辉与点燃两个动态过程中，实现优化匹配并且达到自适应优化功效。
6、视觉影像形成动力学模型。人通过视觉感知物体存在、认识世界。本质上是视觉影像形成的过程。视觉影像形成涉及到光物理特性、视觉目标物体、视觉生理三个方面的机理与机制。
在体育运动场馆照明空间中，球场灯光具有光谱、光强度等若干个光物理属性，从视觉影像形成角度讲，光谱和光强最重要。
在体育运动场馆照明空间中，视觉目标物体是羽毛球、乒乓球、篮球、排球、足球等各类球体。球体的物理属性有很多，从视觉影像成像角度讲，其中四个方面的属性是主要的。一是球体形状，二是球体在球场灯光中的位置，三是球体表面显现的颜色和亮度，四是球体空中运动状态。
球体视觉影像形成，涉及到视觉神经生理学和脑视觉信息处理机制等基本理论。涉及到深奥复杂的生物光化学和生物电化学等技术。从视觉影像形成角度讲，视觉神经生理学和脑视觉信息处理机制，是核心的科学技术理论体系。
青岛法兰克韩俭荣，对视觉影像形成涉及到的纷繁深奥的科学技术理论，取得了一点点粗浅的初步认识和理解，理出了一个粗浅初步的思路。独立创建了视觉影像形成动力学数学模型，成功用于体育运动场馆照明专用，无眩光危害和无频闪效应危害球场灯光的研发设计。成功生产出了体育运动场馆照明专用，无眩光危害和无频闪效应危害6U-60W高频率节能灯。
（二）、无眩光危害和无频闪效应危害高频率大功率节能灯光物理特性
青岛法兰克无眩光危害和无频闪效应危害高频率大功率节能灯，其光物理参数和电物理参数有很多项，本文仅简要描述，作为体育运动场馆照明球场灯光，应该着重考量的五个光物理参数。其它光物理参数和电物理参数，可网络搜索获取，也可致电15265258265联系获取。
1、大功率节能灯无频闪能量及频闪效应危害。青岛法兰克6U-60W无眩光和无频闪效应危害，高频率体育运动场馆照明专用节能灯。驱动功率源（电子镇流器）的交流（AC）---直流（DC）---交流（AC）变换频率高达45 Khz以上。球场灯光平滑稳定、不波动，无频闪能量。无频闪效应危害。
已经过多家高端羽毛球场馆、乒乓球场馆、篮球场馆、排球场馆，作为无眩光危害和无频闪效应危害球场灯光，历时长达八年之多的应用验证。乒乓球、羽毛球、排球、篮球等球体，空中飞行轨迹，清晰、真实，不拖小尾巴串。球体飞行轨迹真实，空中定位准确。挥拍打球，看得准、打得准。不出现打空现象。
2、大功率节能灯无眩光及眩光危害。6U-60W无眩光和无频闪效应危害，高频率体育运动场馆照明专用节能灯。光谱能量分布接近于太阳光的可见光谱结构，并且实现了光辐射特性与Frank专用灯罩反射特性最佳匹配。在体育运动场馆照明中，矩阵式布灯（光），水平照度均匀。照明质量和照明效果无眩光危害。
八年来，经在多个城市多家高端羽毛球场馆、乒乓球场馆、排球场馆、篮球场馆照明验证：不管人眼因位置变换、视角变化和多相向运动变换。均实现了在正常视角范围内，球场灯光不晃眼、不刺眼、不耀眼、不眩目，没有眩光危害的照明效果。
3、大功率节能灯太阳光色，纯白明亮舒适。6U-60W无眩光和无频闪效应危害，高频率体育运动场馆照明专用节能灯。球场灯光为太阳光色，相当于上午十点到下午三点左右，这一段时间太阳光的颜色。光色纯白、明亮、清晰，视觉舒适。
4、大功率节能灯显色指数高，显色能力强。6U-60W无眩光和无频闪效应危害，高频率体育运动场馆照明专用节能灯。光谱能量分布接近于太阳光的可见光谱结构。显色指数高达85以上。接近于太阳光的显色指数100%。显示物体原本颜色的能力强。
在体育运动场馆照明中，显现出球场灯光，光色纯正，没有色偏。乒乓球、羽毛球、篮球、排球等球体，在空中飞行表面颜色纯正、真实，不发生色偏，色彩逼真。
已经有实验与现场效果证明：在场地照度值相同的条件下，显色指数高的高频率体育运动场馆照明专用节能灯构建的球场照明环境，与传统的低显色指数金卤灯构成的照明环境相比。其照明效果的明亮度、清晰度、真实度和舒适度，均有很大幅度的提高。
5、大功率节能灯可见光比例高有效视觉光效高。6U-60W无眩光和无频闪效应危害，高频率体育运动场馆照明专用节能灯。光谱能量分布结购，接近于太阳光的可见光谱结构。球场灯光可见光比例高，有效视觉光效高。能够以较小的电功率达到很高的现场有效视觉照度值，在视知觉中实现很高的视觉明亮度。
八年多来，在沿海城市多家高端羽毛球场馆、乒乓球场馆、排球场馆、篮球场馆照明节能工程中，直接替代400W金卤灯证明。高频率大功率节能灯可见光比例高、有效视觉光效高的技术特性。除了体现在光色纯白、明亮清晰、色彩逼真、视觉舒适等照明质量外。在实际球场照明中，还能够直接替代400W金属卤化物灯（400W金卤灯），功率替代比例高达一比八，节电率高达80%以上。直接替代180W高频无极灯，功率替代比例高达1W : 3W，节电率高达66%。
六、简析结论：体育运动场馆照明实现无频闪效应危害的技术措施
羽毛球场馆、乒乓球场馆、排球场馆、篮球场馆等体育运动照明，实现球场灯光无频闪效应危害的技术措施：一是科学选择使用无频闪效应危害的高频率球场灯光和球场灯具。二是采用矩阵式均匀布灯（光）模式进行布光。
作者简介： 韩俭荣。专注于气体放电等离子体物理和固体发光理论及技术研究，着力于儒释道国学文化研修。现服役于青岛法兰克微电子有限公司总工程师职位。自主研发、设计、生产，体育运动场馆照明专用球场灯具：无眩光危害和无频闪效应危害，6U—60W高频率节能灯。
技术支持电话：1526 525 8265。1357 326 2961。1360 630 6833。
