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Research & Evidence·9 分鐘

無頻閃規格:為何 SVM 才重要

「無頻閃」不是規格——沒有數字、沒有頻率、沒有測試方法。本文說明 SVM(頻閃可視度)如何按人眼頻率敏感度加權每一個調變成分,並拆解今日在用的三個數值(歐盟 0.4、NEMA 77 的 1.6、0.15 設計目標值)、LED 系統實際失敗的四個位置,以及應該寫進規格的條款範本。

無頻閃規格:為何 SVM 才重要

「無頻閃」不是一個規格。它沒有數字、沒有頻率、沒有測試方法,所以兩盞同樣被描述為「無頻閃」的燈具,在相機、移動物體或眼角餘光實際看到的東西上,可以相差一個數量級。SVM——頻閃可視度(stroboscopic visibility measure),由 CIE TN 006:2016 定義、並在 IEC TR 63158:2018 中應用——透過把光波形中每一個調變成分,按人眼視覺系統的頻率相關敏感度加權,填補了這個落差。這個加權就是全部重點:1 kHz 下 10% 的漣波不足為奇,而同樣 10% 在 100 Hz 就正正坐落在歐盟現時強制執行的限值上。本文說明 SVM 量度什麼、今日在用的三個數值——歐盟的 0.4、NEMA 77 的 1.6,以及 0.15 的設計目標值——LED 系統實際上在哪裡失敗,以及應該寫進規格的一條條款。

重點事實

  • 三種不同瑕疵、三個不同頻帶、三種不同度量。直接頻閃(約 80 Hz 以下)以 PstLM 量度;頻閃效應(stroboscopic effect,約 80 Hz 至 2 kHz)以 SVM 量度;幻影陣列效應(phantom array effect,約 80 Hz 起,量度至 20 kHz)完全沒有受規管的度量。出處:CIE TN 006:2016;測試方法見 IEC TR 61547-1(PstLM)及 IEC TR 63158(SVM)。
  • 唯一強制性的時間性光調變限值是歐盟的。生態設計規例 2019/2020 要求滿載時 PstLM ≤ 1.0 及 SVM ≤ 0.4;SVM 限值自 2021 年 9 月起為 0.9,2024 年 9 月起收緊至 0.4。其餘一切——WELL、招標文件、品牌標準——都屬自願。出處:Regulation (EU) 2019/2020, Annex II Table 4,經修訂。
  • SVM 按頻率加權,所以 SVM 的限值不是百分比頻閃的限值。對單一主導調變成分,SVM 等於調變深度除以該頻率的對比閾值,而 100 Hz 量得的閾值約為 0.25。因此 SVM ≤ 0.4 大致對應電源相關頻率下約 10% 調變深度,但在 400 Hz 下約 20%。出處:Perz et al. (2018), JOSA A 35(2) 309–319。
  • 百分比頻閃本身對頻率視而不見。IEEE 1789-2015 的低風險線為深度 ≤ 0.08 × 頻率,即 100 Hz 下 8%,但 1,250 Hz 下 100%;加州的市場制 JA10 表在同一個深度限值下,接受 200 Hz 的 16%,而 40 Hz 只接受 1.0%。出處:IEEE 1789-2015(見 US DOE/PNNL SSL 材料之概述);McHugh Energy 向 ENERGY STAR 提交的意見(2018)。
  • 合規在調暗狀態崩潰。在加州 JA8-2016 資料庫 8,749 盞不可分離燈具中,68% 在滿輸出時符合 IEEE 1789 低風險線,但 20% 輸出時只有 51%;光引擎由 89% 跌至 30%。歐盟法規只在滿載測試,所以調暗狀態的數字必須明確索取。出處:McHugh Energy 向 ENERGY STAR Luminaires 2.1 提交的意見(2018),Tables 2–3。

「無頻閃」是市場用語,不是量度

頻閃不是單一現象。CIE TN 006:2016 區分三種時間性光效應,每一種在不同頻帶可見,並需要不同度量:

瑕疵頻帶度量是否受規管?
直接頻閃約 80 Hz 以下PstLM(亦有用百分比頻閃與頻閃指數)歐盟:滿載時 PstLM ≤ 1.0
頻閃效應約 80 Hz – 2 kHzSVM歐盟:滿載時 SVM ≤ 0.4;NEMA 77 建議 SVM ≤ 1.6
幻影陣列效應約 80 Hz 起,量度至 20 kHz沒有標準化度量(研究中提出 PAVM)否

兩種沿用已久的度量出現在幾乎每張規格表上,而兩者都答不到問題。百分比頻閃是(最大 − 最小)÷(最大 + 最小)× 100:一個沒有頻率項的深度比。頻閃指數加入形狀項,但仍然沒有頻率項。兩者按定義都對「一個察覺不到的波形」與「一個令車床看似靜止的波形」之間的差別視而不見——因為該差別完全在頻率,而不是在深度。

SVM 實際上量度什麼

SVM 取光波形,把它分解為調變成分,並把每個成分的相對振幅除以對應頻率的可視度閾值。各成分再以 3.7 的 Minkowski 指數合成:

SVM = ( Σ (C_m / T_m)^3.7 )^(1/3.7)

尺度有錨點:SVM = 1 是平均觀察者的可視度閾值(50% 偵測機率),SVM 低於 1 不可見,高於 1 可見。

閾值函數 T(f) 就是令 SVM 有用的部分。頻閃效應的量得對比閾值在 100 Hz 約為 0.23–0.27,並隨頻率上升;一個在 50–800 Hz 的已發表擬合為:

T(f) = 2.865 × 10⁻⁵ × f^1.543 + 0.225

對單一主導成分,SVM = 深度 ÷ T(f)。這把一個以 SVM 寫成的限值,換算為驅動器工程師可以據此行動的深度限值:

調變頻率SVM = 1 時的深度SVM = 0.4(歐盟限值)時的深度SVM = 0.15(SUMLINK 設計目標值)時的深度
100 Hz約 26%約 10%約 3.9%
200 Hz約 33%約 13%約 4.9%
400 Hz約 52%約 21%約 7.8%
800 Hz約 109%(無法達到)約 43%約 16%

該表附帶兩點告誡。第一,它是單頻近似:真實波形含多個成分,而 3.7 指數的合成會令結果比單成分計算所暗示的更敏感。第二,SVM 是為照度高於約 100 lx、移動速度中等(最高約 4 m/s,即手部動作與機械)的情況而定義;在較暗空間與靜態任務,重要的瑕疵是直接頻閃——PstLM——而不是 SVM。

今日在用的三個數值

參考要求狀態
EU 生態設計規例 2019/2020, Annex II Table 4滿載時 PstLM ≤ 1.0、SVM ≤ 0.4對歐盟市場強制(SVM 自 2021 年 9 月起為 0.9,2024 年 9 月起收緊至 0.4)
NEMA 77-2017Pst ≤ 1.0、SVM ≤ 1.6一般照明的建議實務——為歐盟 SVM 限值的四倍
IEEE 1789-2015%flicker ≤ 0.08 × f(低風險),≤ 0.0333 × f(無可觀察效應)建議實務;沒有 SVM 度量
WELL v2, Light feature L07(Electric Light Quality)由 10% 至 100% 輸出,每個 10% 級距均 ≥ 90 Hz,或符合 IEEE 1789-2015 低風險調變自願認證,一分
SUMLINK 平台設計目標值SVM < 0.15;整個調光範圍內百分比頻閃 < 1%產品頁公布的設計目標值;非獨立實驗室結果

0.4 與 1.6 之間的落差就是實務問題。一盞燈具可以完美「符合 NEMA 77」,但對於同一產品放在歐盟市場,仍然是適用限值的四倍。一個只寫「低頻閃」而沒有指名參考的規格,因此不是規格。指名度量、指名限值、指名頻帶、指名調光水平。

IEEE 1789-2015 那條線值得再細讀,第二個原因是:它在 1,250 Hz 達到 100% 調變深度。同一個在 100 Hz 不可接受的 100% 深度,在約 1.25 kHz 以上就平平無奇——這就是為何一個像「低於 5% 頻閃」的聲稱,若不寫明頻率,可以同時為真且無關痛癢。本表的要求是引自各標準與該規例的已發表摘要;付費標準原文與修訂規例原文未有閱讀(見 §G 及驗證表,其中 CIE TN 006、IEEE 1789-2015、IEC TR 及歐盟分階段生效日期各列均標為未驗證)。

LED 系統實際上在哪裡失敗

失敗模式 1——調暗狀態。最大規模的已發表資料集來自加州 JA8-2016 資料庫,見於向 ENERGY STAR Luminaires 2.1 規格提交的意見分析:

群體滿輸出20% 輸出
不可分離燈具(n = 8,749)5,920 符合(68%)4,444 符合(51%)
光引擎(n = 410)366 符合(89%)124 符合(30%)

機制很簡單:調光改變驅動器的工作點,殘餘漣波、控制環行為與開關模式都隨之改變。歐盟法規捉不到這一點,因為要求寫成「滿載時」。若一個項目在晚間調到 1%,真正重要的合規數字是 1% 時的那個,而它必須被主動索取。

失敗模式 2——100 Hz 的電源相關漣波。在 50 Hz 電源(香港、新加坡、亞洲與歐洲大部分地區),一個濾波不良的驅動器會在 100 Hz 留下漣波;在 60 Hz 電源則落在 120 Hz。這是最不該有漣波的位置:頻閃效應敏感度在約 90–120 Hz 達峰,而 SVM 閾值正處最低(100 Hz 時 T ≈ 0.26)。僅僅 10% 的殘餘調變在 100 Hz 就是 SVM ≈ 0.38——基本上已達歐盟限值——而同樣 10% 在 800 Hz 會是 SVM ≈ 0.09。

失敗模式 3——PWM 調光。脈寬調光按定義達到 100% 調變深度;只有它的頻率決定這是否有影響。200–500 Hz 範圍的 PWM 產生遠高於 1 的 SVM 值。約 1.25 kHz 以上的 PWM,在 IEEE 1789-2015 低風險線下以 100% 深度是容許的,但在慢動作拍攝或快速眼球運動下仍可能產生可見的幻影陣列。恆流(類比)調光是減少深度而非斬波,代價是驅動器效率與調光範圍。控制協議——DALI-2、0-10 V、Matter over Thread——決定命令路徑,而不是波形:同一個協議,取決於其背後的驅動器,可以驅動乾淨或劣質的波形。

失敗模式 4——量測條件。IEA 4E SSLC Platform 的 IC 2023 跨實驗室比對,涉及 15 個國家、24 間實驗室,發現時間性光調變量測存在實質的實驗室間差異、SVM 量測與儀器有特定問題,以及交流電源對 PstLM 有重大影響。實務後果是:同一盞燈具,視乎由誰量、怎麼量,可以落在限值線的兩邊。一份沒有附量測條件——儀器、取樣率、擷取時長、濾波、調光水平——的報告,是無法驗證的。

應該寫進規格的一條條款

可直接複製的條款:

時間性光調變。在最大光輸出的 100%、50%、20%、10%、5% 及 1%,以及在設計所用的每一個 CCT 設定下,燈具須符合 PstLM ≤ 1.0 及 SVM ≤ 0.4。量測須按 IEC TR 61547-1(PstLM)及 IEC TR 63158(SVM)在光輸出波形上進行。對每個調光水平,供應商須報告 SVM、PstLM、百分比頻閃、頻閃指數、主導調變頻率及量測條件(儀器、取樣率、擷取時長、濾波)。以 SVM ≤ 0.15 為佳。

審閱提交時要套用的六項檢查:

  • 有沒有指名度量,抑或只有「無頻閃」這個詞?
  • 有沒有指名限值,以及對照哪個參考——歐盟 0.4、NEMA 77 的 1.6,抑或項目特定目標?
  • 有沒有寫明調光水平?滿輸出的單一數字,不覆蓋建築物度過整個晚上的那個狀態。
  • 任何百分比頻閃數字旁有沒有寫明頻率?沒有的話,該數字無法判斷。
  • 有沒有附上量測條件(按 IC 2023 的發現,它們會改變結果)?
  • 若適用 WELL v2,有沒有證據顯示由 10% 至 100% 輸出每個 10% 級距均 ≥ 90 Hz,或符合 IEEE 1789-2015 低風險調變?

SUMLINK 今日可以與不可以聲稱什麼

BY001 Minimalist Linear Wall Light 產品頁載有兩行時間性光調變數據:

度量已公布數值頁面備註
百分比頻閃整個調光範圍內 < 1%IEEE 1789-2015 無風險區——設計目標值
SVM< 0.15頻閃可視度——設計目標值

兩者在產品頁上都標為 Design target(設計目標值),而該標籤是刻意的:它們是來自驅動器與 LED 平台規格的工程設計值,並非已發表的獨立實驗室結果。在內部物料清單記錄中,BY001 各配置(7 W 至 13 W、CRI 90、2700–6500 K)建基於 LTECH SE-12-100-500-W2MA 恆流 Matter-over-Thread 驅動器,而 SVM 與百分比頻閃仍列為待量測的未結數據缺口。若某個驅動器規格表把 IEEE 1789 或 CIE-SVM 列在其認可項之中——例如 SE-40-300-1050-W2MA 規格表就是——那是供應商就該驅動器的列示,並非燈具層級的測試結果。其餘系列的驅動器與控制裝置文件收集於驅動與控制一節。

所以對項目團隊而言,誠實的立場是:設計意圖是一個其調變遠在歐盟限值之內、亦在 IEEE 1789-2015 無可觀察效應線之內的平台,而要在燈具層級驗證的文件,是我們按項目、按要求、附上量測條件才產出的。我們不公布健康聲稱,亦不會把設計目標值叫做證書。

線性與建築系列的平台規格、驅動器物料清單與調光協議資料,列於 HCL 線性燈目錄。

常見問題

百分比頻閃與 SVM 有何分別?

百分比頻閃只量度調變的深度——(最大 − 最小)÷(最大 + 最小)× 100——沒有頻率項。SVM 把每一個調變成分按對應頻率的可視度閾值加權,涵蓋約 80 Hz 至 2 kHz。所以一個 10% 深度的波形可以在 1 kHz 不可見、在 100 Hz 處於臨界,而百分比頻閃對兩者報告同一個數字。

照明規格應該要求多少 SVM?

對投放歐盟市場的產品,法定要求是滿載時 SVM ≤ 0.4(Regulation 2019/2020,2024 年 9 月起由 0.9 收緊)。NEMA 77-2017 建議一般照明 SVM ≤ 1.6——寬鬆四倍。對調暗運行,要求在每個調光水平都符合同一限值,而不是只在滿輸出,並索取 100%、50%、20%、10%、5% 及 1% 的報告。

「無頻閃」是技術規格嗎?

不是。它沒有度量、沒有限值、沒有頻帶、沒有測試方法,所以無法驗證或跨產品比較。改用一個度量(SVM 或 PstLM)、一個限值、頻帶、調光水平與量測標準——例如「按 IEC TR 63158,由 100% 至 1% 每個調光水平 SVM ≤ 0.4」。

歐盟生態設計的頻閃要求,適用於香港或新加坡的項目嗎?

它適用於投放歐盟市場的產品,所以是市場准入規則,而不是本地法規。在香港與新加坡,同一批數字通常透過 WELL v2 條款、招標規格或客戶標準進入項目。由於它是今日唯一存在的強制限值,即使在法律上不要求的地方,它仍然是最站得住腳的規格數字。

SVM 如何量度,為何報告會有差異?

SVM 由擷取的光波形、按 IEC TR 63158 的方法計算,PstLM 則另按 IEC TR 61547-1 量度。IEA 4E SSLC Platform 的 IC 2023 比對發現顯著的實驗室間差異、SVM 量測與儀器的特定困難,以及交流電源對 PstLM 的重大影響。務必索取任何已報告數字背後的儀器、取樣率、擷取時長、濾波與調光水平。

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