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LED照明頻閃出現(xiàn)的原因及解決方法

發(fā)布時(shí)間:2019-09-19 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】LED照明產(chǎn)生頻閃的原因很多。對(duì)于控制裝置制造商而言,紋波電流就是其中的原因之一,是產(chǎn)生頻閃的一個(gè)重要罪魁禍?zhǔn)住D敲?,如何有效解決頻閃問題呢?
 
頻閃是早期熒光燈很常見的一個(gè)問題。然而,隨著時(shí)間的推移,日益強(qiáng)大的電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)在很大程度上消除了頻閃的干擾,讓人感受不到頻閃。如今LED(發(fā)光二極管)已涉足照明的各個(gè)領(lǐng)域,包括通用照明,人們?cè)俅蚊媾R頻閃的問題。而想要實(shí)現(xiàn)盡可能無頻閃的燈光,LED驅(qū)動(dòng)的作用至關(guān)重要?! ?/div>
 
什么是頻閃?
 
頻閃是光的強(qiáng)度或亮度在一定時(shí)間周期內(nèi)的變化。在許多照明應(yīng)用中都會(huì)出現(xiàn)頻閃,包括電視上的慢動(dòng)作拍攝(尤其是體育頻道),隧道照明,普通照明的各個(gè)領(lǐng)域以及使用快速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作場(chǎng)所。
 
頻閃會(huì)影響人體健康,影響程度取決于頻閃的頻率以及個(gè)人對(duì)頻閃的敏感度。雖然高頻率頻閃不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生顯著的影響,但120赫茲以下的低頻率頻閃則很容易影響到人體健康。本文重點(diǎn)介紹0-120赫茲這個(gè)大多數(shù)人覺得討厭的低頻率頻閃?! ?/div>
 
頻閃如何產(chǎn)生的?
 
產(chǎn)生頻閃的原因很多。對(duì)于控制裝置制造商而言,紋波電流就是其中的原因之一,是產(chǎn)生頻閃的一個(gè)重要罪魁禍?zhǔn)?。紋波電流是整流和濾波后依然存在的交流成分。紋波電流疊加在直流上,具有不同的頻率和曲線。該交流成分使LED模組的功率發(fā)生波動(dòng),反過來又會(huì)使亮度發(fā)生變化。疊加交流的數(shù)量及頻率是產(chǎn)生頻閃的決定性因素?! ED光源所使用的載波技術(shù)和燈具設(shè)計(jì)也是產(chǎn)生頻閃的重要因素。例如,如果將磷光體用作LED光源的轉(zhuǎn)換器材料,則該層材料具有電容效應(yīng),會(huì)消除一小部分疊加交流?! ?/div>
 
人什么時(shí)候能感知到頻閃?
 
由于個(gè)體的活動(dòng)類型以及對(duì)頻閃敏感度的不同,頻閃所產(chǎn)生的影響也不盡相同,或讓人感到反感,或讓人注意力不集中,亦或損害人的健康,即使亮度波動(dòng)超出感知閾值(間接感知)。在這里,余光常常起著重要的作用,因?yàn)樗顾械倪\(yùn)動(dòng)看起來更具強(qiáng)烈感,無論是頻閃或移動(dòng)體。
 
頻閃被感知的程度還取決于個(gè)人感知,這與視力、人眼視網(wǎng)膜的感應(yīng)力以及當(dāng)時(shí)的照明條件不無相關(guān)。大多數(shù)人對(duì)10赫茲左右的頻率最為敏感,與此同時(shí)這部分人對(duì)70赫茲以上的變化并不敏感。盡管如此,對(duì)光敏感的人還是會(huì)有疲勞、頭疼等感覺,因?yàn)楦哳l頻閃會(huì)產(chǎn)生刺激性頻閃效應(yīng)。  據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)1789-2015年標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于大家熟知的頻閃現(xiàn)象,頻閃發(fā)生的頻率及其在各種頻率范圍內(nèi)的影響,驅(qū)動(dòng)芯片的設(shè)計(jì)建議,目前都有詳細(xì)的解釋。如頻閃發(fā)生在70赫茲以內(nèi)或不易察覺的范圍內(nèi),不同的限值適用。10赫茲左右的頻率屬于最敏感的范圍,在這個(gè)范圍內(nèi)只會(huì)感受到0.5%的頻閃;如頻閃頻率到達(dá)60赫茲,則有60%的頻閃可以感受到,換句話說這種頻率下所感受到的頻閃強(qiáng)度是最敏感頻率范圍內(nèi)所感受到的120倍。因此,這些限值在該范圍內(nèi)相當(dāng)高。
 
怎樣減少頻閃情況發(fā)生?
 
受電源電壓整流的影響(歐洲標(biāo)準(zhǔn)為50赫茲),LED驅(qū)動(dòng)中有很大一部分紋波電流的頻率是電源頻率的兩倍,約100赫茲。不僅如此,與傳統(tǒng)光源相比,LED可以立即將工作電流轉(zhuǎn)換為光,無需進(jìn)行任何大型平滑特效。
 
為了實(shí)現(xiàn)盡可能無閃的操作效果,優(yōu)質(zhì)LED驅(qū)動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)、調(diào)光器和LED模組三者之間的兼容性缺一不可。數(shù)據(jù)表中的信息通常為評(píng)估控制裝置的方法,比如通過“輸出電流紋波”或“疊加交流”評(píng)估。通常情況下,所指示的值是100赫茲。該值越低,頻閃的風(fēng)險(xiǎn)越低。
 
 
電氣和電子工程師協(xié)會(huì)1789-2015年標(biāo)準(zhǔn)首次提出降低人體健康風(fēng)險(xiǎn)的全面建議。上圖顯示的是對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)較低或無明顯風(fēng)險(xiǎn)(綠色部分)的整個(gè)頻率范圍內(nèi)的頻閃限值曲線?! ?/div>
 
結(jié)論
 
雖然LED本身不具頻閃風(fēng)險(xiǎn),但進(jìn)行LED調(diào)光,尤其是通過脈沖寬度調(diào)光會(huì)加重頻閃,甚至?xí)?dǎo)致一開始就出現(xiàn)頻閃。為了避免頻閃,采用其他調(diào)光方式,如模擬調(diào)光是可行的。為了抵消低調(diào)光值模擬調(diào)光的缺點(diǎn),混合調(diào)光法正成為理想之選?! ◎?qū)動(dòng)里的紋波電流數(shù)據(jù)是頻閃風(fēng)險(xiǎn)的第一指示。如想獲得更多可靠信息以便做出一個(gè)明智決定,可查看整個(gè)燈具上的數(shù)據(jù)。通常燈具制造商會(huì)提供所用驅(qū)動(dòng)、疊加交流電量、調(diào)光方法以及頻率曲線的詳細(xì)信息。尤其是0到120赫茲之間的頻率曲線,最能說明頻閃的風(fēng)險(xiǎn)。10和70赫茲之間的頻率范圍值得特別考慮,因?yàn)檫@個(gè)范圍內(nèi)的頻閃對(duì)人體健康的影響最大。更重要的是,完全避免PWM調(diào)光基本上可以保證無頻閃的環(huán)境條件。
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