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LED照明頻閃出現(xiàn)的原因及解決方法

發(fā)布時間:2019-09-19 責任編輯:xueqi

【導讀】LED照明產(chǎn)生頻閃的原因很多。對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)生頻閃的一個重要罪魁禍首。那么,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問題。然而,隨著時間的推移,日益強大的電子鎮(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)已涉足照明的各個領(lǐng)域,包括通用照明,人們再次面臨頻閃的問題。而想要實現(xiàn)盡可能無頻閃的燈光,LED驅(qū)動的作用至關(guān)重要。  
 
什么是頻閃?
 
頻閃是光的強度或亮度在一定時間周期內(nèi)的變化。在許多照明應用中都會出現(xiàn)頻閃,包括電視上的慢動作拍攝(尤其是體育頻道),隧道照明,普通照明的各個領(lǐng)域以及使用快速旋轉(zhuǎn)機械的工作場所。
 
頻閃會影響人體健康,影響程度取決于頻閃的頻率以及個人對頻閃的敏感度。雖然高頻率頻閃不會對人體產(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。本文重點介紹0-120赫茲這個大多數(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)生頻閃的一個重要罪魁禍首。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,反過來又會使亮度發(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,會消除一小部分疊加交流?! ?/div>
 
人什么時候能感知到頻閃?
 
由于個體的活動類型以及對頻閃敏感度的不同,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,因為它使所有的運動看起來更具強烈感,無論是頻閃或移動體。
 
頻閃被感知的程度還取決于個人感知,這與視力、人眼視網(wǎng)膜的感應力以及當時的照明條件不無相關(guān)。大多數(shù)人對10赫茲左右的頻率最為敏感,與此同時這部分人對70赫茲以上的變化并不敏感。盡管如此,對光敏感的人還是會有疲勞、頭疼等感覺,因為高頻頻閃會產(chǎn)生刺激性頻閃效應?! ?jù)電氣和電子工程師協(xié)會1789-2015年標準,對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)動芯片的設(shè)計建議,目前都有詳細的解釋。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,在這個范圍內(nèi)只會感受到0.5%的頻閃;如頻閃頻率到達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(歐洲標準為50赫茲),LED驅(qū)動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,無需進行任何大型平滑特效。
 
為了實現(xiàn)盡可能無閃的操作效果,優(yōu)質(zhì)LED驅(qū)動以及驅(qū)動、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估控制裝置的方法,比如通過“輸出電流紋波”或“疊加交流”評估。通常情況下,所指示的值是100赫茲。該值越低,頻閃的風險越低。
 
 
電氣和電子工程師協(xié)會1789-2015年標準首次提出降低人體健康風險的全面建議。上圖顯示的是對人體健康風險較低或無明顯風險(綠色部分)的整個頻率范圍內(nèi)的頻閃限值曲線?! ?/div>
 
結(jié)論
 
雖然LED本身不具頻閃風險,但進行LED調(diào)光,尤其是通過脈沖寬度調(diào)光會加重頻閃,甚至會導致一開始就出現(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,混合調(diào)光法正成為理想之選?! ◎?qū)動里的紋波電流數(shù)據(jù)是頻閃風險的第一指示。如想獲得更多可靠信息以便做出一個明智決定,可查看整個燈具上的數(shù)據(jù)。通常燈具制造商會提供所用驅(qū)動、疊加交流電量、調(diào)光方法以及頻率曲線的詳細信息。尤其是0到120赫茲之間的頻率曲線,最能說明頻閃的風險。10和70赫茲之間的頻率范圍值得特別考慮,因為這個范圍內(nèi)的頻閃對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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