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LED照明頻閃出現的原因及解決方法

發布時間:2019-09-19 責任編輯:xueqi

【導讀】LED照明産生頻閃的原因很多。對于控制裝置制造商而言,紋波電流就是其中的原因之一,是産生頻閃的一個重要罪魁禍首。那麽,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,日益強大的電子鎮流器已經在很大程度上消除了頻閃的幹擾,讓人感受不到頻閃。如今LED(發光二極管)已涉足照明的各個領域,包括通用照明,人們再次面臨頻閃的問題。而想要實現盡可能無頻閃的燈光,LED驅動的作用至關重要。  
 
什麽是頻閃?
 
頻閃是光的強度或亮度在一定時間周期內的變化。在許多照明應用中都會出現頻閃,包括電視上的慢動作拍攝(尤其是體育頻道),隧道照明,普通照明的各個領域以及使用快速旋轉機械的工作場所。
 
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産生顯著的影響,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赫茲這個大多數人覺得討厭的低頻率頻閃。  
 
頻閃如何産生的?
 
産生頻閃的原因很多。對于控制裝置制造商而言,紋波電流就是其中的原因之一,是産生頻閃的一個重要罪魁禍首。紋波電流是整流和濾波後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模組的功率發生波動,反過來又會使亮度發生變化。疊加交流的數量及頻率是産生頻閃的決定性因素。  LED光源所使用的載波技術和燈具設計也是産生頻閃的重要因素。例如,如果將磷光體用作LED光源的轉換器材料,則該層材料具有電容效應,會消除一小部分疊加交流。  
 
人什麽時候能感知到頻閃?
 
由于個體的活動類型以及對頻閃敏感度的不同,頻閃所産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阈值(間接感知)。在這裏,余光常常起著重要的作用,因爲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、人眼視網膜的感應力以及當時的照明條件不無相關。大多數人對10赫茲左右的頻率最爲敏感,與此同時這部分人對70赫茲以上的變化並不敏感。盡管如此,對光敏感的人還是會有疲勞、頭疼等感覺,因爲高頻頻閃會産生刺激性頻閃效應。  據電氣和電子工程師協會1789-2015年標准,對于大家熟知的頻閃現象,頻閃發生的頻率及其在各種頻率範圍內的影響,驅動芯片的設計建議,目前都有詳細的解釋。如頻閃發生在70赫茲以內或不易察覺的範圍內,不同的限值適用。10赫茲左右的頻率屬于最敏感的範圍,在這個範圍內只會感受到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範圍內所感受到的120倍。因此,這些限值在該範圍內相當高。
 
怎樣減少頻閃情況發生?
 
受電源電壓整流的影響(歐洲標准爲50赫茲),LED驅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,與傳統光源相比,LED可以立即將工作電流轉換爲光,無需進行任何大型平滑特效。
 
爲了實現盡可能無閃的操作效果,優質LED驅動以及驅動、調光器和LED模組三者之間的兼容性缺一不可。數據表中的信息通常爲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會1789-2015年標准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)的整個頻率範圍內的頻閃限值曲線。  
 
結論
 
雖然LED本身不具頻閃風險,但進行LED調光,尤其是通過脈沖寬度調光會加重頻閃,甚至會導致一開始就出現頻閃。爲了避免頻閃,采用其他調光方式,如模擬調光是可行的。爲了抵消低調光值模擬調光的缺點,混合調光法正成爲理想之選。  驅動裏的紋波電流數據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據。通常燈具制造商會提供所用驅動、疊加交流電量、調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赫茲之間的頻率範圍值得特別考慮,因爲這個範圍內的頻閃對人體健康的影響最大。更重要的是,完全避免PWM調光基本上可以保證無頻閃的環境條件。
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