LED照明產(chǎn)品頻閃的原因和解決方法
來源:晶通電器 人氣:761發(fā)表時(shí)間:2020-08-06
隨著LED照明的逐漸發(fā)展,越來越多客戶會(huì)習(xí)慣性的拿手機(jī)對(duì)著LED燈具進(jìn)行拍攝,通過觀察有無頻閃而確定該燈具是否對(duì)人眼睛有傷害。這種做法不完全正確的。
傳統(tǒng)的熒光燈具直接用于50Hz的交流電,它的頻閃是100Hz,用數(shù)碼相機(jī)拍攝的時(shí)候因?yàn)椴蓸宇l率的不同所以會(huì)出現(xiàn)水波紋。而LED燈具是直流電源供電,其光源發(fā)出的光也將是直流形式的(在直流基礎(chǔ)上疊加有微小的波動(dòng)或稱脈動(dòng)),從物理的角度上講,其發(fā)光的波動(dòng)性的確遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于交流電流工作的光源發(fā)光的波動(dòng)程度。但是,其輸入供電電源的仍然是交流形式的,很難完全避免交流紋波通過LED光源。所以會(huì)存在LED燈具用數(shù)碼相機(jī)拍攝的時(shí)候存在閃爍。
是否相機(jī)拍攝有閃爍就可以斷定對(duì)人眼會(huì)有傷害呢?其實(shí)“人眼對(duì)于光波動(dòng)性的敏感頻率在低頻范圍”,如救護(hù)車等警示燈的頻率大約是8-10赫茲,最易讓人眼不適,引起大家的警覺。這些頻率遠(yuǎn)低于正常交流供電工作的光源的光頻范圍,所以“根本就不存在正常人眼睛在當(dāng)前民用供電的頻率下光源工作時(shí)有不舒適的情況”。目前全世界大范圍使用的光源光頻都是50-60赫茲(包括LED顯示器,LED電視機(jī)),所以說LED燈具輸出的紋波電流100Hz會(huì)影響人眼舒適度這一說法更加不確切了。
視覺可以感受到的的頻閃主要由兩個(gè)原因:
1、輸出紋波頻率偏低
個(gè)別人在特殊條件下(例如:從無光區(qū)域突然進(jìn)入有光區(qū)域)還會(huì)會(huì)感受到100Hz左右的頻閃,舊式電影幀頻 為24fps,但如果照明的頻閃頻率在60Hz左右,所有人都沒法忍受的,電腦顯示器和電視機(jī)淘汰舊的幀頻制式,就很容易理解了。 2、輸出的紋波電壓或電流 100Hz的輸出紋波,在紋波電壓小于5%時(shí),也感覺不到頻閃。這時(shí)紋波電流可能會(huì)遠(yuǎn)比5% 要小,實(shí)現(xiàn)就有些困難了。
手機(jī)或攝像機(jī)拍攝的幀頻一般在30左右,高速運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)可以達(dá)到400fps。拍攝有頻閃的燈光,如果頻閃頻率不能超過拍攝設(shè)備所設(shè)置幀頻的4倍,在拍攝的設(shè)備上就會(huì)看到燈光有輝閃甚至嚴(yán)重抖動(dòng),拍攝的結(jié)果也是這樣。所以,拍攝舊的CRT顯示器的顯示畫面,經(jīng)常會(huì)看到有橫條向上移動(dòng)。
頻率較低的頻閃,雖然我們不能立即感覺出來,但長期在這樣的燈光下,人很容易疲倦,容易得近視等眼科疾病。
目前LED電源單純來講滿足無頻閃的要求也是可以做到。大致為:
1.加大輸出電解電容
2.采用填谷式被動(dòng)PFC方案
3采用兩級(jí)方案(AC/DC,DC/DC)
第一種方案“加大輸出電解電容”,此方案從理論上講可以采用電解電容吸收部分的交流紋波,但是實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)告訴我們當(dāng)紋波控制在一定范圍之內(nèi)以后(10%),很難進(jìn)一步降低,除非將電解電容不計(jì)成本的加多,也不能從根本上消除。
第二種方式“采用填谷式被動(dòng)PFC方案”,此方案也是最主流的一種處理方式。非隔離方案常用上海晶豐明源或者上海占空比方案。隔離方案可以采用芯聯(lián)或者IWATT(最早期的方案,現(xiàn)已基本被淘汰)。電路原理如下。采用兩個(gè)大的電容以及三個(gè)二極管進(jìn)行功率因素校正,因?yàn)樵谡鳂蚝竺嬗写蟮碾娊怆娙?,所以將交流紋波吸收,通過電感或者變壓器到次級(jí)部分的電流為直流電。
但填谷式方案也存在一定問題,首先非隔離填谷式方案會(huì)存在輸出空載電壓不受控制,容易造成燈珠損壞。其次,無法做成90-265V全電壓輸入,填谷電路輸出電壓谷值只有電解濾波電路谷值的一半,填谷式的整流方式整流后輸出電壓比普通整流后的輸出電壓低不少,有可能采用填谷式后在低壓輸入的是帶載不足。再者,無論隔離式還是非隔離式填谷式方案,諧波測試根本無法通過。功率因素也不能完全達(dá)到0.9以上。因此此種方案也不能完全滿足UL,CE等認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。見附頁測試數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)的熒光燈具直接用于50Hz的交流電,它的頻閃是100Hz,用數(shù)碼相機(jī)拍攝的時(shí)候因?yàn)椴蓸宇l率的不同所以會(huì)出現(xiàn)水波紋。而LED燈具是直流電源供電,其光源發(fā)出的光也將是直流形式的(在直流基礎(chǔ)上疊加有微小的波動(dòng)或稱脈動(dòng)),從物理的角度上講,其發(fā)光的波動(dòng)性的確遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于交流電流工作的光源發(fā)光的波動(dòng)程度。但是,其輸入供電電源的仍然是交流形式的,很難完全避免交流紋波通過LED光源。所以會(huì)存在LED燈具用數(shù)碼相機(jī)拍攝的時(shí)候存在閃爍。
是否相機(jī)拍攝有閃爍就可以斷定對(duì)人眼會(huì)有傷害呢?其實(shí)“人眼對(duì)于光波動(dòng)性的敏感頻率在低頻范圍”,如救護(hù)車等警示燈的頻率大約是8-10赫茲,最易讓人眼不適,引起大家的警覺。這些頻率遠(yuǎn)低于正常交流供電工作的光源的光頻范圍,所以“根本就不存在正常人眼睛在當(dāng)前民用供電的頻率下光源工作時(shí)有不舒適的情況”。目前全世界大范圍使用的光源光頻都是50-60赫茲(包括LED顯示器,LED電視機(jī)),所以說LED燈具輸出的紋波電流100Hz會(huì)影響人眼舒適度這一說法更加不確切了。
視覺可以感受到的的頻閃主要由兩個(gè)原因:
1、輸出紋波頻率偏低
個(gè)別人在特殊條件下(例如:從無光區(qū)域突然進(jìn)入有光區(qū)域)還會(huì)會(huì)感受到100Hz左右的頻閃,舊式電影幀頻 為24fps,但如果照明的頻閃頻率在60Hz左右,所有人都沒法忍受的,電腦顯示器和電視機(jī)淘汰舊的幀頻制式,就很容易理解了。 2、輸出的紋波電壓或電流 100Hz的輸出紋波,在紋波電壓小于5%時(shí),也感覺不到頻閃。這時(shí)紋波電流可能會(huì)遠(yuǎn)比5% 要小,實(shí)現(xiàn)就有些困難了。
手機(jī)或攝像機(jī)拍攝的幀頻一般在30左右,高速運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)可以達(dá)到400fps。拍攝有頻閃的燈光,如果頻閃頻率不能超過拍攝設(shè)備所設(shè)置幀頻的4倍,在拍攝的設(shè)備上就會(huì)看到燈光有輝閃甚至嚴(yán)重抖動(dòng),拍攝的結(jié)果也是這樣。所以,拍攝舊的CRT顯示器的顯示畫面,經(jīng)常會(huì)看到有橫條向上移動(dòng)。
頻率較低的頻閃,雖然我們不能立即感覺出來,但長期在這樣的燈光下,人很容易疲倦,容易得近視等眼科疾病。
目前LED電源單純來講滿足無頻閃的要求也是可以做到。大致為:
1.加大輸出電解電容
2.采用填谷式被動(dòng)PFC方案
3采用兩級(jí)方案(AC/DC,DC/DC)
第一種方案“加大輸出電解電容”,此方案從理論上講可以采用電解電容吸收部分的交流紋波,但是實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)告訴我們當(dāng)紋波控制在一定范圍之內(nèi)以后(10%),很難進(jìn)一步降低,除非將電解電容不計(jì)成本的加多,也不能從根本上消除。
第二種方式“采用填谷式被動(dòng)PFC方案”,此方案也是最主流的一種處理方式。非隔離方案常用上海晶豐明源或者上海占空比方案。隔離方案可以采用芯聯(lián)或者IWATT(最早期的方案,現(xiàn)已基本被淘汰)。電路原理如下。采用兩個(gè)大的電容以及三個(gè)二極管進(jìn)行功率因素校正,因?yàn)樵谡鳂蚝竺嬗写蟮碾娊怆娙?,所以將交流紋波吸收,通過電感或者變壓器到次級(jí)部分的電流為直流電。
但填谷式方案也存在一定問題,首先非隔離填谷式方案會(huì)存在輸出空載電壓不受控制,容易造成燈珠損壞。其次,無法做成90-265V全電壓輸入,填谷電路輸出電壓谷值只有電解濾波電路谷值的一半,填谷式的整流方式整流后輸出電壓比普通整流后的輸出電壓低不少,有可能采用填谷式后在低壓輸入的是帶載不足。再者,無論隔離式還是非隔離式填谷式方案,諧波測試根本無法通過。功率因素也不能完全達(dá)到0.9以上。因此此種方案也不能完全滿足UL,CE等認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。見附頁測試數(shù)據(jù)。
第三種方式則是采用兩級(jí)方案,在我司現(xiàn)有隔離電源的基礎(chǔ)上后面再加一級(jí)DC/DC,就能夠完全消除交流紋波的影響。電性參數(shù)也能完全達(dá)到認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。但此方案在成本上有一定增加,需要加多一個(gè)電源管理芯片以及部分外圍電路,總成本要增加7元左右。 以下為測試的兩款常見無頻閃電源:
圖1.填谷式PFC隔離式方案圖2.非隔離填谷式PFC非隔離方案
目前美國一家知名芯片設(shè)計(jì)公司正開發(fā)一款真正通過芯片內(nèi)部調(diào)整實(shí)現(xiàn)無頻閃。該技術(shù)采用先升壓后降壓的方式,整個(gè)過程采用一個(gè)芯片完成,在保證PFC和THD的前提下實(shí)現(xiàn)平滑的直流輸出。目前產(chǎn)品處于研發(fā)階段,還未推出。
下一篇:LED節(jié)能燈的特點(diǎn)
上一篇:太陽能路燈控制器的接線方法介紹