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LED照明产品存在频闪(flicker)?

2019-01-09 09:00 来源:通嘉科技 编辑:电源网

LED照明(LED lighting)存在频闪

近年LED照明产品频闪议题持续于各国际照明团体发布相关文件, 如IEEE(电机电子工程师学会)、Energy Start (能源之星)、IEC(电机电工委员会)、CIE(国际照明委员会)…等. 备注文件中说明LED照明光源(LED lighting)的响应速度非常快,可实现灵活多变的光色调控,并迅速掀起照明应用的变革. 但是,由于电源驱动器(LED driver)、调光器(Dimmer) 引起的光源调动,让用户对环境的视觉感知发生变化,而此变化往往是不期望发生的,它会严重影响光质量,甚至是有害的。 公元2016年CIE成立了专门的技术委员会,由来自荷兰飞利浦(Philips)照明博士担任主席,发布了技术备注文件CIE TN 006对闪烁(Flicker),频闪效应(Stroboscopic effect)及幻影效应(Phantom array effect) 作出相关解释,并定义了闪烁指数(Flicker Index,FI)和闪烁百分比(Flicker Percent,PF)。闪烁指数的计算公式如下:

闪烁指数的计算公式

图1中,A1和A2分别为一个周期内光信号输出平均值以上和以下的面积。经实际测试后推荐FI在0.1以下,可保证良好的照明。闪烁百分比与调制深度(Modulation depth,MD)的定义相同:其中,和分别为周期信号的最大值、最小值和平均值

闪烁参数计算示意图

图1:闪烁参数计算示意图

当频率达到400Hz及以上时,人眼就不易察觉到频闪(flicker),但并不代表就没有危害性。光源亮度越高,其闪烁速率也会相应提高。频闪与频闪效应,跟电光源种类,及其技术性能有直接的关系。

LED电流纹波(current ripple)可推算其光通量之变化(以Cree高亮度LED产品为例)

图2:LED电流纹波(current ripple)可推算其光通量之变化(以Cree高亮度LED产品为例)

图2中显示, LED电流的改变会直接改变它的光通量输出;但可以看出,两者之间不是完全线性的关系。因此LED电流纹波(current ripple)和其衍生的闪烁百分比之间也不是线性的关系。对于大多数LED而言,光闪烁百分比是低于电流变化百分比的。 在大多数脱机式LED驱动器中,电路参数会影响LED输出电压纹波(voltage ripple),而LED电流纹波是则是受电压纹波影响的。

美国能源相关分析市场照明产品结果, 如图3 (数据源:Michael Poplawski and Naomi Miller. ” SSL Flicker Fundamentals and Why We Care” by U.S Department of Energy,2014)。频闪差异分布出乎意料的大,其中有4个样本频闪状况显示为非常严重,分布在右上角落的位置,比传统照明的频闪状况要差。但是,也有3个样本的频闪状况竟然优于传统灯,分布在左下角落的位置,表示几乎没有频闪。

现有市场照明产品的频闪比较图

图3:现有市场照明产品的频闪比较图

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