LED灯频闪如何破?电源拓扑结构选择剖析

时间:2021-05-23作者:佚名

  事实上,LED和灯具制造商都渴望解决闪烁问题,大多数向驱动器厂商要解决方案,因为驱动器最终决定了闪烁的程度。本文将解释闪烁发生的根本原因和特征,描述其在LED照明中是如何发生的,并解释工程师如何权衡不同的驱动器拓扑结构以找到最好的成本/效益组合。我们还将描述一种可以实现无闪烁LED照明的具有成本效益且灵活的纹波抑制电路。

  市场预期

  由于LED是新一代光源,市场期望的不仅是更高的固态照明功率,而且还具有更好的照明环境。

  然而,与传统照明技术一样,大多数LED灯直接连接到50或60Hz的AC电源。即使整流到100Hz或120Hz的频率之后,由于所涉及的频率相对低,任何与线相关的闪烁都可能被人的肉眼检测到。事实上,整流的线路可能导致频闪。

  使用单级结构同时处理功率因数校正(PFC)和输出驱动电流的LED驱动器特别容易受到闪烁的影响。除其他原因外,闪烁会受到LED纹波电流的影响。但是,有许多方法可以解决这个问题,包括纹波抑制电路。固态照明产品的开发人员需要评估方法,选择既符合成本又能满足应用要求的驱动器。在不同的应用中,不同程度的闪烁是可以接受的。比如,由于闪烁而不能在室内应用的系统设计可以在户外街道或区域照明中发挥作用。

  闪烁的影响

  据美国电气与电子工程师协会(IEEE)2010年发布的一篇报告指出,3–70Hz范围的灯闪烁频率人很容易感知到,让人感到身体不舒服。即使是重复的闪光灯和静态的重复几何图案也可能导致这些人疾病突然发作,发生率约为0.025%。 这种类型的闪烁可以通过驱动器就可以很轻易地解决。如果在输出电流纹波波形中看到这种频率,通常我们认为驱动器是不稳定的。

  但是,现在人们开始更加注意人长期曝光在70-160Hz范围内高频闪烁下的影响。 这种闪烁可能导致不适、头痛和视力障碍。一些研究人员甚至声称,视网膜可以感觉到高达200 Hz的闪烁,但测试表明,160 Hz以上,闪烁对健康的影响可以忽略不计。由于前面提到的100和120 Hz的整流线路频率,这将着重于减轻这一范围内的闪烁。实际上,100Hz或120Hz的闪烁对人体健康的影响不仅是频率,还包括身体和生理因素。

  闪烁的相关定义

  首先需要了解闪烁的特征。北美照明工程学会(IESNA)在“IESNA照明手册”第九版中发布了“闪烁百分比”和“闪烁指数”的定义。

  闪烁百分比指光源输出循环变化的一个相对量度(即调制百分数),也有时被称为“调制指数”。参考图1,可以根据最大(A)和最小(B)光输出电平计算出闪烁百分比,计算方式是A和B的总和除以A和B之差,得出的百分比就是闪烁百分比。

LED灯频闪如何破?电源拓扑结构选择剖析

  闪烁指数在IESNA手册中的定义是“在给定功率频率下,各种源输出循环变化的一种可靠的相对量度。它考虑了光输出的波形及其幅度。”闪烁指数假定值为0到1.0,稳定光输出为0。值越高表示灯闪烁以及频闪效应的可能性明显增加。 再次参考图1,可以通过Area 1和Area 2的总和除以Area 1计算出闪烁指数。

  如前所述,除了频率之外,闪烁指数对于人们感光程度具有显著的影响。闪烁指数越高,意味着对人眼的敏感度更高,舒适程度更差。表1来源于Michael Grather的一篇研究论文,显示在不同光引擎下不同的闪烁指数。

LED灯频闪如何破?电源拓扑结构选择剖析

  固态照明光源输出

  定义完闪烁后,思考一下LED光源是如何工作的。LED光输出与驱动电流几乎成线性关系。仔细看一下任意的一张大功率LED数据表,你可以看到在曲线图中正向电流与光通量线性排列。这就十分明显:驱动电流是LED灯闪烁的关键来源,恒流供电是LED驱动器的主要职责。

  当讨论100-120 Hz的闪烁时,人们最常关注的是室内照明应用。室内照明有很多LED驱动器方案可以提供恒定的电流。例如,在AC整流之后,简单的限流电阻、线性半导体调节和开关脉宽调制(PWM)调节都是可能的。但是这些方案不在讨论的范围内,因为它们不能提供室内商业应用所需的功率因数(PF)。

  通常,商业应用需要大于0.9的PF。 越来越多的国家和标准协会,如能源之星和DesignLights Consortium(DLC)要求照明要大于0.9 PF。

  电源拓扑结构

  鉴于PF要求,下面介绍一些可用于室内固态照明产品的驱动器拓扑结构以及每个产品的成本和性能,详见表2。我们还将介绍一个新方案,降低单级驱动器中常见的大纹波。

相关阅读

LED技术很美背后:辐射隐患不可小视

新版的央视《新闻联播》演播室的确是高端大气上档次,但是作为曾经的LED显示屏技术人员,我陷入了思考,这么多LED屏和LED照明,那其中的电磁辐射应该是多大啊?是不是对人体会产生...
2021-05-23

南洋理工Nripan Mathews团队:室温下钙钛矿纳米晶的精确调控

室温合成钙钛矿纳米晶缺乏通过高温方法可以获得的尺寸可调性。在此,新加坡南洋理工大学Nripan Mathews教授团队概述了一种可扩展的方法,利用不同的配体在室温下对CsPbBr3纳米晶体(...
2021-05-23
南洋理工Nripan Mathews团队:室温下钙钛矿纳米晶的精确调控

复旦科研新成果:

在国家自然科学基金委重点项目资助下,复旦大学医学神经生物学国家重点实验室、复旦大学脑科学研究院黄志力教授领衔的科研团队,带领学生张泽博士等研究人员,历经两年研究发...
2021-05-23
复旦科研新成果:

应用丛书《LED驱动芯片工作原理与电路设计》

《LED驱动芯片工作原理与电路设计》是LED、OLED技术与应用丛书。本书概要地叙述了LED的发光原理及其驱动特点,着重讨论了用IC芯片驱动LED电路的工作原理和线路分析,介绍了应用于...
2021-05-23

检测LED频闪与频闪效应的方法

LED频闪效应指的是两个概念。一是频闪:即电光源光通量波动的深度,波动深度越大,频闪深度越大。二是频闪效应:即电光源频闪在人视觉上产生的负效应。频闪深度越大,负效应越...
2021-05-23

热销商品

广东珠江电线电缆阻燃国标定制BYJBV BVR YJV YJY RVV RVS RV KVV

广东珠江电线电缆,专注于阻燃国标定制,产品涵盖BYJBVBVRYJVYJYRVVRVSRVKVV等多种规格。我们采用先进生产技术,严格遵循国家标准,确保产品质量可靠、性能稳定。产品适...
¥ 1

可换头防静电塑胶镊子ESD-7A/242/249/259防划伤夹IC硅晶片陶瓷头

ESD-7A/242/249/259是一款专为半导体行业设计的防静电塑胶镊子,有效防止静电对敏感电子元件的损害。其独特之处在于可更换的镊子头,包括专为夹持IC硅晶片和陶瓷元件...
¥ 2

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

86型开关超薄自粘贴式防水罩浴霸开关家用防水盒浴室插座防溅盒子

86型开关超薄自粘贴式防水罩浴霸开关,是一种专为家用浴室设计的创新产品。其采用超薄设计,无需复杂布线,自粘贴式安装方式简洁高效,有效节省空间。防水罩有效阻挡水汽...
¥ 3.9

L型套筒扳手铣口烟斗双头弯头7字穿孔机修六角汽修轮胎工具6-19mm

L型套筒扳手是一款常用于工业领域的多功能工具,具备双头设计,可高效完成铣口、烟斗等多种工件孔位加工,适用六角汽修、轮胎等场景。其套筒尺寸为6-19mm,精准适配各类...
¥ 3.5

网站栏目