LED照明產(chǎn)品頻閃的原因和解決方法

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-04-15

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 隨著LED照明的逐漸發(fā)展， led亮化工程，越來(lái)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(guò)觀察有無(wú)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(chēng)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(guò)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(chē)等警示燈的頻率大約是8-10赫茲，最易讓人眼不適，恒光電器，引起大家的警覺(jué)。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(shuō)LED燈具輸出的紋波電流100Hz會(huì)影響人眼舒適度這一說(shuō)法更加不確切了。

　　視覺(jué)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(wú)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， led服裝照明， led亮化工程，所有人都沒(méi)法忍受的，電腦顯示器和電視機(jī)淘汰舊的幀頻制式， led室內(nèi)照明，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(jué)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，超市照明，如果頻閃頻率不能超過(guò)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(huà)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(jué)出來(lái)，LED燈管，但長(zhǎng)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(lái)講滿足無(wú)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，LED燈管，行業(yè)資訊，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，照明產(chǎn)品，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�流橋后面有大的電解電容�?a href="http://www.zhuilan.cn/shangye.html">店鋪照明，所以將交流紋波吸收，店鋪照明，ROSH認(rèn)證，車(chē)間照明，通過(guò)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(wèn)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(wú)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(wú)論隔離式還是非隔離式填谷式方案，諧波測(cè)試根本無(wú)法通過(guò)。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(jiàn)附頁(yè)測(cè)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(cè)試的兩款常見(jiàn)無(wú)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(guó)一家知名芯片設(shè)計(jì)公司正開(kāi)發(fā)一款真正通過(guò)芯片內(nèi)部調(diào)整實(shí)現(xiàn)無(wú)頻閃。該技術(shù)采用先升壓后降壓的方式，整個(gè)過(guò)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。