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LED照明燈具的頻閃特性和檢測方法

2020-01-10 10:53:08 來源:深圳晟景光電 點擊:750

【大比特導讀】燈具或光源的頻閃,是指光輸出的波動特性,指光源在交流或脈沖直流電源的驅動下, 隨著電流幅值的周期性變化,光通量、照度或亮度發生相應的變化。也即光的強度隨著時間變化的特性。英文中經常用Flicker 表示。

基于LED的照明產品,具有許多優良的照明特性,同時也有許多問題需要進一步的研究,其中的頻閃特性就是很重要的一個方面。

一什么是燈具的頻閃

燈具或光源的頻閃,是指光輸出的波動特性,指光源在交流或脈沖直流電源的驅動下, 隨著電流幅值的周期性變化,光通量、照度或亮度發生相應的變化。也即光的強度隨著時間變化的特性。英文中經常用Flicker 表示。

二頻閃對照明品質的影響

頻閃表示光強隨著時間的變化特性,這種變化主要有兩個方面,一是變化的周期特性,即頻率,表示變化的快慢;另一個是變化的幅度大小,即振幅大小。頻率和振幅大小對人體有不同程度的影響。

例如長時間在低頻閃爍的燈光 (如電感鎮流熒光燈)下工作或生活會產生視覺疲勞甚至是頭痛等癥狀。

在IEEE Standard P1789的報告指出,人眼可辨識70Hz以下的頻閃,人體生理上對這樣的低頻閃爍可能會有頭疼、眼花、心神不安,或引發癲癇等反應。

而對高于70Hz的頻閃,雖然無法感知,但也并非沒有影響,可引發頭疼、視覺疲勞,長期使用可引起視力下降,甚至心跳加快等反應。

研究顯示,只有在高于160Hz,甚至200Hz以上時,才對人體無害。振幅大小對人體的影響,則會隨著頻閃頻率的高低引發不同的不同的生理反應。

在某些特殊的照明場合,不同的頻閃特性會有特殊的要求,例如需要特殊曝光的場合,例如攝影,頻閃會導致攝像品質的下降。

三如何表征頻閃特性?

如上所述的頻閃對照明品質的重要意義,國內外相關組織有許多相關的研究,對其進行深入研究,并使之規范化。如美國Energy Star,IEC、ANSI、CIE等組織均有相關的規范。

通常,這些規范主要針對兩個方面對頻閃進行定義:

1、閃爍的周期特性,也就是頻率

如前所述,雖然有許多研究認為需要160Hz以上才可對人體無危害,但是并沒有定論。有時也根據相關的電力諧波特性進行定義。

2、閃爍變化的強度信息,即振幅的大小

ANSI/ IES定義了兩個參數,Percent Flicker(頻閃百分比)和Flicker Index(頻閃系數)。

由下圖可見,Percent Flicker通過閃爍波形的峰值和谷值進行定義,Flicker Index則以平均值將能量區分成Area1和Area2,通過積分得到波形的能量值進行定義。

也有通過波動深度 (Fluctuationdepth) 、以及調制深度(Modulationdepth)進行表征的。

四LED的頻閃特性

由于LED具有非常快的響應時間,因此在一定的條件下,LED的頻閃特性主要是由于驅動電源的特性決定。

而傳統光源由于響應速度慢(上升、下降時間長),發光具有很大延后性,因此對電流的抖動不敏感。

因此LED光源的頻閃問題比傳統的光源要更加突出、嚴重,需要給與必要的關注。

五如何測量光源的頻閃特性

如上對頻閃的表征參數定義,進行頻閃測量時需要滿足以下條件:

1)使用的光電轉換探測器,必須有很快的響應速度,可以快速取樣;

2)探測器必須能夠模擬人眼對光的感應曲線,即明視函數曲線,可同時進行照度或亮度測量;

3)具備軟件計算功能。

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