LED照明中頻閃的產生及如何減少

　　頻閃是早期熒光燈很常見的一個問題。然而，隨著時間的推移，日益強大的電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)在很大程度上消除了頻閃的干擾，讓人感受不到頻閃。如今LED（發(fā)光二極管）已涉足照明的各個領域，包括通用照明，人們再次面臨頻閃的問題。而想要實現(xiàn)盡可能無頻閃的燈光，LED驅動的作用至關重要。

　　頻閃是光的強度或亮度在一定時間周期內的變化。在許多照明應用中都會出現(xiàn)頻閃，包括電視上的慢動作拍攝（尤其是體育頻道），隧道照明，普通照明的各個領域以及使用快速旋轉機械的工作場所。頻閃會影響人體健康，影響程度取決于頻閃的頻率以及個人對頻閃的敏感度。雖然高頻率頻閃不會對人體產生顯著的影響，但120赫茲以下的低頻率頻閃則很容易影響到人體健康。

　　本文重點介紹0-120赫茲這個大多數(shù)人覺得討厭的低頻率頻閃。

　　頻閃如何產生的？

　　產生頻閃的原因很多。對于控制裝置制造商而言，紋波電流就是其中的原因之一，是產生頻閃的一個重要罪魁禍首。紋波電流是整流和濾波后依然存在的交流成分。紋波電流疊加在直流上，具有不同的頻率和曲線。該交流成分使LED模組的功率發(fā)生波動，反過來又會使亮度發(fā)生變化。疊加交流的數(shù)量及頻率是產生頻閃的決定性因素。

　　LED光源所使用的載波技術和燈具設計也是產生頻閃的重要因素。例如，如果將磷光體用作LED光源的轉換器材料，則該層材料具有電容效應，會消除一小部分疊加交流。

　　圖1：使用幅度差以及高于和低于平均值的部分來計算頻閃

　　個人感知

　　由于個體的活動類型以及對頻閃敏感度的不同，頻閃所產生的影響也不經(jīng)相同，或讓人感到反感，或讓人注意力不集中，亦或損害人的健康，即使亮度波動超出感知閾值（間接感知）。在這里，余光常常起著重要的作用，因為它使所有的運動看起來更具強烈感，無論是頻閃或移動體。

　　頻閃被感知的程度還取決于個人感知，這與視力、人眼視網(wǎng)膜的感應力以及當時的照明條件不無相關。大多數(shù)人對10赫茲左右的頻率最為敏感，與此同時這部分人對70赫茲以上的變化并不敏感。盡管如此，對光敏感的人還是會有疲勞、頭疼等感覺，因為高頻頻閃會產生刺激性頻閃效應。

　　據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會1789-2015年標準，對于大家熟知的頻閃現(xiàn)象，頻閃發(fā)生的頻率及其在各種頻率范圍內的影響，驅動芯片的設計建議，目前都有詳細的解釋。如頻閃發(fā)生在70赫茲以內或不易察覺的范圍內，不同的限值適用。10赫茲左右的頻率屬于最敏感的范圍，在這個范圍內只會感受到0.5％的頻閃；如頻閃頻率到達60赫茲，則有60%的頻閃可以感受到，換句話說這種頻率下所感受到的頻閃強度是最敏感頻率范圍內所感受到的120倍。因此，這些限值在該范圍內相當高。

　　圖2：作為常規(guī)頻閃測量-在這種情況下，通過紋波電流進行測量-銳高的驅動顯示，所測量到的值保持在相對感知閾值以下

　　優(yōu)質驅動芯片可大大減少頻閃情況發(fā)生

　　受電源電壓整流的影響（歐洲標準為50赫茲），LED驅動中有很大一部分紋波電流的頻率是電源頻率的兩倍，約100赫茲。不僅如此，與傳統(tǒng)光源相比，LED可以立即將工作電流轉換為光，無需進行任何大型平滑特效。為了實現(xiàn)盡可能無閃的操作效果，優(yōu)質LED驅動以及驅動、調光器和LED模組三者之間的兼容性缺一不可。數(shù)據(jù)表中的信息通常為評估控制裝置的方法，比如通過“輸出電流紋波”或“疊加交流”評估。通常情況下，所指示的值是100赫茲。該值越低，頻閃的風險越低。

　　如今的高品質驅動，如銳高LED驅動，可最大限度地減少在輸出紋波，與完美匹配的組件一起工作。優(yōu)質組件都有明確定義的參數(shù)，這些參數(shù)在實驗室中不斷被檢測。制造商尤其注重10赫茲左右的臨界頻率范圍。銳高正在尋求定義新的市場標準。對于高紋波的老一代設備，現(xiàn)在只推薦給那些不需要人一直在場的應用。

　　圖3：電氣和電子工程師協(xié)會1789-2015年標準首次提出降低人體健康風險的全面建議。該圖顯示的是對人體健康風險較低或無明顯風險（綠色部分）的整個頻率范圍內的頻閃限值曲線。

　　推薦的調光方法

　　雖然LED本身不具頻閃風險，但進行LED調光，尤其是通過脈沖寬度調光會加重頻閃，甚至會導致一開始就出現(xiàn)頻閃。為了避免頻閃，采用其他調光方式，如模擬調光是可行的。為了抵消低調光值模擬調光的缺點，混合調光法正成為理想之選。

　　結論

　　驅動里的紋波電流數(shù)據(jù)是頻閃風險的第一指示。如想獲得更多可靠信息以便做出一個明智決定，可查看整個燈具上的數(shù)據(jù)。通常燈具制造商會提供所用驅動、疊加交流電量、調光方法以及頻率曲線的詳細信息。尤其是0到120赫茲之間的頻率曲線，最能說明頻閃的風險。10和70赫茲之間的頻率范圍值得特別考慮，因為這個范圍內的頻閃對人體健康的影響最大。更重要的是，完全避免PWM調光基本上可以保證無頻閃的環(huán)境條件。