LED照明產品頻閃的原因和解決方法

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-04-15

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 隨著LED照明的逐漸發展， led亮化工程，越來越多客戶會習慣性的拿手機對著LED燈具進行拍攝，通過觀察有無頻閃而確定該燈具是否對人眼睛有傷害。這種做法不完全正確的。

　　傳統的熒光燈具直接用于50Hz的交流電，它的頻閃是100Hz，用數碼相機拍攝的時候因為采樣頻率的不同所以會出現水波紋。而LED燈具是直流電源供電，其光源發出的光也將是直流形式的(在直流基礎上疊加有微小的波動或稱脈動)，從物理的角度上講，其發光的波動性的確遠遠低于交流電流工作的光源發光的波動程度。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LED光源。所以會存在LED燈具用數碼相機拍攝的時候存在閃爍。

　　是否相機拍攝有閃爍就可以斷定對人眼會有傷害呢?其實“人眼對于光波動性的敏感頻率在低頻范圍”，如救護車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。這些頻率遠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前民用供電的頻率下光源工作時有不舒適的情況”。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)，所以說LED燈具輸出的紋波電流100Hz會影響人眼舒適度這一說法更加不確切了。

　　視覺可以感受到的的頻閃主要由兩個原因：

       1、輸出紋波頻率偏低

　　個別人在特殊條件下(例如：從無光區域突然進入有光區域)還會會感受到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，所有人都沒法忍受的，電腦顯示器和電視機淘汰舊的幀頻制式， led室內照明，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，也感覺不到頻閃。這時紋波電流可能會遠比5% 要小，實現就有些困難了。

　　手機或攝像機拍攝的幀頻一般在30左右，高速運動攝像機可以達到400fps。拍攝有頻閃的燈光，超市照明，如果頻閃頻率不能超過拍攝設備所設置幀頻的4倍，在拍攝的設備上就會看到燈光有輝閃甚至嚴重抖動，拍攝的結果也是這樣。所以，拍攝舊的CRT顯示器的顯示畫面，經常會看到有橫條向上移動。

　　頻率較低的頻閃，雖然我們不能立即感覺出來，LED燈管，但長期在這樣的燈光下，人很容易疲倦，容易得近視等眼科疾病。

　　目前LED電源單純來講滿足無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PFC方案

　　3采用兩級方案(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，但是實際的經驗告訴我們當紋波控制在一定范圍之內以后(10%)，很難進一步降低，除非將電解電容不計成本的加多，LED燈管，行業資訊，也不能從根本上消除。

第二種方式“采用填谷式被動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或者IWATT(最早期的方案，照明產品，現已基本被淘汰)。電路原理如下。采用兩個大的電容以及三個二極管進行功率因素校正，因為在整流橋后面有大的電解電容，店鋪照明，所以將交流紋波吸收，店鋪照明，ROSH認證，車間照明，通過電感或者變壓器到次級部分的電流為直流電。

　　但填谷式方案也存在一定問題，首先非隔離填谷式方案會存在輸出空載電壓不受控制，容易造成燈珠損壞。其次，無法做成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，無論隔離式還是非隔離式填谷式方案，諧波測試根本無法通過。功率因素也不能完全達到0.9以上。因此此種方案也不能完全滿足UL，CE等認證標準。見附頁測試數據。

　　第三種方式則是采用兩級方案，在我司現有隔離電源的基礎上后面再加一級DC/DC，就能夠完全消除交流紋波的影響。電性參數也能完全達到認證標準。但此方案在成本上有一定增加，需要加多一個電源管理芯片以及部分外圍電路，總成本要增加7元左右。 以下為測試的兩款常見無頻閃電源：

　　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

　　目前美國一家知名芯片設計公司正開發一款真正通過芯片內部調整實現無頻閃。該技術采用先升壓后降壓的方式，整個過程采用一個芯片完成，在保證PFC和THD的前提下實現平滑的直流輸出。目前產品處于研發階段，還未推出。