LED照明频闪现象的成因和解决方案

LED照明频闪：产生原因及危害分析

 

频闪是指光源的光通量按一定频率波动。很多人经常用手机对准光源时能够观察到条纹分布，这正是频闪引起的结果。尽管某些程度的频闪不会引起注意或产生生理不适，但有些频闪确实会带来问题。在LED照明中，频闪问题的产生原因多种多样。对于控制装置制造商而言，纹波电流是其中一个重要原因，也是频闪产生的罪魁祸首之一。那么，我们如何有效解决频闪问题呢？

 

频闪问题曾经是荧光灯常见的困扰。然而，随着时间的推移，强大的电子镇流器已经在很大程度上消除了频闪干扰，使人们感受不到频闪的存在。然而，随着LED（发光二极管）逐渐进入各个照明领域，包括通用照明，人们再次面临频闪问题。要实现尽可能无频闪的照明，LED驱动起着至关重要的作用。

 

频闪对健康有何危害？

 

频闪会对人体健康产生影响，其程度取决于频闪的频率以及个人对频闪的敏感度。高频率的频闪不会对人体产生明显影响，但低频率（低于120赫兹）的频闪很容易影响人体健康。早在上世纪90年代，大量研究发现，光源的频闪与偏头痛、头痛、自闭症、视觉疲劳和不适等神经学疾病存在密切关系。严重情况下，频闪可能导致人眼产生错觉，从而引发事故。因此，我们不能忽视频闪问题，不同频率和波动深度对人体的影响是不同的！本文将重点介绍大多数人认为讨厌的0-120赫兹低频率频闪问题。

频闪的产生原因有很多。对于控制装置制造商而言，纹波电流是其中一个重要原因，也是频闪的主要罪魁祸首之一。纹波电流是指在整流和滤波后仍存在的交流成分。这种交流成分叠加在直流上，拥有不同的频率和曲线。纹波电流会导致LED模组的功率波动，从而影响亮度。交流成分的叠加数量和频率是决定频闪程度的关键因素。

 

此外，LED光源所使用的载波技术和灯具设计也是产生频闪的重要因素。例如，如果LED光源采用磷光体作为转换器材料，该材料具有电容效应，可以消除部分交流成分。

 

频闪何时被人感知？

 

由于个体的活动类型和对频闪的敏感度不同，频闪会产生不同的影响，例如让人感到不悦、分散注意力，甚至对健康造成伤害。即使亮度波动超出感知阈值（间接感知），余光在这方面也起到重要作用，因为它使所有运动看起来更加强烈，无论是频闪还是物体的移动。

 

频闪被感知的程度还取决于个人的感知能力，包括视力、眼睛视网膜的感应力以及当时的照明条件。大多数人对10赫兹左右的频率最为敏感，而对于70赫兹以上的变化并不敏感。尽管如此，对于光敏感的人来说，高频率的频闪可能会导致疲劳、头痛等感觉，因为高频频闪具有刺激性效应。

 

根据电气和电子工程师协会在1789-2015年发布的标准，对于广为人知的频闪现象，频闪发生的频率以及在不同频率范围内的影响，驱动点点taptap安卓的设计建议都有详细解释。对于发生在70赫兹以下或很难察觉的频闪，适用不同的限制值。在最敏感的10赫兹左右的频率范围内，只会感知到0.5%的频闪；而在60赫兹的频率下，可以感受到60%的频闪，换句话说，这种频率下感受到的频闪强度是最敏感范围内感受到的120倍。因此，在这些频率范围内的限值相当严格。

如何减少频闪情况的发生？

 

受电源电压整流的影响（欧洲标准为50赫兹），LED驱动中有很大一部分纹波电流的频率是电源频率的两倍，约100赫兹。与传统光源相比，LED能立即将工作电流转换为光，无需进行任何大型平滑特效。

 

为了实现尽可能没有频闪的操作效果，必须确保优质LED驱动器与驱动器、调光器和LED模组之间的兼容性。数据表中的信息通常用于评估控制装置，例如通过“输出电流纹波”或“叠加交流”进行评估。通常情况下，所指示的值为100赫兹。该值越低，频闪的风险越低。

 

电气和电子工程师协会在1789-2015年的标准中首次提出了降低人体健康风险的全面建议。上图显示了对人体健康风险较低或无明显风险（绿色部分）的整个频率范围内的频闪限值曲线。

 

结论

 

虽然LED本身不会产生频闪风险，但LED调光，尤其是通过脉冲宽度调光，会增加频闪的可能性，甚至可能导致频闪现象。为了避免频闪，可以采用其他调光方式，如模拟调光。为了弥补低调光值模拟调光的缺点，混合调光法成为一种理想选择。

 

在驱动器中的纹波电流数据是频闪危险的第一个指标。为了获取更多可靠信息以做出明智的决策，可以查看整个灯具的数据。照明生产商通常提供有关驱动器、叠加交流电、调光方法和频率曲线等详细信息。尤其是0到120赫兹范围内的频率曲线，更能说明频闪的危险性。在10到70赫兹之间的频率范围内需特别考虑，因为这一范围内频闪对人体健康的影响最大。此外，完全避免脉冲宽度调光基本上可以确保环境下没有频闪。