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LED灯的频闪

Hits:  Date:2014-11-06
 
2014年LED照明产业继续快速发展,性价比好的平价室内LED照明灯具因零售价将接近平民百姓用得起、买得起的价格红线而促进市场需求趋旺,平价LED光源、平价LED灯具有可能进入海量生产和海量销售。LED照明光源与灯具的生产成本的继续下降,LED照明光源与灯具的市场销量将爆发增长。LED照明产品的节能省电、长寿环保的优点毋庸置疑。但是由于新入行的灯具制造商对LED产品技术理解不深,自身技术力量单薄,对LED照明产品的电性能、技术参数管控不严,导致部分LED光源和灯具产品在点亮时频闪厉害。LED光源和灯具点亮时的频闪、闪烁、蓝光泄出,都是危害人类健康,有害人类的眼睛的!
 
1 LED光源和灯具的频闪
 
LED光源和灯具的频闪主要源自于劣质驱动电源,如阻容降压供电、纹波趋高的开关电源。检验和判别LED光源和灯具是否有频闪,简单的办法是打开手机的拍照和摄像功能,电子取景器即镜头对准要观察的LED光源,取景画面占手机屏的2/3面积以上,特别是对着LED光源近距离观察,如手机液晶屏上看到光源有明显的黑条纹滚动或有明暗的变化,就可以断定有频闪。频闪即有频率的闪动,是一种周期性的重复的闪光,包括可见的频闪和不可觉察的频闪。50~200Hz的频率闪动是人类肉眼所能看到的,对儿童和年轻人来说可能是非常敏感的。高频的闪烁,由于人类眼睛的惰性反而不能感觉,即不可觉察的频闪,因此,可以用来做光通讯。
 
典型的LED光源频闪如图1所示,这是网友用手机拍摄的,a图是有频闪的LED光源,可以看到明显的滚动黑条,由此证明该LED灯是有频闪的;b图是无频闪的LED灯,屏面清晰干净。LED照明产品经销商就是要经销与人无害、让人放心的高品质好产品。购买者一定要选购无频闪的高性价比LED照明产品。
 
无论是居家照明,还是办公室、生产车间的照明,都应该选用无闪烁的LED照明灯具。图2是网友提供的典型日光灯频闪照片。有频闪的LED光源和灯具都是有害人类健康的劣质产品。
 
2 频闪的危害
 
光源和灯具都给人类带来光明,照亮人们生活,满足不同的工作需求。因此,必须给予人类安全用光的环境。
 
频闪可能引发人类身体的疾病如癫痫、头痛等,不可见不可觉察的频闪也可能造成视觉疲劳从而导致近视。可见的和隐形的频闪都会给人体健康产生影响,研究表明,100/120Hz的频闪,有可能引起头痛,偏头痛,眼睛疲劳等不良影响,严重的调光频闪甚至会引起癫痫!特别会严重影响正在成长孩子的视力。
 
频闪不仅会危害人体健康,而且对动物也会产生影响,对鸟类生殖会产生影响(Maddocks et al., 2001),(Evans et al.,2006)。哺乳动物如猫,在100/120Hz下荧光灯的调制光下生存,已被证明可引起丘脑外侧膝状体核细胞的锁相回路发热,大脑的短神经链到上丘的一部分,影响控制眼球运动主要部分?(Eysel Burandt,1984)。频闪还会对拍摄产生影响,低劣的光源,刷新频率不够高的LED屏幕,在拍摄时容易产生条纹,严重影响拍摄效果。
 
频闪效应和相关机械运动合拍时,将造成机械运动明显减慢或停止运动的错觉。频闪效应(车轮效应、反转效应等)被认定为一类错觉。通过间歇照明,旋转或移动的物体的外观是改变的,由于频闪效应和相关机械运动合拍时,将造成机械运动明显减慢或产生停止运动的错觉,这在金属机床加工场合最容易出现,危害很大,引起产品报废或发生工伤事故。
 
3 频闪波动深度的限值
 
对于LED光源和灯具的频闪,美国在IEEE PAR1789《LED照明闪烁的潜在健康影响》中规定了波动深度的限值,IEEE PAR1789对波动深度定义为最大和最小亮度之差除以最大和最小亮度之和,即迈克尔逊对比。闪烁频率和波动深度函数关系如图3所示,给出的是波动深度随驱动电流频率的函数关系,也可被应用于复杂波形的傅立叶分量的闪烁评估。低风险区域的上限是线性变化的,低风险区域的上限< 闪烁频率×0.08,相当于无影响边缘的2.5.低风险区域的更多研究是开放的,但在IEEE PAR1789危险性评估分委会内,橙色区域包含低风险区已达成共识。无影响区域是安全的,用绿色表示。
 
4 闪烁的度量
 
如何度量闪烁?IEEE PAR1789对闪烁指数定义为一个周期的平均光输出线以上的面积除以光输出曲线的总面积。即:闪烁指数=面积1/(面积1+面积2),参考图4。闪烁的百分数,也被称为峰--峰值相比,迈克尔逊对比,定义为:
 
闪烁百分数=100(最大-最小)/(最大+最小)=100(A-B)/(A+B)
 
5 频闪缘由
 
电网供电的LED光源与灯具频闪的缘由主要是因采用电网AC电源供电引起的,由于简单的阻容降压供电,电网交流工频及其倍频等噪音纹波都无法滤去。交流电经整流和阻容降压供给LED的脉动直流有较大的波动,寄生其中的50Hz工频,100Hz、150Hz、200Hz的倍频波动都成了人类眼睛可见的闪烁。劣质的开关电源偷工减料,电路没有设计好,电解电容器的容量太小,都会导致低频纹波难以滤清,因而频闪难免。
 
6 顾客自我保护
 
LED灯是先进的光源,无频闪,可以很好的保护视力,快乐阅读、幸福生活。当你买到有频闪的LED光源和灯具时,只要这个灯具的包装上标明是“没有频闪的”,退货和理赔是当然的,是天经地义的。可依消法49条向商家获得双倍的赔偿。因此,LED照明光源和灯具经销商一定要对所经营的产品严格把关,合法保护消费者权益。对消费者来说,细心阅读LED照明产品包装上的技术参数和有关条款,耐心比较各家产品是十分重要的,不要贪婪便宜,而买入频闪有害眼睛健康的产品。选购LED光源和灯具时可以要求商家点亮,拿出手机看一下灯光是否有闪烁,慎重选择和保护自己十分重要。
 
7 生产制造商的解决方案
 
LED光源和灯具选用不同的驱动电路,效果是不一样的。有些驱动电路是有频闪的,如阻容降压电源;有的是无频闪的,如做得好的开关恒流电源。建议LED光源和灯具制造商适当增加驱动电源成本,可以确保生产无频闪的高品质、高性价比的产品。
 
开关恒流驱动电源是一种很好的选择,无论是隔离的开关恒流驱动电源,还是非隔离的开关恒流驱动电源,只有把设计方案做好,都可以确保LED照明产品无频闪。以2014年将是世界市场热门产品的LED灯丝灯为例(见图5),蜡烛灯为1.8W,球泡灯为3.6W,AC220V供电时采用无频闪的Buck供电的非隔离开关恒流驱动电源,该方案的BOM成本为RMB2.00元。如用阻容降压方案来供电,BOM成本也要RMB1.20~1.30元,但频闪十分厉害。
 
参考文献
1 颜重光.经销商如何鉴别好灯具
2 俞安琪.照明产品的频闪分析及对功能性照明的影响
3 IEEE PAR1789LED照明闪烁的潜在健康影响
 
 

  

关键词: LED灯 频闪
 
 
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