LED-valon välkkymisen poistaminen valitsemalla oikea LED-ohjain

Valaistusalalla on trendi korvata perinteiset hehku- ja loistelamput tehokkaammilla ja pidempään kestävillä LEDeillä. Koska se on kuitenkin kytketty suoraan AC-linjaan, kuten perinteiset pioneerit, voi olla olemassa 100 Hz tai 120 Hz välkyntä virtalähteen lähdön käyttövirran aaltoilun vuoksi, vaikka useimmiten tämä saattaa saada kuluttajat tuntea olonsa epämukavaksi ihmisten seurassa. Silmät eivät voi huomata niitä. LED- ja lamppuvalmistajat ovat innokkaita ratkaisemaan tämän ongelman, he kääntyvät LED-ajurien valmistajan puoleen, koska lopulta LED-ajuri päättää, vilkkuuko vai ei. Tässä artikkelissa tutkitaan välkkymisen syitä, kuvataan LEDien välkkymistä ja kerrotaan, kuinka insinöörit voivat tehdä kompromisseja eri ratkaisujen välillä ongelman ratkaisemiseksi. Lopuksi se tarjoaa kustannustehokkaan ja joustavan tavan saada aikaan välkkymätön LED-valaistus käyttämällä aaltoilun vaimentimia.

LED-lamput korvaavat useimmat muut lamput, kuten hehkulamput ja loistelamput lähivuosina. Tämä on tunnettu trendi, että LED on uuden sukupolven valonlähde. Ihmiset eivät vain odota parempaa valotehokkuutta, vaan myös parempaa valoympäristöä.

Useimmat LED-valot on kytketty suoraan vaihtovirtaverkkoon. Alueesta riippuen taajuuksia on 50 Hz tai 60 Hz, ja taajuus AC-tasasuuntauksen jälkeen on erittäin alhainen jopa 100 Hz tai 120 Hz, mikä voi aiheuttaa stroboskooppista välkkymistä ja hieman ahdistusta. Jos LED-ohjain on suunniteltu käyttämään yksivaiheista PFC-rakennetta, voit jopa sairastua.

Nyt lamppuvalmistajat ymmärtävät ja yrittävät ratkaista tämän ongelman erityisesti sisätiloissa. Joten he kääntyivät ammattimaisten LED-ajurien valmistajien puoleen saadakseen apua ja ratkaisuja. Tässä artikkelissa selitetään, kuinka LED-aaltovirta vaikuttaa välkkymiseen, ja selitetään monia tapoja ratkaista ongelma oikean LED-ohjaimen suunnittelun avulla, erityisesti ainutlaatuisella laitteella, jota kutsutaan aaltoilun vaimentimeksi, jonka avulla lampunvalmistajat voivat jo minimoida aaltoiluvirta muuttamatta nykyistä LED-ohjainta.

Flickerin vaikutus

Valon välkyntätaajuudet välillä 3–70 Hz ovat helposti ihmisten havaittavissa, mikä voi tehdä niistä erittäin epämukavia. Jopa toistuvat välähdykset ja staattiset toistuvat geometriset kuviot voivat aiheuttaa näille ihmisille epileptisiä kohtauksia, ja ilmaantuvuus on noin 0,025 %. Ja tällainen välkkyminen voidaan helposti ratkaista LED-ohjaimella. Jos näemme tämän taajuuden lähtövirran aaltomuodossa, ajattelemme yleensä, että LED-ajuri on epävakaa. Ihmiset ovat alkaneet kiinnittää enemmän huomiota siihen, että pitkäaikainen altistuminen korkeamman taajuuden välkynnälle (alueella 70-160 Hz) voi myös aiheuttaa epämukavuutta, päänsärkyä ja näköhäiriöitä. LED-ajureille, koska verkon taajuus suurimmassa osassa maailmaa on 50 Hz tai 60 Hz, yleisimmät ovat 100 Hz ja 120 Hz vilkkuminen. Joten tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa 100 Hz:n tai 120 Hz:n välkkymisen käsittelemistä. Itse asiassa 100 Hz:n tai 120 Hz:n välkynnän vaikutus ihmisten terveyteen ei ole pelkästään taajuuden funktio, vaan se liittyy myös fysiologisiin ja fysiologisiin tekijöihin.

Jotkut tutkijat väittävät jopa, että verkkokalvo voi havaita välkkymistä jopa 200 Hz:iin asti, mutta testit ovat osoittaneet, että yli 160 Hz:n taajuudella välkynnän vaikutus terveyteen on mitätön.

Flickerin määrittely

IESNA (The Illuminating Engineering Society of North America) julkaisi määritelmät ”prosenttivärinä” ja ”värinäindeksi” IESNA Lighting Handbook -julkaisun yhdeksännessä painoksessa. Kuvassa 1 näkyy, kuinka mittarit määritellään.

Prosenttivärinä on suhteellinen mitta valonlähteen tehon syklisestä vaihtelusta (eli prosentuaalisesta modulaatiosta). Tätä kutsutaan joskus myös ”modulaatioindeksiksi”.

Välkyntäindeksi on ”luotettava suhteellinen mitta eri lähteiden lähdön syklisestä vaihtelusta tietyllä tehotaajuudella. Se ottaa huomioon valontuotannon aaltomuodon sekä sen amplitudin”, käsikirjan mukaan. Välkyntäindeksi olettaa arvot 0 – 1,0, ja 0 tasaista valotehoa. Suuremmat arvot osoittavat lisääntynyttä mahdollisuutta havaita lampun välkkyminen sekä stroboskooppinen vaikutus.

Kuten edellä todettiin, taajuuden lisäksi välkyntäindeksillä on merkittävä vaikutus siihen, miten valo saa ihmiset tuntemaan. Korkeampi välkyntäindeksi tarkoittaa enemmän herkkyyttä ihmissilmälle ja huonompaa mukavuustasoa. Alla oleva taulukko näyttää eri valomoottoreiden tyypilliset välkyntäindeksit.

IEEE Standards Working Group IEEE PAR1789 ”Suositeltuja käytäntöjä korkean kirkkauden LEDien virran säätämiseksi yleisön terveysriskien vähentämiseksi” on perustettu antamaan valaistusteollisuudelle, ANSI/NEMA:lle, IEC:lle, EnergyStarille ja muille standardointiorganisaatioille suosituksia esiin tulevista huolenaiheista. LED Valo vilkkuu. Tämä artikkeli esittelee LED-valaistuksen tehoelektroniikan suunnittelijoille välkkymiseen liittyviä terveysongelmia, osoittaa, että LED-valaistuksen olemassa oleva tekniikka tuottaa joskus välkkymistä taajuudella, joka voi aiheuttaa ihmiskehon biologisen vasteen, ja käsittelee yrityksiä lieventää tahattomia biologisia vaikutuksia. Joitakin menetelmiä harkittava LED-valaistuksen yhteydessä. Tämä paperi edustaa IEEE PAR1789:n meneillään olevaa työtä, joka on olennainen turvallisten LED-lamppuohjainten suunnittelussa.

Ja paperin mukaan https://fhi.nl/app/uploads/sites/32/2017/09/Te-Lintelo-Systems-LED-Flicker-E2 80%93-where-we-are %E2% with-test- method-and-standards.pdf

Meillä on seuraava käyrä.

Puolijohdevalolähdeominaisuus

LED-valon tuotto on lähes lineaarinen ajovirran kanssa, kuten alla oleva kuva osoittaa, joten on täysin selvää, että LED-valon välkkymisen kriittinen syy johtuu alun perin LED-ohjaimen tuottamasta ajovirrasta. Joten perusratkaisu on varmistaa, että LED-ohjaimen lähtövirta on vakaa ilman suurta aaltoilua.

LED-ajureiden ratkaisut sisäkäyttöön

Kun puhumme 100 Hz:n tai 120 Hz:n välkkymisestä, useimmissa tapauksissa kyse on sisäsovelluksista. On olemassa useita sisäkäyttöön tarkoitettuja LED-ajureja, jotka tarjoavat vakiovirran, kuten yksinkertainen vastus, lineaarinen puolijohdesäätö ja PWM-säätelyn kytkentä AC-tasasuuntauksen jälkeen, mutta ne eivät ole tässä artikkelissa käsitelty, koska ne eivät pysty tarjoamaan päteviä tehokerroin (PF), jonka normaalisti vaaditaan yli 0,9. Yhä useammat maat ja standardiyhdistykset, kuten Energy Star ja DLC (Design Lights Consortium), edellyttävät, että valojen arvo on yli 0,9 PF, ja voidaan ennustaa, että lamput ja valaisimet, joissa ei ole 0,9 PF, poistetaan käytöstä pian. Tässä käsitellään joitain päteviä menetelmiä PF:n saavuttamiseksi ja niitä verrataan. Alla esitellään myös uudenlainen järjestelmä nykyisen suuren yksivaiheisen LED-ohjaimen aaltoilun vähentämiseksi.

1. Passiivinen (Valley Fill) PFC plus kytkevä DCDC

Tätä rakennetta käytetään laajalti edullisissa offline-sovittimissa ja latureissa. Laakson täyttöpiirin ja suurikapasiteettisten kondensaattoreiden ansiosta tämän ratkaisun virran aaltoilu on pieni ja helposti hallittavissa. Tämän järjestelmän haittana on, että PF on huono, se ei läpäise EN61000-3-2 (harmonisen virran päästötesti) C-luokan standardia, eikä se sovellu suurempiin tehoihin, jotka ovat yli 20 W. Lisäksi tämä ratkaisu ei sovellu laajan 100Vac-240Vac tulojännitteen toteuttamiseen.

2. Yksivaiheinen aktiivinen PFC

Tämä on laajalti hyväksytty topologia laajan tuloalueen LED-ajureille. Sillä on hyvä tuotetehokkuus ja PF-arvo sekä laaja kuormitusalue. Haittapuolena on, että suuri virran aaltoilu voi aiheuttaa näkyvää tai näkymätöntä 100Hz/120Hz välkkymistä. Hyvä suunnittelu voi vähentää virran aaltoilua suhteellisen alhaiseksi arvoksi, mutta aaltoilu on yleensä silti suurempi kuin edellinen järjestelmä. Tämän järjestelmän mielenkiintoinen piirre on, että eri LED-kuormien VI-ominaisuudet vaikuttavat suuresti aaltoiluon. Joten hallitakseen täysin tämän järjestelmän värähtelyä, LED-ohjainvalmistajat etsivät parempia ratkaisuja.

3. Aktiivinen PFC plus kytkevä DCDC

Yksivaiheisen PFC:n ongelman ratkaisemiseksi taajuusmuuttajaan on lisättävä ylimääräinen DCDC, mikä lisää kustannuksia 15-20%. Tämä piiri vähentää suuresti lähtövirran aaltoilua, mikä tekee lähdöstä melkein ihanteellisen tasavirtaa, mutta se menettää 2-3% tehokkuuden. Ja tämä rakenne voi kattaa suurimman osan tehotasoista sisäkäyttöön.

Yhteenvetona

LED-valaistusteollisuuden kehittyessä korkean hyötysuhteen ja pitkän käyttöiän ominaisuudet eivät enää voi tyydyttää markkinoita. Ihmiset etsivät parempaa valoympäristöä, erityisesti terveellistä valoympäristöä. Tietyissä paikoissa, kuten toimistoissa ja olohuoneissa, välkkyminen on tärkeämpää.

On monia tapoja tuottaa hyvä matala-aaltoinen tasavirta LED-valon ohjaamiseksi, ja jokaisella menetelmällä on etunsa ja haittansa. Aaltoilun vaimentimen tärkein etu on, että se tarjoaa erittäin yksinkertaisen ja joustavan menetelmän, joka voi vähentää olemassa olevien malliemme välkkymistä lisäämällä kohtuullisia kustannuksia.

Ledien vähäaaltoinen muotoilu on edelleen tutkimustavoitteena vielä pitkään, ja ammattimaiset LED-ohjainvalmistajat, kuten uPowerTek, jatkavat parempien ratkaisujen löytämistä markkinoille.

Onko sinulla vielä kysyttävää? Ota yhteyttä nyt!