Устранение мерцания светодиода путем правильного выбора драйвера светодиода

В светотехнической промышленности наблюдается тенденция к замене традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп на более эффективные и долговечные светодиоды. Однако, поскольку он напрямую подключен к сети переменного тока, как и традиционные пионеры, может возникнуть риск мерцания 100 Гц или 120 Гц из-за пульсаций тока возбуждения на выходе источника питания, хотя в большинстве случаев это может привести к тому, что потребители чувствовать себя некомфортно с людьми. Глаза их не замечают. Производители светодиодов и ламп стремятся решить эту проблему, они обращаются к производителю светодиодного драйвера, потому что, в конце концов, светодиодный драйвер определяет, мерцать или нет. В этой статье исследуются причины мерцания, описывается, как происходит мерцание светодиодов, и объясняется, как инженеры могут найти компромисс между различными решениями для решения проблемы. Наконец, это экономичный и гибкий способ добиться светодиодного освещения без мерцания с помощью подавителей пульсаций.

Светодиодные лампы заменят большинство других ламп, таких как лампы накаливания и люминесцентные лампы, в ближайшие несколько лет. Это хорошо известная тенденция, что светодиоды являются источником света нового поколения. Люди ожидают не только более высокой светоотдачи, но и более качественного освещения.

Большинство светодиодных светильников напрямую подключены к сети переменного тока. В зависимости от региона есть 50 Гц или 60 Гц, а частота после выпрямления переменного тока очень низкая, даже 100 Гц или 120 Гц, что может вызвать стробоскопическое мерцание и вызвать некоторое беспокойство. Если драйвер светодиода рассчитан на использование одноступенчатой конструкции PFC, вы даже можете заболеть.

Сейчас производители ламп осознают и пытаются решить эту проблему, особенно в помещении. Поэтому они обратились за помощью и решениями к профессиональным производителям светодиодных драйверов. В этой статье объясняется, как пульсации тока светодиода влияют на мерцание, а также объясняется множество способов решения проблемы с помощью правильной конструкции драйвера светодиодов, особенно уникального устройства, называемого подавителем пульсаций, которое позволяет производителям ламп. Они уже используются для минимизации пульсации тока без изменения текущего драйвера светодиодов.

Влияние мерцания

Частоты мерцания света в диапазоне от 3 до 70 Гц легко воспринимаются человеком, что может доставлять им дискомфорт. Даже повторяющиеся вспышки и статические повторяющиеся геометрические узоры могут вызывать эпилептические припадки у этих людей, и частота их возникновения составляет около 0,025%. И этот вид мерцания может быть легко устранен драйвером светодиода. Если мы видим эту частоту в форме пульсаций выходного тока, мы обычно думаем, что драйвер светодиода нестабилен. Люди начинают больше обращать внимание на то, что длительное воздействие высокочастотного мерцания (в диапазоне 70-160 Гц) также может вызывать дискомфорт, головные боли и нарушения зрения. Для светодиодных драйверов, поскольку частота сетки в большинстве частей мира составляет 50 Гц или 60 Гц, наиболее распространенными являются мерцание 100 Гц и 120 Гц. Таким образом, в этой статье в основном обсуждается, как бороться с мерцанием 100 Гц или 120 Гц. На самом деле влияние мерцания 100 Гц или 120 Гц на здоровье человека зависит не только от частоты, но и от физиологических и физиологических факторов.

Некоторые исследователи даже утверждают, что сетчатка может воспринимать мерцание до 200 Гц, но тесты показали, что выше 160 Гц влияние мерцания на здоровье незначительно.

Определение мерцания

IESNA (Североамериканское общество инженеров по светотехнике) опубликовало определения «процент мерцания» и «индекс мерцания» в девятом издании «Руководства по освещению IESNA». На рис. 1 показано, как определяются метрики.

Мерцание в процентах является относительной мерой циклического изменения мощности источника света (т. е. модуляции в процентах). Его также иногда называют «индексом модуляции».

Индекс мерцания — это «надежная относительная мера циклического изменения выходной мощности различных источников при заданной частоте мощности. Он учитывает форму волны светового потока, а также его амплитуду», — говорится в руководстве. Индекс мерцания принимает значения от 0 до 1,0, где 0 означает постоянный световой поток. Более высокие значения указывают на повышенную вероятность заметного мерцания лампы, а также стробоскопического эффекта.

Как отмечалось выше, помимо частоты, индекс мерцания оказывает значительное влияние на то, как свет заставляет людей чувствовать себя. Чем выше индекс мерцания, тем выше чувствительность человеческого глаза и ниже уровень комфорта. В приведенной ниже таблице показан типичный индекс мерцания различных источников света.

Рабочая группа IEEE по стандартам IEEE PAR1789 «Рекомендуемые методы регулировки тока в светодиодах высокой яркости для снижения риска для здоровья зрителей» была создана для предоставления светотехнической промышленности, ANSI/NEMA, IEC, EnergyStar и другим организациям по стандартизации рекомендаций по возникающим проблемам. Светодиод Мигает. В этой статье разработчикам силовой электроники светодиодного освещения рассказывается о проблемах со здоровьем, связанных с мерцанием, доказывается, что существующие технологии в светодиодном освещении иногда обеспечивают мерцание с частотой, которая может вызвать биологическую реакцию человеческого организма, и обсуждаются попытки смягчить непреднамеренные биологические эффекты. Некоторые методы, которые следует учитывать при светодиодном освещении. В этом документе представлена работа над стандартом IEEE PAR1789, который необходим для разработки безопасных драйверов светодиодных ламп.

И согласно статье https://fhi.nl/app/uploads/sites/32/2017/09/Te-Lintelo-Systems-LED-Flicker-E2 80%93-где-мы-с- %E2% методы и стандарты.pdf

Имеем следующую кривую.

Функция твердотельного источника света

Световой поток светодиода почти линейно зависит от управляющего тока, как показано на рисунке ниже, поэтому совершенно очевидно, что критическая причина мерцания светодиодного света вызвана управляющим током, который изначально обеспечивается светодиодным драйвером. Таким образом, основное решение состоит в том, чтобы убедиться, что выходной ток светодиодного драйвера стабилен без больших пульсаций.

Решения светодиодных драйверов для внутреннего применения

Когда мы говорим о мерцании 100 Гц или 120 Гц, в большинстве случаев речь идет о внутренних приложениях. Существует довольно много схем драйверов светодиодов для внутреннего освещения, обеспечивающих постоянный ток, таких как простой резистор, линейная полупроводниковая стабилизация и коммутационная ШИМ-стабилизация после выпрямления переменного тока, но эти схемы не обсуждаются в этой статье, поскольку они не могут обеспечить квалифицированное коэффициент мощности (PF), который обычно должен быть выше 0,9. Все больше и больше стран и стандартных ассоциаций, таких как Energy Star и DLC (Консорциум дизайнерских светильников), требуют, чтобы свет имел коэффициент мощности более 0,9, и можно предположить, что лампы и светильники без коэффициента мощности 0,9 скоро будут сняты с производства. Здесь обсуждаются и сравниваются некоторые квалифицированные методы достижения PF. Также представлен новый тип схемы для снижения существующей большой пульсации от однокаскадного драйвера светодиодов, как показано ниже.

1. Пассивный (заполнение долины) PFC плюс переключение DCDC

Эта структура широко используется в недорогих автономных адаптерах и зарядных устройствах. Благодаря схеме заполнения долины и конденсаторам большой емкости пульсации тока этого решения малы и легко контролируются. Недостатком этой схемы является плохой коэффициент мощности, он не может пройти стандарт класса C EN61000-3-2 (испытание на эмиссию гармонического тока) и не подходит для более высоких мощностей свыше 20 Вт. Кроме того, это решение не подходит для реализации широких входных напряжений от 100 до 240 В переменного тока.

2. Одноступенчатый активный PFC

Это широко распространенная топология для драйверов светодиодов с широким входным диапазоном. Он имеет хорошую эффективность продукта и значение PF, а также широкий диапазон нагрузки. Недостатком является то, что сильные пульсации тока могут вызвать видимое или невидимое мерцание 100/120 Гц. Хороший дизайн может уменьшить пульсацию тока до относительно низкого значения, но пульсация обычно все же выше, чем в предыдущей схеме. Интересной особенностью этой схемы является то, что на пульсации сильно влияют характеристики VI различных светодиодных нагрузок. Поэтому, чтобы полностью контролировать пульсации этой схемы, производители светодиодных драйверов ищут лучшие решения.

3. Активный PFC плюс коммутация DCDC

Для решения проблемы однокаскадного ККМ в привод необходимо добавить дополнительный DCDC, что увеличивает стоимость на 15-20%. Эта схема значительно уменьшает пульсации выходного тока, делая выход почти идеальным постоянным током, но теряет эффективность на 2-3%. И эта структура может охватывать большинство уровней мощности для внутренних помещений.

В итоге

С развитием индустрии светодиодного освещения характеристики высокой эффективности и длительного срока службы больше не могут удовлетворять рынок. Люди ищут лучшую световую среду, особенно здоровую световую среду. Для определенных мест, таких как офисы и жилые комнаты, отсутствие мерцания важнее.

Есть много способов генерировать хороший постоянный ток с низкой пульсацией для управления светодиодом, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Основное преимущество подавителя пульсаций заключается в том, что он обеспечивает очень простой и гибкий метод, который может уменьшить мерцание наших существующих конструкций за счет увеличения разумной стоимости.

Дизайн светодиодов с низким уровнем пульсаций еще долгое время будет предметом исследований, и профессиональные производители светодиодных драйверов, такие как uPowerTek, будут продолжать находить лучшие решения для рынка.

Остались вопросы? Свяжитесь сейчас!