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LED閃爍現(xiàn)象怎么解決?

發(fā)布時(shí)間:2015-08-13 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】很多研究人員在討論發(fā)光二極管時(shí),首要面對的話題就是LED照明挑戰(zhàn)。最主要的還是惡名昭著的LED閃爍現(xiàn)象,也是最熱門的話題之一。本文就闡述了解決LED閃爍的措施。

LED閃爍現(xiàn)象怎么解決?
 
首先,先澄清閃爍涵蓋的各種現(xiàn)象??梢酝高^簡單的觀察光源來判斷直接的閃爍,直接閃爍高度依賴閃爍的頻率,透過人類在幾Hz及靈敏度幾乎已經(jīng)消失的60Hz的峰值靈敏度(Peak Sensitivity),即可發(fā)現(xiàn)直接閃爍。

一個(gè)以每秒25幅、用閃光燈頻閃捕獲彈跳球的圖像。(Michael Maggs攝影、Richard Bartz后制)

然而,間接閃爍(Indirect Flicker)可以在更高的頻率被發(fā)現(xiàn),及其各種表現(xiàn)形式。最常見的,稱之為閃動閃爍(Stroboscopic Flicker),是因移動的物體或者一個(gè)快速眼動造成鋸齒狀的視覺感知現(xiàn)象。閃動閃爍是LED使用者某些共同的使用者經(jīng)驗(yàn),且觀看其前后關(guān)系,閃動閃爍幾乎是不明顯,卻讓人無法接受——運(yùn)氣好眼睛還可跟上圖中錯(cuò)誤光線下的籃球。

研究指出,閃動閃爍可在高于1,000Hz的頻率被觸發(fā),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類意識知覺的門坎。另外,間接閃爍也會造成生理影響,類似較低的“員工績效”,在感光、閃爍到嚴(yán)重時(shí),會引起頭痛或是癲癇。正如同有人在日常的跑步中,穿越一個(gè)人行道的條紋時(shí),因閃爍而偏頭痛,我往往相當(dāng)同情……

了解閃爍的研究持續(xù)進(jìn)行中。很明顯,光的實(shí)際波形(形狀、振幅變化、頻率…等)扮演核心作用,此外,包括視覺環(huán)境的外部因素(光源位置、周圍照明…)也有一定的影響,如個(gè)人敏感度。

不幸的,這種復(fù)雜性卻只有一些指標(biāo)可用來表示閃爍的各個(gè)問題。兩種最常見的“閃爍百分比”和“閃爍指標(biāo)”,雖然簡單但卻有缺點(diǎn):例如,這兩個(gè)指標(biāo)忽略直接閃爍的重要感知頻率,因此目前由各種研究單位包括國際照明委員會(CIE)、照明學(xué)會(IES)、電機(jī)電子工程師學(xué)會(IEEE)…紛紛提出的更先進(jìn)指標(biāo)。然而,現(xiàn)今,在沒有一個(gè)公認(rèn)度量的狀況下,最好的方式即透過實(shí)驗(yàn):一個(gè)用閃爍輪(Flicker Wheel)或擺動手指的簡單視覺測試,往往可提供一個(gè)明確的答案。例如加州能源委員會(California Energy Commission)自動質(zhì)量指針(Voluntary Quality Spec)即提到,閃爍測試應(yīng)該由對閃爍非常敏感的稽查人員進(jìn)行。

LED閃爍的發(fā)生,部分原因是指LED遵循被電波饋送的快速響應(yīng)時(shí)間,LED驅(qū)動器試圖矯正AC波形,使其盡可能平順的輸入,但這是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)——特別是當(dāng)調(diào)光器(Dimmer)進(jìn)入程序時(shí),驅(qū)動器必須兼容由不同調(diào)光器輸入的波形,而這將造成在昏暗環(huán)境下,LED閃爍的問題更加明顯。

因此,在實(shí)際設(shè)計(jì)LED時(shí),如何減少LED閃爍的現(xiàn)象?當(dāng)然,簡單的方式是擺脫AC電流,并采用恒定電流(Constant-current)裝置,不過,這并不是唯一選擇。

在改造應(yīng)用中,最基本的答案是設(shè)計(jì)更好且總是可以用正確的電容器實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動器。困難的是,閃爍和其他關(guān)鍵問題如成本、尺寸和發(fā)熱之間的平衡。具有較佳儲能能力的電容往往要價(jià)高、占空間及可承受的熱度低—當(dāng)位于一個(gè)小小改裝燈座的驅(qū)動器被塞滿電容,聽起來可是一點(diǎn)都不好!

因而,制造上面臨棘手的問題。A型燈泡(A-bulb)應(yīng)該在家庭裝修商店被賣出時(shí)無閃爍,或者應(yīng)該寧可再降低1美元使其達(dá)到消費(fèi)者的價(jià)格心理門坎?Soraa的MR16應(yīng)該給予非常高的坎德拉(Candela),或是內(nèi)建一個(gè)可減少功耗和發(fā)熱量的低閃爍驅(qū)動器?

幸好,隨著技術(shù)的進(jìn)步,上述的權(quán)衡問題的影響已經(jīng)越來越小。以Soraa生產(chǎn)的燈泡為例,LED基礎(chǔ)技術(shù)不斷進(jìn)步,使新一代的燈具盡可能發(fā)出更明亮光的同時(shí),也具備較低的輸入功率與較少的發(fā)熱。Soraa表示:“我們追求簡單的產(chǎn)品,這也是為什么我們在本月推出一個(gè)真正無閃爍的解決方案—— Lightfair系列,而新的MR16型燈泡將在今年稍晚推出,受益于其優(yōu)越的驅(qū)動器,因此無論在甚么調(diào)光條件下,新燈泡的振蕩比鹵素?zé)暨€要少。”

展望未來,我們只能希望這樣的方案逐漸成為主流,如此,將可無須再擔(dān)心閃爍的問題,并可一勞永逸。

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