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LED 照明灯具的频闪特性与测量方法 2013/12/20 14:36:29
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基于LED的照明产品,具有许多优良的照明特性,同时也有许多问题需要进一步的研究,其中的频闪特性就是很重要的一个方面。


一、什么是灯具的频闪 (Flicker)


灯具或光源的频闪,是指光输出的波动特性,指光源在交流或脉冲直流电源的驱动下, 随着电流幅值的周期性变化,光通量、照度或亮度发生相应的变化。也即光的强度随着时间变化的特性。英文中经常用Flicker 表示。


二、频闪对照明品质的影响


频闪表示光强随着时间的变化特性,这种变化主要有两个方面,一是变化的周期特性,即频率,表示变化的快慢;另一个是变化的幅度大小,即振幅大小。频率和振幅大小对人体有不同程度的影响。例如长时间在低频闪烁的灯光 (如电感镇流荧光灯)下工作或生活会产生视觉疲劳甚至是头痛等症状


在IEEE Standard P1789 的报告指出,人眼可辨识70Hz以下的频闪,人体生理上对这样的低频闪烁可能会有头疼、眼花、心神不安,或引发癫痫等反应。而对高于70Hz的频闪,虽然无法感知,但也并非没有影响,可引发头疼、视觉疲劳,长期使用可引起视力下降,甚至心跳加快等反应。


研究显示,只有在高于160Hz,甚至200Hz以上时,才对人体无害。振幅大小对人体的影响,则会随着频闪频率的高低引发不同的不同的生理反应。


在某些特殊的照明场合,不同的频闪特性会有特殊的要求,例如需要特殊曝光的场合,例如摄影,频闪会导致摄像品质的下降。


三、如何表征频闪特性?


如上所述的频闪对照明品质的重要意义,国内外相关组织有许多相关的研究,对其进行深入研究,并使之规范化。如美国Energy Star,IEC、ANSI、CIE等组织均有相关的规范。


通常,这些规范主要针对两个方面对频闪进行定义

1,闪烁的周期特性,也就是频率

如前所述,虽然有许多研究认为需要160Hz以上才可对人体无危害,但是并没有定论。有时也根据相关的电力谐波特性进行定义。

2,闪烁变化的强度信息,即振幅的大小,

ANSI/ IES定义了两个参数,Percent Flicker(频闪百分比) 和 Flicker Index(频闪系数),由下图可见,Percent Flicker通过闪烁波形的峰值和谷值进行定义,Flicker Index则以平均值将能量区分成Area1和Area2,通过积分得到波形的能量值进行定义。


也有通过波动深度 (Fluctuationdepth) 、以及调制深度(Modulationdepth)进行表征的


四、LED的频闪特性


由于LED具有非常快的响应时间,因此在一定的条件下,LED的频闪特性主要是由于驱动电源的特性决定。而传统光源由于响应速度慢(上升、下降时间长),发光具有很大延后性,因此对电流的抖动不敏感。因此LED光源的频闪问题比传统的光源要更加突出、严重,需要给与必要的关注。


五、如何测量光源的频闪特性


如上对频闪的表征参数定义,进行频闪测量时需要满足以下条件:

1)使用的光电转换探测器,必须有很快的响应速度,可以快速取样

2)探测器必须能够模拟人眼对光的感应曲线,即明视函数曲线,可同时进行照度或亮度测量

3)具备软件计算功能


六、CR 110 闪烁测试专用光度计





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