关于LED灯具频闪的若干思考

袁锡荣

东莞市质量检测服务中心 广东东莞 523000

[摘要]LED灯具属于照明行业现阶段的一类主流产品，其相比较传统灯具来说，其所具备的优势特点往往集中表现为纯正光色、高能效、较长寿命、环保节能等等。伴随LED灯具的普遍使用，实际使用过程安全性能逐渐成为现阶段灯具领域研究重点，尤其是对LED灯具相关频闪问题层面研究。鉴于此，本文主要围绕着LED灯具相关频闪问题开展深入的研究和探讨，仅供参考。

[关键词]灯具；LED；频闪问题；

前言

LED灯具发生频闪问题，其对人体所造成危害较大，市场当中LED灯具现阶段普遍存在着严重的频闪问题，部分灯具甚至单凭肉眼便能够分辨出来，但因缺乏一定的标准支持，该部分产品仍在市场当中销售，对此，做好LED灯具相关频闪问题综合分析工作，积极应对此类问题，现实意义和价值较为突出。

1、关于LED灯具的频闪简述

LED灯具的频闪，即一个开关处于周期范围灯具的光通量所输出波动性，受电源驱动作用影响，LED光源照度、光通量、亮度伴随着电流幅值变化而产生周期性的变化现象，灯具通电过后，光源伴随着时间变化而呈明暗快速切换变化，一般来说，这种变化有着一定周期性，单位时间范围所出现周期性的变化次数，即为频率。较低输出频率情况之下，波动越大深度，频闪则会越为严重（除频率达豁免以外）[1]。

2、危害及其成因分析

2.1危害

LED灯具若发生频闪，其对人体所造成危害较大，集中表现为：一是，会致使人发生眼部疲劳、视力下降、头痛等症状表现。大部分偏头痛患者，他们对光较为敏感，若亮光且闪烁，极易诱发偏头痛；而慢速闪烁，其相比快速闪烁来说，更易诱发偏头痛；二是，会诱发光敏性的癫痫病。针对光敏感度较高人群来说，处于3-70Hz范围可见光的调制下，对这种光源即便接触时间短仍然易诱发癫痫，年龄影响范围通常是1/4000年龄的5-24岁群体，一般是青春期开始发作，且75%的人终生会对光较为敏感；三是，会致使人的注意力较为分散。在一定程度上，人眼视场周边对频闪较为敏感，如频闪不停汽车尾灯及信号灯所产生快速的调制，司机便会一直盯着灯光看，无法集中注意力在所行驶的道路上，对司机驾驶安全造成严重威胁；四是，会诱发自闭症。患有自闭症部分患儿因对环境较为敏感，照明频闪会致使患儿此类行为反复发作，危害极大。

2.2成因

一是，源自于驱动电源频闪。LED灯具发生频闪的一方面原因是驱动电源输出不稳定电流，也就是LED光源所输入电流缺乏稳定性所致。在无负载介入前期，驱动电源所输出不稳定电流的表现为电压缺乏稳定性，此不稳定性通常表现的是驱动电源所输出的是纹波电压。这种纹波包含着高频成分及低频成分，对频闪所形成最大作用为低频纹波。所输出纹波的低频，即为整流滤波当中输入的交流电源产生噪声，而高频则是开关管、二极管噪声及尖刺，且还包含着控制环节所产生噪声等。其中的整流部分是经整流桥实现整流，而后经滤波电容的滤波而得。因受电源体积所限制，以至于滤波电容无法实现无限大，以至于存在着低频纹波[2]；同时，因控制环节脉宽调节期间会有低频差的模纹波产生，但该纹波频率，其相比较滤波电容的滤波过后呈更高纹波频率，致使LED灯具若发生频闪；二是，源自于LED光源频闪。LED驱动电流会伴随电压升高呈急剧上升趋势，两者并非线性关系，也属于LED不可实施恒压驱动，仅可实行恒流驱动主要原因。驱动电源在未接入到LED负载情况下，纹波表现为电压，驱动电源在接入至LED负载，并组成LED的灯具情况下，纹波转化成电流，若驱动电源此时输出电流处于平缓一段，同等纹波电压条件，所形成的纹波电流呈平稳波动，照明质量良好；反之，若输出电流处于陡峭一段，则同等纹波电压条件，所形成的纹波电流呈陡峭波动，照明质量变差，以至于LED灯具若发生频闪。

3、应对措施

3.1重视频闪检测

频闪现象，其实际上属于LED光源照度、光通量、亮度伴随着电流幅值产生周期性的变化，若想更好地应对于LED灯具的频闪问题，就务必要高度重视对频闪的有效检测。如现阶段可借助光源频闪专用测量仪器，通过对LED光源照度变化实施检测，实现对LED光源频闪的有效检测。实验室内光源频闪的测量仪器测量量程各项参数即为：在电源开关/POWER层面，设备仪器的电源开关仅能控制灯具外部AC220V所输入电源通断，倘若用DC12V维持供电，则需外加相应电源开关；在显示窗口层面，选用7寸液晶屏予以显示，且带有着触摸屏系统控制功能；在USB接口层面，可连接着U盘及鼠标相关外部设备；设照度测量实际范围为0.1lx～200,000lx；设采样速率为10kS/s、5kS/s、1kS/s（可结合实际需求予以合理选定）；采样时间设为0.1s-200s(10kS/s)、0.1s-400s(5kS/s)、0.1s-2000s(1kS/s)。仪器测试各项参数显示详见图1，测量结果详见图2。那么，经上述LED灯具处于正常运行状态下照度变化曲线情况，实施LED灯具照度实际变化频率与某特定时间段最小值、最大值等采集分析，将波动深度（FPF）计算出来，完成频闪的有效测定。

图1仪器测试各项参数显示示意图

图2测量结果波形图

3.2重视驱动电源的输出质量有效提高

一是，整流滤波的电容容量值增加。滤波电容实际容量单独增加，其通常会致使产品体积变大，对此，可发挥晶体管所具备放大特性优势构成相应有源滤波装置，具体操作即为：电容接入至晶体管的基极上面，经过放大后，能够等效成为相对较大电容。但考虑到经济因素，此方法会增加一部分成本，故具体选用过程应结合实际情况予以酌情使用；二是，低频式滤波器增加。低频式滤波器加设至高频开关的整流电压输出之间，将高频开关的脉宽调制所致差模纹波及整流器低频纹波滤去[3]。

3.3确保纹波针对LED光源所产生影响得以降低

一是，针对光源为大功率单颗LED灯具，可注重LED光源的最佳相应驱动电流选定，尽可能选定所用驱动电流处于伏安曲线的平缓段部位LED光源，也可选定LED光源处于伏安曲线相对平缓段电流予以驱动；二是，针对光源为小功率多颗串所并联LED灯具，可适当增加串并。因驱动电源所输出的纹波电压通常维持不变，其串联颗数倘若越多，则纹波电压所致影响便得以降低，产生纹波电流必然缩小，便于更好地降低LED灯具实际的频闪深度。若实行并联方式的分流来驱动电流，也可促使纹波电流的降低，但务必要注意各分支LED灯具正向压降应维持一致状态，防止各分支的电流产生较大差异。

4、结语

综上所述，LED灯具若发生频闪问题，则会致使人发生眼部疲劳、视力下降、头痛等症状表现，且会诱发光敏性的癫痫病，致使人的注意力较为分散，严重危害着使用者的人身安全。经此次分析可了解到，LED灯具发生频闪问题成因大部分源自于驱动电源频闪及LED光源频闪。对此，相关技术人员务必要积极落实对LED灯具产品的频闪检测，且可适当提高LED灯具内部驱动电源的输出质量，确保纹波针对LED光源所产生影响得以降低，从而更好地避免LED灯具发生频闪问题。

参考文献

[1]俞安琪,居家奇,许建兴,等.LED关键参数及其检测技术[J].照明工程学报,2020,31(021):619-620.

[2]熊慧珺,杨宝林,刘世国.一款多用途灯具的研究和设计[J].光源与照明,2021,36(022):220-221.

[3]汤伟,成爽爽,冯波,等.基于频闪成像的纸病检测系统光源优化技术[J].中国造纸,2021,34（028）：444-445.