LED照明灯具的频闪特性与测量方法

LED照明灯具的频闪特性与测量方法基于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IEEEStandardP1789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EnergyStar，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，PercentFlicker（频闪百分比）和FlickerIndex（频闪系数）。由下图可见，PercentFlicker通过闪烁波形的峰值和谷值进行定义，FlickerIndex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。