Светодиодное освещение: все глаза на мерцании от Tridonic

Энергоэффективное светодиодное освещение и растущие требования к качеству освещения и комфорту освещения вновь фокусируют внимание на мерцании и способах его предотвращения. Мерцание может быть описано как изменение интенсивности или яркости света в течение определенного периода времени. Это происходит во многих приложениях освещения, в том числе в режиме замедленной съемки по телевизору, в частности в спортивных передачах, в туннельном освещении, в различных областях общего освещения и на рабочих местах, где используются быстро вращающиеся механизмы. В зависимости от частоты и чувствительности человека мерцание может повлиять на самочувствие людей. В то время как высокие частоты не оказывают какого-либо ощутимого влияния на самочувствие, часто - более низкие до 120 Гц. Эта статья посвящена этому частотному диапазону до 120 Гц, который большинство людей раздражает.

Как создается мерцание?
Могут быть разные причины мерцания. Для производителей устройств управления ток пульсаций играет главную роль. Пульсирующий ток - это доля переменного тока, который остается после выпрямления и выходных фильтров. Он накладывается на постоянный ток и может иметь различную частоту и кривую. Эта пропорция переменного тока приводит к колебаниям мощности на светодиодном модуле, которые, в свою очередь, создают изменения яркости. Количество наложенного переменного тока и его частота являются решающими факторами для результирующего мерцания. Технология несущей, используемая в светодиодном источнике света, и конструкция светильника также играют важную роль. Если, например, люминофор используется в качестве материала преобразователя в светодиодных источниках света, этот слой обладает емкостным эффектом и устранит небольшую часть наложенного переменного тока.

Рисунок 1: Мерцание рассчитывается с использованием разности амплитуд и областей выше и ниже среднего значения (Графика: Tridonic)
Индивидуальное восприятие
В зависимости от чувствительности человека и вида деятельности мерцание может быть навязчивым, отвлекающим и также может влиять на самочувствие человека, даже если колебания яркости превышают ощутимый порог (косвенное восприятие). Здесь периферийное зрение часто играет важную роль, поскольку оно заставляет все движения казаться более интенсивными - независимо от того, мерцание они или движущиеся объекты.

Степень восприятия мерцания также зависит от личного восприятия и связана с такими вещами, как зрение, раздражительность сетчатки человеческого глаза и условия освещения в то время. Большинство людей наиболее чувствительны на частотах около 10 Гц, тогда как большую часть времени они больше не осознают изменения выше 70 Гц. Тем не менее, люди, чувствительные к свету, могут испытывать такие проблемы, как усталость и головные боли, или могут быть раздражающие стробоскопические эффекты на более высоких частотах.

Согласно IEEE 1789-2015, в настоящее время имеются подробные описания известных явлений мерцания, их частоты возникновения и их влияния в различных частотных диапазонах, а также рекомендации по проектированию драйверов. В зависимости от того, возникает ли мерцание в ощутимом диапазоне до 70 Гц или в незаметном диапазоне, применяются разные предельные значения. В то время как в наиболее чувствительном диапазоне около 10 Гц может восприниматься всего 0,5% мерцания, для восприятия мерцание при 60 Гц должно составлять 60%, другими словами, оно должно быть в 120 раз сильнее. Следовательно, предельные значения значительно выше в этом диапазоне.

Рисунок 2: Как обычные измерения мерцания - в данном случае через пульсацию тока - на дисплее механизма управления Tridonic, измеренные значения остаются ниже порога относительного восприятия (Graphic Tridonic)

Высококачественные драйверы могут значительно уменьшить мерцание
Из-за выпрямления сетевого напряжения - 50 Гц в Европе - высокая доля пульсаций тока в драйверах светодиодов при удвоенной частоте сети около 100 Гц. Более того, по сравнению с обычными источниками света, светодиоды немедленно преобразуют рабочий ток в свет без необходимости каких-либо серьезных эффектов сглаживания. Для обеспечения максимально возможной работы без мерцания решающее значение имеет высококачественный светодиодный драйвер и совместимость между драйвером, диммером и светодиодным модулем. Информация в технических паспортах часто обеспечивает подход к рейтингу механизма управления, например, в разделе «Пульсация выходного тока» или «Наложенный переменный ток». Указанные значения обычно относятся к 100 Гц. Чем ниже значения, тем ниже риск мерцания.

Современные высококачественные устройства управления, такие как светодиодные драйверы Tridonic, минимизируют пульсации на выходе и работают с идеально подобранными компонентами. Используются высококачественные компоненты с четко определенными параметрами, которые постоянно проверяются в лаборатории. Особое внимание производитель уделяет диапазону критических частот около 10 Гц. Tridonic ищет новые рыночные стандарты. Устройства более старого поколения с высокой степенью пульсации теперь рекомендуются только для приложений, в которых не требуется постоянного присутствия людей.

Рисунок 3: Впервые стандарт IEEE 1789-2015 предоставляет исчерпывающие рекомендации по снижению риска для здоровья людей. На графике показаны предельные кривые для мерцания в диапазоне частот с низким или нулевым видимым риском (зеленая зона) для здоровья людей (График IEEE)

Рекомендуемые методы затемнения
Хотя сами светодиоды не несут риска мерцания, затемнение их, особенно с помощью широтно-импульсной модуляции, может усилить мерцание или даже вызвать его в первую очередь. Чтобы избежать мерцания, другие методы диммирования, такие как аналоговое диммирование, являются предпочтительными. Чтобы компенсировать недостатки аналогового диммирования при низких значениях диммирования, создаются гибридные методы.

Заключение
Данные о пульсациях тока в драйверах являются первым признаком риска мерцания. Более достоверная информация для обоснованного решения может быть получена из данных для всего светильника. Производители светильников могут предоставить подробную информацию об используемом механизме управления, величине наложенного переменного тока, методе регулировки яркости и частотных кривых. Особенно частотные кривые между 0 и 120 Гц дают представление о вероятности мерцания. Диапазон от 10 до 70 Гц заслуживает особого внимания, поскольку в этом диапазоне мерцание оказывает наибольшее влияние на самочувствие. Более того, исключение полного затухания ШИМ обеспечит практически полное отсутствие мерцания в условиях окружающей среды.

автор
Стефано Роза - директор Global Channels в Tridonic. Итальянско-французский инженер-электронщик имеет более чем 20-летний опыт работы в сфере электроники. В качестве директора Global Channels он отвечает за определение стратегий и инструментов для продаж. Он уделяет особое внимание росту продаж в областях, где происходит технологическая миграция. Он имеет большой опыт работы в области электроники, полупроводниковой и светотехнической промышленности и свободно говорит на пяти языках.

Рисунок 4: Стефано Роза, директор Global Channels в Tridonic

О Тридоник
Являясь ведущим международным поставщиком интеллектуальных и эффективных световых решений, Tridonic поддерживает своих клиентов и деловых партнеров на пути к большему успеху с интеллектуальным, впечатляющим и устойчивым освещением. Наши компоненты и системы освещения обеспечивают высочайшее качество, абсолютную надежность и значительную экономию энергии, что дает нашим клиентам явное конкурентное преимущество.

Tridonic постоянно выводит на рынок инновации и современные системы освещения. Более 95 процентов наших исследований и разработок посвящены разработке новых светодиодных систем и технологий для сетевого освещения. Благодаря нашему опыту и ноу-хау в области применения вертикального освещения (например, в торговых точках, офисах, учебных заведениях, наружных установках и промышленности), ведущие производители светильников, архитекторы, проектировщики электрооборудования, дизайнеры освещения, подрядчики по электрооборудованию и оптовики в Tridonic для их внутреннего и наружного освещения.

Tridonic является частью группы Zumtobel и имеет штаб-квартиру в Дорнбирне, Австрия. В 2014/15 финансовом году объем продаж Tridonic составил 393,8 миллиона евро. 1750 высококвалифицированных сотрудников и партнеров по продажам в 51 стране мира занимаются разработкой и внедрением новых интеллектуальных и сетевых систем освещения. Благодаря более чем 40 миллионам световых точек, устанавливаемых в год, Tridonic идеально подходит для позиционирования освещения в качестве ключевого элемента и важной инфраструктуры для создания сетей, а не только для освещения (Интернет вещей). www.tridonic.com

Похожие