LED-driver architecturen bepalen SSL flikkeren , verklaren Zhaoqi MAO , LANE GE , en GARY HUA , maar technieken die rimpel onderdrukken kan kosten blijken effectief en leveren comfortabele - LED gebaseerde verlichtingsoplossingen .
Vervanging van traditionele gloeilampen en tl- lampen met een efficiëntere en duurzamere LED - gebaseerde solid- state lighting ( SSL ) is een onmiskenbare trend in de verlichtingsindustrie . Aangezien SSL armaturen rechtstreeks zijn aangesloten op de AC- lijn , zoals met legacy verlichting , bestaat het risico dat 100 Hz of 120 Hz flikkering kunnen optreden als gevolg van het rijden rimpelspanning aan de uitgang van de voeding is . Flicker kunnen mensen ongemakkelijk , waardoor hoofdpijn en andere kwalen maken terwijl het menselijk oog de flikkering niet kan detecteren. zorgvuldige LED-driver ontwerp kan flikkeren minimaliseren en ervoor te zorgen dat SSL levert op zijn energie - efficiëntie belofte door middel van brede implementatie.
Inderdaad, led street lights price en armatuur fabrikanten willen graag de flikkering probleem op te lossen , en ze zijn grotendeels wendde zich tot de fabrikanten bestuurder voor een oplossing, omdat uiteindelijk de bestuurder bepaalt de mate van flikkering . Dit artikel zal de oorzaak en karakterisering van flikkering uitleggen , beschrijven hoe het voorkomt in LED-verlichting , en uitleggen hoe ingenieurs kan inruilen verschillende driver topologieën in een poging om de juiste kosten / baten combinatie te vinden . We zullen een rimpelspanningonderdrukker circuit dat is een kosteneffectieve en flexibele manier van uitvoering trillingsvrije LED beschrijven verlichting .
marktverwachtingen
Het is een goed erkend trend die LED-verlichting zal legacy bronnen vervangen , waaronder gloeilampen en tl-lampen en buizen in de komende jaren . Omdat LED is een nieuwe generatie lichtbron met elektronische roots , de markt verwacht dat niet alleen de hogere SSL -systeem - level werkzaamheid , maar ook een betere verlichting milieu .
Net als de erfenis verlichting technologieën , maar de meeste LED-lampen zijn direct aangesloten op het lichtnet , dat werkt op 50 of 60 Hz in verschillende wereldregio's . Zelfs na correctie voor frequenties van 100 of 120 Hz , kan ieder - lijn verbonden flikkering detecteerbaar zijn het menselijk oog door de relatief lage frequenties betrokken . Inderdaad, de gerectificeerde regel kan leiden tot strobe flikkeren , die de eerder genoemde nood bij mensen kunnen veroorzaken .
In het bijzonder , LED-driver ontwerpen die afhankelijk zijn van een eentraps architectuur om zowel Power Factor Correction ( PFC ) en uitgaande stroom verwerken zijn bijzonder gevoelig voor flikkeren . Onder andere oorzaken , wordt flikkering beïnvloed door de LED- rimpelspanning . Maar er zijn tal van methoden om het probleem , waaronder een rimpelspanningonderdrukker circuit te elimineren . SSL product ontwikkelaars nodig hebben om de aanpak te evalueren en te kiezen voor een driver die de applicatie-eisen in kosten en prestaties voldoen . verschillende niveaus van flikkering aanvaardbaar zijn in verschillende toepassingen . een ontwerp van het systeem , dat is onaanvaardbaar in indoor toepassingen vanwege flikkeren kan presteren prima in een openlucht straat of terreinverlichting rol .
Het effect van flikkeringen
Laten we nu onderzoeken flikkeren Volgens de nota " Een overzicht van de literatuur over licht flikkeren : Ergonomie , biologische eigenschappen , de potentiële gevolgen voor de gezondheid , en methoden ." Dat in 2010 werd gepubliceerd door het Institute of Electrical and Electronic Engineers ( IEEE ) , licht flikkeren frequentie in de 3-70 Hz - assortiment is zeer waarneembaar door mensen en dit kan ze erg ongemakkelijk ( http://bit.ly/1iL2vjq en http://bit.ly/NAtjXq ) . Zelfs repetitieve zwaailichten en statische herhalende geometrische patronen kunnen aanvallen bij deze individuen induceren , en het optreden bedraagt ongeveer 0,025% . kan dit type trilling gemakkelijk opgelost worden door de bestuurder , en normaal beschouwen we de bestuurder instabiel als dat soort frequentie kan worden gezien in de output stroomrimpel golfvorm.
Nu echter, mensen beginnen om meer aandacht te besteden aan de blootstelling op lange termijn onder hogere frequentie flikkering in de 70-160 Hz heeft . Dergelijke flikkeren kan malaise , hoofdpijn en slechtziendheid veroorzaken . Sommige onderzoekers beweren zelfs het netvlies kan voelen flikkeren tot 200 Hz , maar tests hebben aangetoond dat boven 160 Hz de gezondheidseffecten van flikkering zijn verwaarloosbaar. Vanwege de eerder genoemde verholpen lijn frequenties van 100 en 120 Hz , zullen we ons richten op het verminderen van flikkering in dat bereik hier . en in werkelijkheid de menselijke gezondheidseffecten van 100 - of 120 - Hz flikkering is een functie van niet alleen de frequentie maar ook de fysieke en fysiologische factoren .
Het definiëren van flikkering
Moeten we eerst begrijpen hoe flikkeren wordt gekenmerkt . De Illuminating Engineering Society of North America ( IESNA ) vrijgegeven van de definitie van " procent flikkeren " en " flicker index " in de negende editie van De IESNA Lighting Handbook. Figuur 1 . Toont hoe de metrics gedefinieerd .
Figuur 1 . . IES definieert flikkeren index .
Figuur 1 . . IES definieert flikkeren index .
Percentage flikkering is een relatieve maat voor de cyclische variatie van de output van een lichtbron ( dwz procent modulatie ) . Dit wordt ook wel aangeduid als de " modulatie . " Verwijzend naar figuur 1 . Je procent flikkering berekenen van de maximale ( a ) en minimum ( B ) lichtopbrengst niveaus . verdeel de som van a en B door het verschil van de twee tot een percentage verkrijgen .
Flicker index is gedefinieerd in de IESNA handboek als een " betrouwbare relatieve maat van de cyclische variatie in de productie van verschillende bronnen op een gegeven macht frequentie. Het houdt rekening met de golfvorm van de lichtopbrengst als de amplitude . " The flicker index veronderstelt waarden van 0 tot 1.0, met 0 voor een constante lichtopbrengst . hogere waarden duiden op een verhoogde kans opvallende licht flikkeren , en stroboscopisch effect . opnieuw verwijzend naar figuur 1 . , de index berekend door deling Area 1 door de som van Area 1 en zone 2 .
Tabel 1 . Samenvatting van procent flikkeren en flikkering index voor lichtbronnen .
Zoals eerder vermeld , naast de frequentie , de trilling index heeft een significant effect op hoe licht maakt mensen voelen . Hogere trilling index betekent meer gevoeligheid voor het menselijk oog en een slechtere comfort . Tabel 1 toont de typische flikkering index van ander licht motoren volgens de krant " de evaluatie van flikkering in LED-armaturen " geschreven door Michael Grather , voorzitter van Armatuur Testen Laboratory , en geplaatst op de Raad voor optische straling metingen ( CORM ) website.
SSL lichtbron uitgang
Na gedefinieerd flikkeren, laten we eens kijken hoe een LED lichtbron actief is. LED lichtopbrengst is vrijwel lineair met de stroom van de regelaar . Kennisnemen van elke high - power LED data sheet en je kunt de lineariteit zien in grafieken die plot vooruit huidige opzichte van lichtstroom . Dergelijke een perceel maakt het heel duidelijk dat de stroom van de regelaar is een kritische bron van LED-licht flikkeren , en constante stroomtoevoer is de primaire taak van de LED-driver .
Wanneer we praten 100-120 Hz flikkering , meestal zijn we gericht op binnenverlichting toepassingen . Er zijn nogal wat led street lighting Manufacturer regelingen voor binnenverlichting die een constante stroom kan leveren . Bijvoorbeeld eenvoudige stroombegrenzende weerstanden , lineaire halfgeleider regelgeving , en schakelen pulse - width modulation ( PWM ) regulering volgende AC rectificatie zijn allemaal mogelijkheden . Maar die regelingen zijn buiten het bereik van deze omdat ze niet in staat om de macht (PF ) nodig voor indoor commerciële toepassingen. Typisch , commerciële toepassingen vereisen een PF groter dan 0,9 . Steeds meer landen en normen verenigingen zoals Energy Star en DesignLights Consortium ( DLC ) vereisen verlichting tot meer dan 0,9 PF waarde hebben . We voorspellen dat alle lampen en armaturen met een lager dan 0,9 PF binnenkort zal worden afgebouwd .
Tabel 2 . Vergelijking van verschillende driver architecturen .
driver topologieën
Gezien onze PF eis , zullen wij een aantal stuurprogramma topologieën die kunnen worden gebruikt in gesloten SSL producten, samen met de kosten en prestaties implicaties van elk. De verschillende benaderingen zijn samengevat in Tabel 2 . We introduceren ook een nieuwe regeling grote rimpel verlagen dat gebruikelijk is in een stadium chauffeurs.
Fig. 2 . Passieve of vallei -fill PFC fase plus een DC / DC - converter fase in een LED-driver .
Fig. 2 . Passieve of vallei -fill PFC fase plus een DC / DC - converter fase in een LED-driver .
Passieve PFC plus schakelen DC / DC . Figuur 2 . Toont een twee-traps ontwerp dat bestaat uit een passieve PFC stadium samen met een omschakeling DC / DC converter tweede fase . Deze structuur wordt veel gebruikt in de low-cost offline adapters en opladers. De PF ontwerp wordt vaak aangeduid als vallei vullen als condensatoren houden de uitgang van het vallen te laag niveau . Dankzij de vallei vullen circuit en het grootste condensator , de huidige golf van deze regeling is klein en gemakkelijk te controleren. het nadeel van de passieve regeling dat het niet geschikt voor hogere macht over 20W vanwege inherent slechte PF elektromagnetische compatibiliteit ( EMC ) problemen bij hogere vermogens . Dergelijke ontwerpen zijn niet in staat het passeren van de IEC EN61000 - 3-2 ( Harmonische huidige emissietest ) klasse C standaard . In Daarnaast is de passieve regeling is niet geschikt om brede universele ingangsspanning reeksen zoals 100-240 VAC bereiken .
Figuur 3 . . Eentraps actieve PFC driver architectuur .
Figuur 3 . . Eentraps actieve PFC driver architectuur .
Eentraps actieve PFC . De eentraps aanpak met actieve PFC die is afgebeeld in Fig. 3 is een algemeen aanvaarde topologie voor een breed ingangsbereik LED-drivers . De topologie levert goede energie - conversie-efficiëntie en PF waarde met brede lading aanbod ook . het nadeel is de hoge rimpel die leidt tot zichtbare of onzichtbare 100-120 Hz flikkering Goede ontwerpen kunt de huidige rimpel te verminderen tot een relatief lage waarde ; . maar de rimpel is normaal gesproken nog steeds hoger dan de vorige twee -traps regeling . een interessante eigenschap van de eentraps topologie is dat de rimpel sterk wordt beïnvloed door de verschillende spanning en stroom kenmerken die specifiek zijn voor elke LED- belasting zijn . Driver ontwerpers zijn op zoek naar betere manieren om de rimpel in de single- stage design te controleren .
Figuur 4 . . Active PFC fase plus een DC / DC - converter fase in een LED-driver .
Figuur 4 . . Active PFC fase plus een DC / DC - converter fase in een LED-driver .
Actieve PFC plus schakelen DC / DC . Een manier om de uitgang rimpel lossen is een actieve tweede fase toe dat de actieve PFC trap . Dergelijke topologie is afgebeeld in Fig. 4 met de toevoeging van een DC / DC converter stage . Maar de extra DC / DC stadium van de bestuurder komt met een kostenstijging van 15-20 % . deze schakeling aanzienlijk verlaagt de uitgangsstroom rimpel en maakt de uitvoer bijna een ideale DC ten koste van verlies van 2-3 % rendement . Bovendien is deze structuur kan het grootste deel van het vermogen vereist binnenshuis en wordt veel gebruikt .
Eentraps PFC en rimpelspanningonderdrukker . Idealiter zou SSL systeemontwikkelaars een methode goedkopere voorkeur aan de uitgang rimpel te verminderen , en dat zou ons terug naar een single- stage benadering te brengen . Gelukkig is er nog een goede oplossing voor het verlagen van de output stroomrimpel met een circuit dat is veel eenvoudiger dan een omschakeling DC / DC het podium. Je kunt segment een single- stage design met een relatief eenvoudige lineaire rimpel - dempelement zoals die afgebeeld in Fig. 5 .
De gemodificeerde - eentraps topologie maakt gebruik van een uniek ontworpen lineaire regelaar , die sterk kan verminderen de uitgangsstroom rimpel van eentraps PFC constante stroom uitgang met slechts 2-3 % rendement verlies . De aanpak biedt extra voordelen . Een switching DC toevoegen / DC stadium bestuurder handicaps de EMC in de meeste gevallen , het toevoegen van het lineaire regelaar niet . Hoe beter EMC verbinding betekent de rimpelspanningonderdrukker flexibel worden gebruikt met bestaande eentraps LED-drivers door SSL fabrikanten . toevoeging van het circuit aan de uitgang is veel efficiënter dan het kopen van een andere bestuurder of schakelende DC / DC converter om veel betere lichtopbrengst te krijgen.
Deze rimpelspanningonderdrukker schakeling in serie wordt gebruikt met de eentraps PFC output en bestaat voornamelijk uit een MOSFET een stroom sensing weerstand en een foutversterker . Het sensing weerstand krijgt de rimpelspanning signaal en indien de rimpel groter is dan de instelwaarde , de output van de fout versterker past de spanning op de MOSFET zodat de rimpel kleiner . Deze eenvoudige componenten kunnen worden ingekapseld in een zeer klein pakket of zelfs in een geïntegreerde schakeling .
Als de LED verlichtingsindustrie ontwikkelt, kan functies zoals hoge efficiency en een lange levensduur alleen niet aan de markt . Mensen zijn op zoek naar een betere verlichting omgeving , vooral wanneer het wordt gerelateerd aan de gezondheid . Voor bepaalde plaatsen, zoals kantoren en woonkamers , eliminatie van de strobe flicker is nog belangrijker .
Er zijn meerdere manieren om een goede gelijkstroom maakt met lage rimpel LED's rijden , elke methode heeft voordelen en nadelen Het belangrijkste voordeel van de rimpelspanningonderdrukker is dat het een zeer eenvoudige en flexibele manier om de flikkering van het ontwerp dat we reeds verminderen . bij een minimale en zeer redelijke kosten .
More info you can visit：http://www.lighting-ledlight.com/index.php/category/led-street-light/
没有评论:
发表评论