C’est une tendance dans l’industrie de l’éclairage de remplacer les lampes à incandescence et fluorescentes traditionnelles par des LED plus efficaces et à plus longue durée de vie. Cependant, comme il est directement connecté à la ligne AC, comme les pionniers traditionnels, il peut y avoir un risque de scintillement de 100 Hz ou 120 Hz en raison de l’ondulation du courant d’entraînement à la sortie de l’alimentation, bien que la plupart du temps cela puisse rendre les consommateurs mal à l’aise avec les humains. Les yeux ne peuvent pas les remarquer. Les fabricants de LED et de lampes sont impatients de résoudre ce problème, ils se tournent vers le fabricant de pilote de LED car, en fin de compte, le pilote de LED détermine s’il doit ou non scintiller. Cet article étudie les causes du scintillement, décrit comment se produisent les scintillements des LED et explique comment les ingénieurs peuvent arbitrer entre différentes solutions pour résoudre le problème. Enfin, il offre un moyen économique et flexible d’obtenir un éclairage LED sans scintillement à l’aide de suppresseurs d’ondulations.
Les lampes à LED remplaceront la plupart des autres lampes, telles que les lampes à incandescence et les lampes fluorescentes dans les prochaines années. C’est une tendance bien connue que la LED est une nouvelle génération de source lumineuse. Les gens attendent non seulement avec impatience une plus grande efficacité lumineuse, mais aussi avec impatience un meilleur environnement lumineux.
La plupart des lampes à LED sont directement connectées au réseau électrique CA. Selon la région, il y a 50Hz ou 60Hz, et la fréquence après rectification AC est très basse même 100Hz ou 120Hz, ce qui peut provoquer un scintillement stroboscopique et provoquer une certaine anxiété. Si le pilote LED est conçu pour utiliser une conception PFC à un étage, vous pouvez même tomber malade.
Aujourd’hui, les fabricants de lampes réalisent et essaient de résoudre ce problème, en particulier à l’intérieur. Ils se sont donc tournés vers les fabricants de pilotes LED professionnels pour obtenir de l’aide et des solutions. Cet article explique comment le scintillement est affecté par le courant d’ondulation LED et explique les nombreuses façons de résoudre le problème grâce à la conception correcte du pilote LED, en particulier un dispositif unique appelé suppresseur d’ondulation, qui permet aux fabricants de lampes de minimiser le courant d’ondulation sans changer le pilote de LED actuel.
L’impact du scintillement
Les fréquences de scintillement de la lumière comprises entre 3 et 70 Hz sont facilement perceptibles par les humains, ce qui peut les rendre très inconfortables. Même des éclairs répétitifs et des motifs géométriques répétitifs statiques peuvent induire des crises d’épilepsie chez ces personnes, et l’incidence est d’environ 0,025 %. Et ce type de scintillement peut être facilement résolu par le pilote LED. Si nous voyons cette fréquence dans la forme d’onde d’ondulation du courant de sortie, nous pensons généralement que le pilote de LED est instable. Les gens commencent à prêter plus d’attention au fait qu’une exposition à long terme à un scintillement de fréquence plus élevée (dans la plage de 70 à 160 Hz) peut également causer de l’inconfort, des maux de tête et des troubles visuels. Pour les pilotes de LED, étant donné que la fréquence du réseau dans la plupart des régions du monde est de 50 Hz ou 60 Hz, les plus courantes sont le scintillement de 100 Hz et 120 Hz. Cet article explique donc principalement comment gérer le scintillement à 100 Hz ou 120 Hz. En fait, l’impact du scintillement 100Hz ou 120Hz sur la santé humaine n’est pas seulement fonction de la fréquence mais également lié à des facteurs physiologiques et physiologiques.
Certains chercheurs prétendent même que la rétine peut percevoir le scintillement jusqu’à 200 Hz, mais des tests ont montré qu’au-delà de 160 Hz, l’impact du scintillement sur la santé est négligeable.
Définition du scintillement
L’IESNA (l’Illuminating Engineering Society of North America) a publié la définition du « pourcentage de scintillement » et de l’« indice de scintillement » dans la neuvième édition du manuel d’éclairage de l’IESNA. La figure 1 montre comment les métriques sont définies.
Le pourcentage de scintillement est une mesure relative de la variation cyclique de la sortie d’une source lumineuse (c’est-à-dire le pourcentage de modulation). Ceci est aussi parfois appelé « indice de modulation ».
L’indice de scintillement est une « mesure relative fiable de la variation cyclique de la sortie de diverses sources à une fréquence de puissance donnée. Il prend en compte la forme d’onde de la sortie lumineuse ainsi que son amplitude », selon le manuel. L’indice de scintillement prend des valeurs de 0 à 1,0, avec 0 pour un flux lumineux stable. Des valeurs plus élevées indiquent une possibilité accrue de scintillement notable de la lampe, ainsi qu’un effet stroboscopique.
Comme indiqué ci-dessus, en plus de la fréquence, l’indice de scintillement a un effet significatif sur la façon dont la lumière fait sentir les gens. Un indice de scintillement plus élevé signifie plus de sensibilité à l’œil humain et un niveau de confort plus faible. Le tableau ci-dessous montre l’indice de scintillement typique des différents moteurs d’éclairage.
| Max | Min | Avenue | Vaciller% | Scintillement Inde | |
|---|---|---|---|---|---|
| Incandescent | 12.180 | 10.745 | 11.460 | 6.2594 | 0.0194 |
| 100 W MH | 9.1472 | 3.2066 | 6.5147 | 48.088 | 0.1398 |
| T12 Magnétique | 9.6281 | 4.6256 | 7.1565 | 35.096 | 0.0897 |
| T5HO Elec | 10.52 | 9.960 | 10.20 | 2.734 | 0.0036 |
| LED à CC | 43.4 | 41.0 | 42.2 | 2.84 | 0.0037 |
| LED avec scintillement | 15.996 | 0.0555 | 6.3026 | 99.309 | 0.4498 |
Le groupe de travail sur les normes IEEE IEEE PAR1789 « Pratiques recommandées pour l’ajustement du courant dans les LED à haute luminosité afin de réduire les risques pour la santé du public » a été créé pour fournir à l’industrie de l’éclairage, ANSI/NEMA, CEI, EnergyStar et d’autres organismes de normalisation des recommandations sur les préoccupations émergentes LED Le voyant clignote. Cet article présente les problèmes de santé liés au scintillement aux concepteurs d’électronique de puissance d’éclairage LED, prouve que la technologie existante dans l’éclairage LED fournit parfois un scintillement à une fréquence qui peut provoquer la réponse biologique du corps humain, et discute des tentatives d’atténuation des effets biologiques non intentionnels. Quelques méthodes à considérer lors de l’éclairage LED. Ce document représente le travail en cours dans IEEE PAR1789, qui est essentiel pour la conception de pilotes de lampe à LED sûrs.
Et selon le document https://fhi.nl/app/uploads/sites/32/2017/09/Te-Lintelo-Systems-LED-Flicker- %E2% 80%93-where-we-are-with-test- méthodes-et-normes.pdf
Nous avons la courbe suivante.
Fonction de source lumineuse à semi-conducteurs
La sortie de lumière LED est presque linéaire avec le courant d’entraînement, comme le montre la figure ci-dessous, il est donc tout à fait évident que la raison critique du scintillement de la lumière LED est causée par le courant d’entraînement, qui est fourni à l’origine par le pilote LED. La solution de base consiste donc à s’assurer que le courant de sortie du pilote de LED est stable sans grande ondulation.
Solutions de drivers LED pour applications intérieures
Lorsque nous parlons du scintillement 100 Hz ou 120 Hz, dans la plupart des cas, il s’agit des applications intérieures. Il existe de nombreux schémas de pilotes de LED pour l’intérieur afin de fournir un courant constant comme une résistance simple, une régulation linéaire des semi-conducteurs et une régulation PWM de commutation après le redressement CA, mais ces schémas dépassent la discussion dans cet article car ils ne sont pas en mesure de fournir des informations qualifiées. facteur de puissance (PF) qui doit normalement être supérieur à 0,9. De plus en plus de pays et d’associations standard comme Energy Star et DLC (Design Lights Consortium) exigent que les lumières aient une valeur supérieure à 0,9 PF, et on peut prédire que les lampes et luminaires sans 0,9 PF seront bientôt supprimés. Ici, quelques méthodes qualifiées pour atteindre le PF sont discutées et comparées. Un nouveau type de schéma pour réduire la grande ondulation existante du pilote de LED à un étage est également introduit comme ci-dessous.
1. PFC passif (remplissage de vallée) plus commutation DCDC
Cette structure est largement utilisée dans les adaptateurs et chargeurs hors ligne à faible coût. Grâce au circuit de remplissage de vallée et aux condensateurs de grande capacité, l’ondulation de courant de cette solution est faible et facile à contrôler. L’inconvénient de ce schéma est que le PF est faible, il ne peut pas passer la norme EN61000-3-2 (test d’émission de courant harmonique) Classe C, et il ne convient pas aux puissances supérieures à 20W. De plus, cette solution n’est pas adaptée pour réaliser des tensions d’entrée larges de 100Vac-240Vac.
2. PFC actif à un étage
Il s’agit d’une topologie largement adoptée pour les pilotes de LED à large plage d’entrée. Il a une bonne efficacité du produit et une bonne valeur PF et une large plage de charge. L’inconvénient est qu’une ondulation de courant élevée peut provoquer un scintillement visible ou invisible de 100 Hz/120 Hz. Une bonne conception peut réduire l’ondulation actuelle à une valeur relativement faible, mais l’ondulation est généralement encore plus élevée que le schéma précédent. Une caractéristique intéressante de ce schéma est que l’ondulation est fortement affectée par les caractéristiques VI des différentes charges LED. Ainsi, afin de contrôler complètement l’ondulation de ce schéma, les fabricants de pilotes de LED recherchent de meilleures solutions.
3. PFC actif plus commutation DCDC
Afin de résoudre le problème du PFC à un étage, un DCDC supplémentaire doit être ajouté au variateur, ce qui augmente le coût de 15 à 20 %. Ce circuit réduit considérablement l’ondulation du courant de sortie, ce qui rend la sortie CC presque idéale, mais il perdra 2 à 3 % d’efficacité. Et cette structure peut couvrir la plupart des niveaux de puissance pour les applications intérieures.
En résumé
Avec le développement de l’industrie de l’éclairage LED, les caractéristiques de haute efficacité et de longue durée de vie ne peuvent plus satisfaire le marché. Les gens recherchent un meilleur environnement lumineux, en particulier un environnement lumineux sain. Pour certains endroits comme les bureaux et les salons, l’absence de scintillement est plus importante.
Il existe de nombreuses façons de générer un bon courant continu à faible ondulation pour piloter la LED, et chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Le principal avantage du suppresseur d’ondulations est qu’il fournit une méthode très simple et flexible qui peut réduire le scintillement de nos conceptions existantes en augmentant un coût raisonnable.
| Complexité de la conception | Coût | Efficacité | Plage d’entrée CA | Courant d’ondulation | |
|---|---|---|---|---|---|
| Passif PFC + DCDC | Bas | Bas | Haute | Étroit | Moyen |
| PFC actif | Bas | Bas | Moyen | Large | Grand |
| PFC actif + DCDC | Haute | Haute | 2-3 % de moins | Large | Petit |
La conception à faible ondulation des LED restera un objectif de recherche pendant longtemps dans le futur, et les fabricants de pilotes de LED professionnels comme uPowerTek continueront de trouver de meilleures solutions pour le marché.
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