一文搞懂LED灯具的频闪

一，频闪的背景和意义

1、研究背景

大家都用过智能手机拍照对吧，当我们拿手机对我们灯进行拍照的时候，我们会发现有闪动的现象，有人会说这个肯定手机像素垃圾，但是跟像素关系不大，这个原因主要是来源我们的灯具的闪动，这种现象其实就是频闪。

2、研究意义

1，我们通常说的频闪是指光源以一定频率的波动。

2，频闪种类根据闪烁频率不同可以分为：可见频闪和不可见频闪。

可见频闪：人眼能够感知到明暗变化不可见频闪：人眼无法察觉到异常无明暗变化，可通过其他设备检查。

PS：人眼是非常复杂的系统，个体差异非常大，对于绝大多数人来说，可以察觉到80Hz以下的光闪烁，此时的人眼能够感知到明暗变化。

但是可以通过手机摄像头观察到不可见频闪，如下图1

图1 不可见频闪

3，那我们灯具的频闪对我们有什么危害呢？

（1）注意力分散 我们人类的眼睛对于一些闪动的物体特别敏感，当开车的时候，频闪不断的红灯或者车尾灯会很快让司机盯着看，但是当注意力离开之后很有可能对周围的人和实物造成车祸。

（2）影响视力 有新的研究表明，现有的荧光灯亮度的频闪会影响人类阅读书籍时眼球轨迹，此外，像一些视力报告中，视力损伤恰恰是由于灯具的频闪造成的。

所以我们做照明产品的时候，需要特别关注频闪。

二，产生频闪原因

想做一款照明产品，自然LED是必不可少的，那么灯产生频闪的原因是什么呢？

LED本身是二极管，只能通过直流电，所以必须用电源将市电交流转化为直流电（除非是电池供电）。LED的发光亮度对电流的响应时间非常短，随电流变化而变化，通过多少电，发出多少光，所以LED闪烁只与其驱动电源的输出电流的频率和纹波（无法避免）有关。

LED照明产品采用AC转DC的恒压或者恒流电源驱动，光源本身并不会产生频闪，有无频闪取决于LED驱动电源，由于驱动器千差万别，每个LED产品的频闪表现也不一样。

而对于智能照明产品，调光是其必备的功能，而调光恰恰是导致频闪的另外一个诱因。而当产品加载调光功能时，频闪往往会进一步加剧。特别是在调光较暗时，其波动深度比较大。

可以看到开关电源开关频率非常高，幅度较小，当加入调光器后，从100%调光到50%调光再到25%调光可以看到波动深度非常大。

图2 调光LED灯的闪烁波形

三，各地区频闪要求

频闪也叫闪烁百分比（Pflicker），闪烁指数（Iflicker），它有光输出周期频率（F）。

各个地区对频闪要求不同，如短期闪变指数（IEC-Pst），频闪效应可视化参数（CIE-SVM），ASSIST闪烁感知度(Mp),IEEE推荐的闪烁评价方法（IEEE Std 1789），CEC JA10等

1，短期闪烁指数Pst：

参考IEC TR 61547-2015基于IEC 61000-3-3和IEC 61000-4-15等标准，覆盖频率为0.05Hz-80Hz，Pst =1作为限值，它表示在标准实验条件下，50％的试验者（概率）刚好感觉到闪烁现象。

测试PST值有的需要PST电源，也可以使用线性电源，如下图，伏达Pst-500就是一款Pst电源。

2，频闪效应可视化参数（SVM）

推荐在频域内对频闪效应（stroboscopic effect）进行分析量化，采用SVM指数对频闪效应进行表征，其参考CIE IN:006-2016标准，并得到了Lighting Europe和NEMA的推荐，覆盖频段80Hz-2000Hz，即在频域空间，利用人眼的频率响应函数对频域信号进行归一化，并采用Minkowski公式统计计算SVM值，见下式，并以此判断频闪效应的视见性：SVM=1时，刚好可见；SVM<1时，不可见；SVM>1时，可见。

3，闪烁评价方法IEEE Std 1789:三种推荐应用

4，T24-CEC JA10:

美国加州能效CEC Title 24对高于高效照明光源频闪（Flicker）测试要求。

主要通过量化照明的光波动，并且用低于某一截止频率的调制深度百分比来表征频闪程度通过量化照明的光波动，并且用低于某一截止频率的调制深度百分比来表征频闪程度分别在无滤波和40HZ，90 HZ，200 HZ，400 HZ和1000 HZ滤波频率状态下进行振幅调制百分比测试和计算. 每一个调光水平（100%，20%和最小调光水平）需要进行以下测试数据的处理和计算。