Почему мигают светодиодные лампы и как измерить коэффициент мерцания. При огромном выборе светодиодных ламп, доступных в настоящее время, не всегда легко выбрать лампу, наиболее подходящую для вашей гостиной или рабочего стола. Качество света светодиодных ламп может сильно различаться в зависимости от конструкции лампы и выбора ключевых компонентов схемы.
Как измерить мерцание и почему мигают светодиодные лампы
Мигание света, связанное с сетью переменного тока, обычно происходит с удвоенной частотой сети (100 Гц или 120 Гц) и не так легко замечается большинством людей. Но при более высоких уровнях интенсивности и глубины модуляции мерцание света может вызывать возбуждение, усталость глаз или головные боли.
При съемке видео мерцание окружающего света создает раздражающие помехи в записанном сюжете. Почему мигают светодиодные лампы? Потому, что такие явления вызывают изменения тока, проходящего через светодиодную цепочку. Зависимость светового потока от тока, как видно из Рисунка 1, не совсем линейна, и определяется характеристиками светодиодной цепочки.
Рисунок 1. Зависимость светового потока светодиодной цепочки от тока.
Поэтому измерение переменного тока в цепочке светодиодов обеспечивает худшую точность, чем измерение фактического количества света. Сделать свое собственное приспособление для измерения света из легко доступных компонентов не так сложно. После изготовления такого прибора будет уже проще разобраться в том, почему мигают светодиодные лампы.
На Рисунке 2 показано измерение пульсаций света светодиодной лампы Т8. В черном корпусе находится преобразователь свет-напряжение, выходной сигнал которого показан на осциллограмме. Осциллограмма может быть исследована, и процент мерцания света может быть рассчитан.
Рисунок 2. Измерение мерцания лампы Т8.
Как собрать датчик света
На Рисунке 3 изображена простая схема преобразователя свет-напряжение, в котором используется микросхема TSL257. TSL257 — это простая микросхема преобразователя свет-напряжение с хорошей линейностью. Ее можно питать от одного Li-Ion элемента, и тогда измерительный прибор будет портативным.
Рисунок З. Схема преобразователя свет-напряжение на основе TSL257.
Выходное напряжение прямо пропорционально световому потоку (излучению) и может быть оценено с помощью осциллографа, экран которого воспроизведет характер мерцания света и тогда будет более-менее понятно почему мигают светодиодные лампы. Для измерений мерцания достаточно полосы пропускания 2 кГц. TSL257 недорога, и может быть приобретена у Farnell или Digikey.
Группа фотографий на Рисунке 4 иллюстрирует последовательность сборки такого приспособления.
Рисунок 4. Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света.
Для этого потребуются следующие компоненты:
- Li-Ion батарея,
- микросхема TSL257,
- выключатель,
- электролитический конденсатор 22 мкФ/ 25 В,
- черная пластиковая коробка с 3-миллиметровым отверстием в крышке.
TSL257 устанавливается так, чтобы оптический порт был направлен в отверстие. Затем датчик приклеивается непрозрачным эпоксидным клеем. После этого присоединяются остальные компоненты.
Из-за высокой чувствительности TSL257 свет, падающий на датчик, должен быть значительно ослаблен, чтобы выходной сигнал был пригоден для измерения прямого света от светодиодных цепочек.
Для ослабления света перед отверстием могут быть размещены несколько слоев бумаги формата А4. В описываемом приспособлении были использованы 8листов бумаги. Чтобы исключить влияние окружающего света, комнатное освещение должно быть выключено. Измеритель должен быть расположен над светодиодной лампой так, чтобы максимальный уровень выходного сигнала составлял примерно 3 В.
Если на экране осциллографа наблюдается ограничение сигнала, следует либо увеличить расстояние до источника света, либо добавить еще несколько слоев бумаги для большего ослабления света. Измерьте пиковое и среднее значения выходного напряжения датчика. Для уменьшения влияния помех сделайте несколько измерений и усредните результаты.
Для синусоидальных сигналов процент мерцания можно определить по формуле:
Если характер мерцания света отличается от синусоидального, процент мерцания можно вычислить так:
На Рисунке 5 представлено несколько примеров измерения мерцания свечеобразных ламп. Синяя осциллограмма — это напряжение сети, а фиолетовая — измеренная интенсивность света. Как видно, у разных ламп мерцание света может значительно различаться.
Рисунок 5. Примеры измерения мерцания свечеобразных ламп.
Материалы по теме