返回首頁
當前位置: 主頁 > 技術&應用 >

別讓LED頻閃毀了珍貴的家庭回憶

時間:2014-01-20 12:25來源:Dialog Semiconductor 作者:功率轉換事業群行 點擊:

摘要

從超級8釐米(super 8mm)到現在直接將影像錄製至整合型快閃記憶體的現代高解析度數位攝影機,已有五十年餘年的時間,許多家庭會將假日慶祝及特別時刻拍錄下來,直到現在,難度最高的還是試著去捕捉孩子們自然及可愛的活動片段。隨著替代照明的使用日益增加,新的問題產生了。利用交流電(AC)線路驅動的LED新技術,會導致在數位影像錄製中看見頻閃(即閃爍),而良好的LED電路設計可以消除這樣的頻閃,確保所捕捉的記憶時刻都有適當的照明。

 

如今,大部分的商業LED照明都已獲得接受採用在裝飾用途領域中,不論這個照明條是用來裝飾家具,還是用於百貨公司的產品展示架上。現在,以LED為基礎的燈泡來替代白熾燈泡的趨勢,在成本效益上已經達到了臨界點,在家用市場上蓄勢待發。新驅動器必須能夠運用在現有的照明開關及調光線路上,如此一來,它們才能夠直接取代白熾燈泡,而不需要對現有的基礎設施進行任何修改。

 

許多離線式LED驅動器被用來將交流電的線電壓轉換成可使用的直流電電壓,而電流所攜帶的低頻成分會是標準線電壓頻率的兩倍,也就是100Hz或是120Hz。低頻LED電流中的AC元件應用在LED上就會造成頻閃(flicker),或是在應用頻率上的LED脈衝(Pulsing)。頻率超過 70Hz的脈衝光線,裸眼並無法看見,這是一種被稱為暫留(persistence)的特性所造成的,這種特性使得在頻率超過70Hz以上的頻閃光線,看起來似乎像是連續的點光源。但是,當錄影起來並且在電視上播放出來時,因為電視的更新率是在類似的頻率下運作,因此這種以LED為基礎的照明將會有頻閃現象,使得這樣的視訊影片難以觀看,甚至是無法忍受的,因而毀掉了珍貴的家庭記憶。

 

大部分的數位視訊技術是使用交錯掃瞄視訊(interlaced video),在此每一行視訊是以交替的方式輸出到電視上。在類比式以CRT為基礎的電視上,就過去歷史而言,根據地區的不同,其更新率一般為50Hz或是60Hz,在這種情況下,當你在看著銳利對比的影像(也就是說像是在黑色背景下的白色文字)時,這樣的頻閃是可以被眼睛所察覺到的。這時候的文字缺乏清晰度以及銳利度,而且由於是在50Hz/60Hz頻閃的影像之故,甚至這些文字似乎像是在「跳舞」。

 

在平面電視、LCD的時代之前,陰極射線管電視的製造商已經將更新率調高至100Hz/120Hz,以便於改善影像的穩定性,因為100Hz/120Hz已經超過人眼所能看見的範圍了。大部分的高畫質電視使用至少100Hz的更新率,而最高效能的高畫質電視所使用的更新率則是600Hz

 

我們可以很簡單的把矛頭指向電視,認為它是罪魁禍首。同樣的,現代的視訊攝影機也難辭其咎,大部分所使用的快門速度是夠低的,這些攝影機也是以有著100Hz-120Hz的漣波來「跳動」(beat),而這也造成了LED頻閃。攝影機捕捉到那樣的頻閃,而且它會顯示在最終的視訊影片上,甚至是在有著足夠更新率的電視上,這些跳動的頻率還是可以被看見。在沒有使用像好萊塢口徑視訊攝影機(Hollywood caliber video camera)這種超越平均家庭預算的產品的情況下,透過調整快門的速度,充其量只可以減少這些頻閃。

 

使用單階類比解決方案的問題

如前所述,現已有LED驅動解決方案是運作在110VAC-220VAC的線電壓,但這些方法通常是單階式(single-stage)、類比式的解決方案,與現今所使用在離線式電源供應器的降壓(bulk)線路相似。單階式解決方案(1)使用整流後的交流電(AC-rectified)線電壓,並且讓該電壓透過反馳(flyback)變壓器降下來,之後在經過過濾,應用到LEDs上。這之間的問題在於,經過整流後的電壓所包含的漣波是線頻率的兩倍(可能是100Hz或是120Hz,端視在該區域的線頻率而定)。這之間的頻率成分也會被轉換,並且會在 LEDs上,以交替的電流出現在LEDs的輸出上,而這也會造成如前所述的頻閃。

 


1:單階方法

 

二階方法

Dialog Semiconductor的數位控制器包含了兩階式方法(2)、為截波電路增加數位控制、一個需要使用整流後的交流電電壓的簡單線路,以及做到如它所聽起來的那般,斬斷那個電壓並且轉換它,完成了兩個重要的任務。首先,將低頻的交流電電壓轉換成另外一個電壓,並且在這個過程中,將低頻成分從線電壓中移除。然後第二步驟是,這個截波電路透過確定這個電流在相位上與輸入電壓非常接近的情況下,來處理這個功率因數校正(PFC)的成分,進而產生一個本質上的高功率因數。藉由移除來自整流後的交流電輸入中的低頻信號,這個截波電路消除了來自所有的LED照明燈具上的頻閃,保證藉由Dialog Semiconductor技術所驅動的LED能夠點亮家庭記憶,使視訊擷取能夠順利進行。

 


2Dialog Semiconductor FlickerLess™固態照明LED驅動器的二階數位架構;截波電路移除交流電(AC)線路頻率

 

結論

若要將家庭照明系統升級為更有效率且具成本效益的替代選項,基於許多明顯的理由,LED照明極具吸引力,但是就長遠來看,一個設計不良的燈泡卻可能讓你付出不小的代價。時刻來來去去,但有些時刻就是值得為後代保存並一再回味。然而,如果選擇了錯誤的離線驅動技術,珍貴的記憶可能會因為讓人惱怒的頻閃影響而被破壞殆盡。Dialog Semiconductor的革命性數位技術消弭了潛在的頻閃問題,保證這些記憶時光能長久流傳。

 

 

參考資料

l  「燈光頻閃文獻綜覽:人因工程學、生物屬性、潛在的健康影響、以及可能在LED照明中造成頻閃的一些方法」;http://grouper.ieee.org/groups/1789/comments.html Reference

l  美國專利(申請中) 12/503,063LED燈泡的智慧型調光偵測及控制」發明者:Liang Yan, Xiaoyan Wang, Jun Zheng, Junjie ZhengClarita Poon;代理人:Dialog Semiconductor plc

(責任編輯:jane)
(0)
0%
------分隔線----------------------------
發表評論
請遵守網路相關法規及一切使用網際網路之國際慣例,嚴禁發布違規言論。
評價:
表情:
用戶名:密碼: 驗證碼:點擊我更換圖片
推薦內容