一種led高視覺照明效果的驅動方法
2023-11-30 21:19:26 1
專利名稱：一種led高視覺照明效果的驅動方法
技術領域：
本發明屬於LED半導體固體照明技術領域，涉及一種LED高視覺照明效果的驅動方法。
背景技術：
傳統以來，LED都採用恆定電流驅動，LED發光光強為恆定輸出。照明總歸是人視覺感官的效應，人眼視覺暫留現象為照明效果提供了新思路，人眼具有0. 1-0. 4秒的視覺暫留時間，允許照明可以採用頻率不小於24Hz脈衝照明，同時，LED良好的正嚮導通頻率特性，使脈衝驅動成為可能。
發明內容
本發明的目的是提供一種LED高視覺照明效果的驅動方法，能夠大幅提高人眼視覺照明效果，為進一步節能提供一種新途徑。本發明所採用的技術方案是，一種LED高視覺照明效果的驅動方法，即對於LED光源矩陣，採用佔空比50%以上，50Hz-400Hz脈衝驅動方式，同等功率下，實現高脈衝光強，利用人眼視覺暫留原理，實現高視覺感官照明效果。本發明的有益效果是，通過採用佔空比50%以上，50Hz-400Hz脈衝驅動，LED同等功率下，脈衝電流提高了 1/0. 7 = I. 4倍，雖然絕對光強降低了 3%，但脈衝光強卻提高到恆流工作時的I. 35倍，也就是人眼視覺亮度理論上提高了 35%，大大提高了視覺光效。考慮到LED有不同製造廠家，不同工作電流特性，視覺光效提高20%屬於保守預估，視覺光效及節能效果顯著，能夠大幅提高人眼視覺照明效果，為進一步節能提供一種新途徑。
圖I是現有的CREE XP-ELED相對光強與驅動電流關係圖；圖2是本發明方法的實施例I的驅動方式波形圖，T為IOOHz驅動脈衝周期，佔空比為75%，脈衝電流為520mA，350mA為廠家標準驅動電流。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明是一種LED高視覺照明效果的驅動方法，是一種針對人眼視覺感官特性的LED照明脈衝驅動方法，其工作原理在於LED同等功率條件下，設其功率為P，恆流工作時恆流值為IH，正向工作電壓為VF，那麼P = IHXVF，脈衝工作時(參見圖2)，脈衝電流為IM，考慮到LED正向工作電壓隨工作電流變化不大，取脈衝工作時正向工作電壓仍為VF，脈衝工作佔空比為D，那麼P =MXVFXD，兩種模式相比較，功率相等時，IHXVF = MXVFXD，推出M= IH/D，可見脈衝驅動工作電流會比恆流驅動大；
LED較大驅動電流，會降低絕對發光效率，所以必須考慮如圖I的LED的發光曲線。圖I為現有的CREE XP-ELED產品發光曲線，橫軸為恆流驅動電流，縱軸為發光相對強度，可以看出，驅動電流增加光強也在增加，但二者不成正比例，350mA時相對強度為1，大於350mA雖然發光強度也在增加，但不是正比例增加，其光效在降低，IA工作時，其相對光效與350mA光效比為240% X (350/1000) = 84%，也就是光效降低了 16%，實際工程應用中，必須考慮這點；所以佔空比考慮到LED安全峰值工作電流(脈衝工作電流)和光效，工程上極限不低於50%，一般按75%左右設計，這樣同等功率下，依據M= IH/D，脈衝電流不超過採用恆定電流時的2倍，參照圖1，其絕對光效不低於恆定電流光效的180% X (350/700)= 90%。當佔空比為70%時，脈衝電流為恆定電流的1.4陪，絕對光效不低於恆流時135% X (350/490) = 97% ；考慮到LED開關特性，小於400Hz LED開關損耗可以忽略不計，同時考慮視覺暫留 時間，採用50Hz-400Hz脈衝驅動均可，工程一般優選採用2倍工頻，即IOOHz或者120Hz。 綜上所述，本發明LED高視覺照明效果的驅動方法的技術方案是，對於LED光源(矩陣)，採用佔空比50%以上(以70%為例)，50Hz-400Hz脈衝驅動(以2倍工頻，100Hz/120Hz為例)，LED同等功率下，脈衝電流高到恆流工作時1/0. 7 = I. 4倍，雖然絕對光強低了 3%，但脈衝光強(參照圖I曲線可知)卻高到I. 35倍，這個高光強脈衝串，由於人眼的視覺暫留現象，人眼視覺感受亮度理論上高了 35%，大大提高了視覺光效。考慮到LED製造不同廠家，不同工作電流特性，保守預估視覺光效能夠提高20%。實施例IIOOff LED路燈，採用84顆CREE XP-E LED, 42串2並做成光源，相當於每顆LED工作在P = I. 19ff,LED正向工作電壓VF —般取3. IV，恆流電流IH = P/VF = I. 19W/3. IV =390mA，驅動採用50Hz整流後IOOHz頻率，佔空比為D = 75%，其脈衝電流為頂=IH/D =520mA，在XP-E IA的安全工作電流之內。實際應用中的驅動波形如圖2所示，390mA對應的相對光強為110%，520mA對應的相對光強為150%，脈衝光強提高了 150% -110%= 40%，整燈視覺效果相當於140W路燈視覺效果。即採用上述驅動方式，人視覺照效果增大40%強度，理論節能可達40%，視覺光效及節能效果明顯。實施例2採用36顆峰值恆定電流800mA的LED，設計一款視覺效應相當於50W的驅動首先取頻率100Hz，佔空比D = 80%，那麼實際50W視覺效果燈具相當於脈衝峰值功率為50W，需要平均功率為50WX80%= 40W,每顆LED 驅動功率為P = 40W/36 = I. 12W,需要驅動脈衝電流為頂=(I.12W/3. IV) /80%= 460mA,在800mA安全電流之內，也就是採用IOOHz，80%佔空比驅動36顆(全串)LED，脈衝電流460mA，實際功率只需40W，就能夠實現50W的視覺照明效果，節能效率20%，視覺光效及節能效果明顯。
權利要求
1.一種LED高視覺照明效果的驅動方法，其特徵在於對於LED光源矩陣，採用佔空比50%以上，50Hz-400Hz脈衝驅動方式，同等功率下，實現高脈衝光強，利用人眼視覺暫留原理，實現高視覺感官照明效果。
2.根據權利要求I所述的LED高視覺照明效果的驅動方法，其特徵在於所述的佔空比優選70%，脈衝優選100/120HZ驅動方式。
全文摘要
本發明公開了一種LED高視覺照明效果的驅動方法，對於LED光源矩陣，採用佔空比50％以上，50Hz-400Hz脈衝驅動方式，同等功率下，實現高脈衝光強，利用人眼視覺暫留原理，實現高視覺感官照明效果。本發明的方法，在LED同等功率下，脈衝電流提高了1/0.7＝1.4倍，雖然絕對光強降低了3％，但脈衝光強卻提高到恆流工作時的1.35倍，也就是人眼視覺亮度理論上提高了35％，大大提高了視覺光效；考慮到LED有不同製造廠家，不同工作電流特性，視覺光效提高20％屬於保守預估，視覺光效及節能效果顯著，能夠大幅提高人眼視覺照明效果，為進一步節能提供一種新途徑。
文檔編號H05B37/02GK102685985SQ20121012420
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者劉義芳, 邢先鋒 申請人:西安明泰半導體科技有限公司