مقالات

اثرات سوسو زدن منبع نوری

 

سوسوزدن را می شود به معنی تغییرات متوالی و تکرار شونده در شدت نور دیده شده از منبع روشنایی تعریف کرد.  سوسو زدن منجر به ایجاد حالت گیجی در انسان می شود. این موضوع می تواند برای سلامتی انسان خطرناک باشد. زیرا همزمانی آن با سردرد انسان موجب دامن زدن به سردرد و ایجاد حالت برافروختگی  و یا حملات عصبی در انسان می شود. مقدار خطر بستگی به میزان در معرض قرار گرفتن شبکیه چشم و نحوه تغییر نور نسبت به زمان ( فرکانس و طول پالس ) دارد. هنگامی که سوسو زدن با فرکانسی ما بین 3 الی 70 هرتز رخ می دهد خطر ایجاد شده می تواند بسیار فاجعه بار­تر باشد. زیرا در درصدی از انسان ها منجر به بروز حملات صرعی می شود. خوشبختانه تمام سوسوزدن ها با فرکانس دو برابر فرکانس خط صورت می گیرد . به طور مثال این عدد برای اروپا 100 هرتز و برای آمریکای شمالی 120 هرتز می باشد. بنابراین در کاربرد­های عادی روشنایی حملات صرع ناشی از تحریک نوری اتفاق نمی افتد. در واقع سوسوزدن منابع نوری در فرکانس های بالاتر از فرکانس­ های ادغام سوسو زدن یا (Critical Flicker Fusion Frequency)CFF که در فرکانس­های ما بین 60 الی 90 هرتز تعریف می شوند قابل مشاهده نمی باشد.

در بالا­تر از فرکانس های CFF نور ساطع شده از منبع نوری به صورت پیوسته به نظر می رسد. اما این به این معنا نیست که این حالت بدون ضرر می باشد. در واقع سوسوزدن منبع نور همچنان در شرایط خاصی قابل مشاهده است. سوسو زدن حتی در حالتی که قابل رویت توسط چشم انسان نباشد نیز می­تواند برای انسان خطر ناک باشد. تجارب بدست آمده از استفاده لامپ­های فلوروسنتی این واقعیت را  آشکار ساخته اند. هنگامی که لامپ های فلوروسنتی از بالاست های مغناطیسی فرکانس خطی تغذیه می شوند در هر چرخه از تغذیه الکتریکی دو مرتبه دشارژ رخ می دهد. اثرات سوسو زدن چراغ معمولا دیده نمی شود اما منجر به بروز سردرد در برخی افراد ، تحریک دردهای میگرنی و ضعیف تر شدن پیشرفت برخی وظایف خاص می شود. همچنین باعث تشدید سردرد در برخی افراد که مبتلا به سردرد­های دوره­ای می باشند، می شود. تجارب حاصل شده از لامپ­های فلوروسنتی می تواند کمک کند تا طراحی های منابع روشنایی آینده ، خطرات کمتری را برای سلامتی انسان­ها ایجاد کند.

چشم­های انسان دائما در حرکت هستند و شبکیه همواره در حال پردازش تصاویر مختلف می باشد . در برخی موارد حالت خیره شدن حاصل می شود. این تحرکات برای بینایی لازم است زیرا بدون آن تصاویر خشک و پژمرده اند. هنگامی که چشم انسان از یک نقطه به نقطه­ی دیگری خیره می شود ساختار بینایی به سرعت در حال پردازش تصاویر قبلی در حال پردازش تصاویر جدید است که این موجب می شود هنوز تصاویری محو از نقطه­ی قبلی در آن باشد و تا رسیدن به حالت پایدار تصویر جدید ادامه می یابد. سوسو زدن منابع روشنایی می تواند قبل و بعد از لحظه تغییر تصویر در چشم ، موجب گیجی شود . زیرا موجب پردازش منقطع تصاویر می شود. این اتفاق در مواردی که شخصی در حال رانندگی است و خیره به چراغ عقب خودروی جلویی است می تواند منجر به ایجاد خطرات مهلکی شود.

سطح سوسو زدن چراغ­های LED به روش راه اندازی چراغ بستگی دارد که در پروسه تبدیل جریان متناوب ورودی به جریان مستقیم خروجی اتفاق می افتد. زمان پاسخگویی LED­ها در حد نانو ثانیه می باشد . بنابراین می تواند به تمامی پالس های دریافتی از منبع تغذیه پاسخگویی سریعی ارائه دهد. ریپل های لحظه ای در جریان LED ها می تواند منجر به سوسو زدن LED شود. این امر موجب می شود تا توجه به اثرات سوسو زدن منابع به یکی از الزامات طراحی LED درایور­ها تبدیل شود.

 

 

در رابطه فوق min و max به ترتیب به کمترین و بیشترین چگالی نور ساطع شده(اندازه گیری شده) از منبع نوری اشاره دارد. نکته مثبتی که در رابطه فوق دیده می شود عدم وابستگی سوسو زدن به فرکانس است. در رابطه فوق میزان سوسو زدن از صفر تا صد درصد قابل تغییر است. که بهترین حالت برای طراحی حالتی نزدیک به صفر درصد می باشد.

یکی از علل ایجاد سوسوزدن های LED اتصال مستقیم یکسو ساز­های تمام موج به شاخه LED ها می باشد. در این حالت جریان LED ها شکل موجی شبیه به شکل موج سینوسی یکسو شده دارد. در این حالت اگر رابطه جریان را با شدت تابش LED به صورت مستقیم فرض کنیم می توان طبق رابطه سوسوزدن را به صورت Flicker=100% محاسبه کرد. بنابراین نیاز به یک خازن برای نگه داشتن سطح ولتاژ در مقداری ثابت احساس می شود.

از دیگر عوامل سوسو زدن LED ها می توان به متدهای دیمینگ اشاره کرد. در بسیاری از موارد نیاز به کنترل میزان نور تابشی از سطح چراغ وجود دارد. با تغییر در پهنه پالس راه اندازی که به روش PWM شهرت دارد می توان میزان شدت نور ساطع شده از LED را تغییر داد. در یک مدار دیمینگ PWM که به وسیله کلید کنترل می­شود، جریان LED از طریق کلید که به صورت سری با LED قرار گرفته است عبور می کند. هنگام قطع بودن کلید جریانی از LED عبور نمی کند.

 

 اتصال مستقیم LED ها به یکسوساز تمام موج دیودی

 

به طور معمول فرکانس دیمینگ عددی ما بین 120 الی 480 هرتز می­باشد . با کاهش زمان­های روشن بودن کلید در هر دوره کاری چراغ می­توان شدت روشنایی را کمتر کرد. این عمل می­تواند منجر به بروز اثرات سوسوزدن LED شود.

 

 

 مدار ساده برای دیمینگ LED

 

در طراحی ساختار های دو مرحله ای نیز معمولا از یکی از مراحل جهت انجام PFC و از سلول دیگر جهت بهبود شرایط توان خروجی استفاده می شود . یکی از این شرایط تثبیت ولتاژ خروجی با استفاده از خازن­ها است که می تواند تاثیر مستقیم در کاهش سوسو زدن LED داشته باشد. بر اساس کار گروهی که توسط IEEE PAR1789 ارائه شده است میزان قابل قبول سوسوزدن به صورت زیر ارائه شده است:

حالت کم خطر که در آن میزان خطرات بیولوژیکی به حداقل می رسد:

 

حالت بدون اثرات قابل مشاهده:

که در روابط فوق fFlicker فرکانس سوسوزدن منبع می باشد. همانگونه که قبلا گفته شد مقدار قابل قبول برای آن مقادیر بالاتر از CFF است. پدیده سوسو زدن همواره در انجام پژوهش ها و طراحی های صحیح و اصول مورد توجه قرار دارد.

 

 

, , , , , , , , , , , , , , , ,
ساختارهای LED driver
کنترل نور

پست های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

20 + 13 =

فهرست