РадиоЛоцман - Все об электронике

Как измерить мерцание светодиодных ламп

ams TSL257

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2020

Richtek Technology

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. Мерцание 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.

Зависимость светового потока светодиодной цепочки от тока.
Рисунок 1. Зависимость светового потока светодиодной цепочки от тока.

Мерцание светодиодных ламп 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.

Поэтому измерение переменного тока в цепочке светодиодов обеспечивает худшую точность, чем измерение фактического количества света.

Измерение мерцания лампы T8.
Рисунок 2. Измерение мерцания лампы T8.

Сделать свое собственное приспособление для измерения света из легко доступных компонентов не так сложно. На Рисунке 2 показано измерение пульсаций света светодиодной лампы T8. В черном корпусе находится преобразователь свет-напряжение, выходной сигнал которого показан на осциллограмме. Осциллограмма может быть исследована, и процент мерцания света может быть рассчитан.

Как собрать датчик света

На Рисунке 3 изображена простая схема преобразователя свет-напряжение, в котором используется микросхема TSL257.

Схема преобразователя свет-напряжение на основе TSL257.
Рисунок 3. Схема преобразователя свет-напряжение на основе 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. Выходное напряжение прямо пропорционально световому потоку (излучению) и может быть оценено с помощью осциллографа, экран которого воспроизведет характер мерцания света. 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.

Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света. Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света.
Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света. Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света.
Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света. Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света.
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 8 листов 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.

Примеры измерения мерцания свечеобразных ламп.
Рисунок 5. Примеры измерения мерцания свечеобразных ламп.
Мерцание 0%
Мерцание 100%
Мерцание 4.5%
​Мерцание 62%

Материалы по теме

  1. Datasheet ams TSL257

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: How to measure light flicker in LED lamps

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

TSL257 Купить ЦенаКупить TSL257 на РадиоЛоцман.Цены — от 63,61 до 149
18 предложений от 10 поставщиков
Преобразователи свет-частота и свет-напряжение Light to Voltage Precision
ЭИК
Россия
TSL257-LF
от 64 ₽
Триема
Россия
TSL257 PBF
Texas Advanced Optoelectronic So
70 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
TSL257T
AustriaMicroSystems
по запросу
ДКО Электронщик
Россия
TSL257-LF
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя