专利名称：一种led高视觉照明效果的驱动方法
技术领域：
本发明属于LED半导体固体照明技术领域，涉及一种LED高视觉照明效果的驱动方法。
背景技术：
传统以来，LED都采用恒定电流驱动，LED发光光强为恒定输出。照明总归是人视觉感官的效应，人眼视觉暂留现象为照明效果提供了新思路，人眼具有0. 1-0. 4秒的视觉暂留时间，允许照明可以采用频率不小于24Hz脉冲照明，同时，LED良好的正向导通频率特性，使脉冲驱动成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED高视觉照明效果的驱动方法，能够大幅提高人眼视觉照明效果，为进一步节能提供一种新途径。本发明所采用的技术方案是，一种LED高视觉照明效果的驱动方法，即对于LED光源矩阵，采用占空比50%以上，50Hz-400Hz脉冲驱动方式，同等功率下，实现高脉冲光强，利用人眼视觉暂留原理，实现高视觉感官照明效果。本发明的有益效果是，通过采用占空比50%以上，50Hz-400Hz脉冲驱动，LED同等功率下，脉冲电流提高了 1/0. 7 = I. 4倍，虽然绝对光强降低了 3%，但脉冲光强却提高到恒流工作时的I. 35倍，也就是人眼视觉亮度理论上提高了 35%，大大提高了视觉光效。考虑到LED有不同制造厂家，不同工作电流特性，视觉光效提高20%属于保守预估，视觉光效及节能效果显著，能够大幅提高人眼视觉照明效果，为进一步节能提供一种新途径。
图I是现有的CREE XP-ELED相对光强与驱动电流关系图；图2是本发明方法的实施例I的驱动方式波形图，T为IOOHz驱动脉冲周期，占空比为75%，脉冲电流为520mA，350mA为厂家标准驱动电流。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明是一种LED高视觉照明效果的驱动方法，是一种针对人眼视觉感官特性的LED照明脉冲驱动方法，其工作原理在于LED同等功率条件下，设其功率为P，恒流工作时恒流值为IH，正向工作电压为VF，那么P = IHXVF，脉冲工作时(参见图2)，脉冲电流为IM，考虑到LED正向工作电压随工作电流变化不大，取脉冲工作时正向工作电压仍为VF，脉冲工作占空比为D，那么P =MXVFXD，两种模式相比较，功率相等时，IHXVF = MXVFXD，推出M= IH/D，可见脉冲驱动工作电流会比恒流驱动大；
LED较大驱动电流，会降低绝对发光效率，所以必须考虑如图I的LED的发光曲线。图I为现有的CREE XP-ELED产品发光曲线，横轴为恒流驱动电流，纵轴为发光相对强度，可以看出，驱动电流增加光强也在增加，但二者不成正比例，350mA时相对强度为1，大于350mA虽然发光强度也在增加，但不是正比例增加，其光效在降低，IA工作时，其相对光效与350mA光效比为240% X (350/1000) = 84%，也就是光效降低了 16%，实际工程应用中，必须考虑这点；所以占空比考虑到LED安全峰值工作电流(脉冲工作电流)和光效，工程上极限不低于50%，一般按75%左右设计，这样同等功率下，依据M= IH/D，脉冲电流不超过采用恒定电流时的2倍，参照图1，其绝对光效不低于恒定电流光效的180% X (350/700)= 90%。当占空比为70%时，脉冲电流为恒定电流的1.4陪，绝对光效不低于恒流时135% X (350/490) = 97% ；考虑到LED开关特性，小于400Hz LED开关损耗可以忽略不计，同时考虑视觉暂留 时间，采用50Hz-400Hz脉冲驱动均可，工程一般优选采用2倍工频，即IOOHz或者120Hz。 综上所述，本发明LED高视觉照明效果的驱动方法的技术方案是，对于LED光源(矩阵)，采用占空比50%以上(以70%为例)，50Hz-400Hz脉冲驱动(以2倍工频，100Hz/120Hz为例)，LED同等功率下，脉冲电流高到恒流工作时1/0. 7 = I. 4倍，虽然绝对光强低了 3%，但脉冲光强(参照图I曲线可知)却高到I. 35倍，这个高光强脉冲串，由于人眼的视觉暂留现象，人眼视觉感受亮度理论上高了 35%，大大提高了视觉光效。考虑到LED制造不同厂家，不同工作电流特性，保守预估视觉光效能够提高20%。实施例IIOOff LED路灯，采用84颗CREE XP-E LED, 42串2并做成光源，相当于每颗LED工作在P = I. 19ff,LED正向工作电压VF —般取3. IV，恒流电流IH = P/VF = I. 19W/3. IV =390mA，驱动采用50Hz整流后IOOHz频率，占空比为D = 75%，其脉冲电流为頂=IH/D =520mA，在XP-E IA的安全工作电流之内。实际应用中的驱动波形如图2所示，390mA对应的相对光强为110%，520mA对应的相对光强为150%，脉冲光强提高了 150% -110%= 40%，整灯视觉效果相当于140W路灯视觉效果。即采用上述驱动方式，人视觉照效果增大40%强度，理论节能可达40%，视觉光效及节能效果明显。实施例2采用36颗峰值恒定电流800mA的LED，设计一款视觉效应相当于50W的驱动首先取频率100Hz，占空比D = 80%，那么实际50W视觉效果灯具相当于脉冲峰值功率为50W，需要平均功率为50WX80%= 40W,每颗LED 驱动功率为P = 40W/36 = I. 12W,需要驱动脉冲电流为頂=(I.12W/3. IV) /80%= 460mA,在800mA安全电流之内，也就是采用IOOHz，80%占空比驱动36颗(全串)LED，脉冲电流460mA，实际功率只需40W，就能够实现50W的视觉照明效果，节能效率20%，视觉光效及节能效果明显。
权利要求
1.一种LED高视觉照明效果的驱动方法，其特征在于对于LED光源矩阵，采用占空比50%以上，50Hz-400Hz脉冲驱动方式，同等功率下，实现高脉冲光强，利用人眼视觉暂留原理，实现高视觉感官照明效果。
2.根据权利要求I所述的LED高视觉照明效果的驱动方法，其特征在于所述的占空比优选70%，脉冲优选100/120HZ驱动方式。
全文摘要
本发明公开了一种LED高视觉照明效果的驱动方法，对于LED光源矩阵，采用占空比50％以上，50Hz-400Hz脉冲驱动方式，同等功率下，实现高脉冲光强，利用人眼视觉暂留原理，实现高视觉感官照明效果。本发明的方法，在LED同等功率下，脉冲电流提高了1/0.7＝1.4倍，虽然绝对光强降低了3％，但脉冲光强却提高到恒流工作时的1.35倍，也就是人眼视觉亮度理论上提高了35％，大大提高了视觉光效；考虑到LED有不同制造厂家，不同工作电流特性，视觉光效提高20％属于保守预估，视觉光效及节能效果显著，能够大幅提高人眼视觉照明效果，为进一步节能提供一种新途径。
文档编号H05B37/02GK102685985SQ20121012420
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者刘义芳, 邢先锋 申请人:西安明泰半导体科技有限公司