[研究]LED手電筒 頻閃、恆流、恆壓 關係

[研究]LED手電筒 頻閃、恆流、恆壓 關係

2025-11-13

有頻閃、無頻閃、非恆流非恆壓電路的手電筒、非恆流恆壓電路的手電筒、恆流恆非壓電路的手電筒、恆流恆壓電路的手電筒 關係 ?

ChatGPT

🔹 一、基本概念：恆流與恆壓

名稱	控制重點	適用對象	說明
恆壓電路 (Constant Voltage, CV)	維持輸出電壓不變	一般電器、驅動穩壓 LED 模組	電壓固定，但電流會依負載變化而改變。LED 若無限流設計，易燒壞。
恆流電路 (Constant Current, CC)	維持輸出電流不變	高功率 LED	確保 LED 電流穩定、亮度穩定、不易頻閃。

💡 LED 是電流驅動元件，因此理想設計是「恆流電路」。

🔹 二、常見組合與對應關係

類型	電路特性	頻閃狀況	特性與用途
非恆流、非恆壓	無穩定控制（最簡單的限流電阻或直驅）	易有頻閃，亮度隨電池電壓變	成本最低，亮度不穩，電池電壓降時明顯變暗。常見於廉價手電筒。
非恆流、恆壓	只穩壓、不控流	頻閃仍可能存在	電壓固定但電流不穩。若 LED 電流波動大，仍會造成閃爍或壽命縮短。
恆流、非恆壓	控流不控壓（常見於升壓或降壓驅動 IC）	幾乎無頻閃	電流恆定 → 光輸出穩定。電壓會隨 LED 需要自動調整。這是最穩定的 LED 驅動方式。
恆流、恆壓	雙重控制（複合式驅動或智能電源）	幾乎無頻閃	高階設計，穩定、安全，但成本較高，多用於專業照明或攝影燈具。

🔹 三、與「有頻閃、無頻閃」的關係

頻閃狀態	原因	對應電路
有頻閃	電流不穩、PWM 調光頻率過低、使用直驅或電阻限流設計	非恆流非恆壓、或非恆流恆壓
無頻閃	電流穩定、驅動 IC 輸出平滑、PWM 頻率高	恆流非恆壓、恆流恆壓

🔹 四、簡化關係圖

[非恆流非恆壓] → 最不穩定 → 有頻閃、亮度隨電壓降

       ↓

[非恆流恆壓]   → 改善電壓穩定，但仍易頻閃

       ↓

[恆流非恆壓]   → 光輸出穩定、無頻閃（攝影可用）

       ↓

[恆流恆壓]     → 最穩定（專業照明用）

🔹 五、實務建議

使用情境	推薦電路	理由
攝影、錄影、閱讀、醫用照明	恆流驅動 (非恆壓或恆壓皆可)	光穩定無閃爍，不干擾感光元件
日常照明、露營	恆流驅動	電池快耗盡時亮度仍平滑下降
廉價手電筒	非恆流非恆壓	成本低但光質差
專業燈具	恆流恆壓	安全保護完善，兼顧輸入變化

**********

非恆流為何會閃頻 ? 還有其他造成閃頻原因 ?

ChatGPT

「非恆流」會產生閃頻（flicker），主要是因為 LED 電流不穩定。以下是詳細原因與其他常見的閃頻來源：

🔹 一、非恆流導致閃頻的原因

1️⃣ 電流隨電壓變動

LED 是「電流驅動元件」，光亮度幾乎與流經它的電流成正比。

非恆流設計（例如只用電阻限流、直驅或簡單升壓模組）中：

• 當電池電壓下降時 → 電流變小 → 亮度變暗。
• 當電壓稍有波動（如開關、PWM、負載變動） → 電流跟著跳動 → 亮度閃爍。

📉 電池越快掉壓、電流越不穩，閃頻越明顯。

2️⃣ 電源濾波不良

非恆流設計中常省略電容濾波。

當輸入為：

• PWM（脈波電源）
• 開關電源（開關頻率幾十 kHz）
• 交流整流後未平滑的 DC

都會造成電流周期性波動 → LED 明暗快速交替 → 肉眼或相機看到閃頻。

3️⃣ PWM 調光頻率太低

有些驅動器以「PWM 斬波」方式控制亮度。

若頻率太低（低於 500Hz，甚至 100Hz），人眼或相機在低速快門下會看到閃爍。

尤其是：

• 攝影燈具下會出現「條紋」
• 手機錄影時有「波紋」現象

🔹 二、其他造成閃頻的常見原因

原因類型	說明
1. 電源干擾／不良接觸	USB、18650電池接觸不良會使電流瞬斷瞬通，造成微閃。
2. 調光電路設計差	有些設計透過切相或低頻 PWM 控制亮度，閃頻明顯。
3. 低品質 LED 驅動晶片	控制迴路響應慢，導致輸出電流有波動。
4. 電源轉換效率不足	當輸入電壓接近驅動器臨界點時（如電池快沒電），輸出會「喘振」。
5. 攝影設備快門頻率干擾	在無閃光源下，LED 以 PWM 輸出，快門速度與 PWM 頻率相近時，會形成閃爍條紋。

🔹 三、如何避免閃頻

方法	說明
✅ 使用恆流驅動器	保持電流穩定，光輸出平滑。
✅ 提高 PWM 頻率（>20kHz）	避免肉眼與相機感知到閃爍。
✅ 加大濾波電容	平滑電源脈動。
✅ 使用高品質 LED driver IC	具有「真恆流輸出」與「低紋波」設計。

(完)