おそらく、スマートフォンのカメラ ショットに縦線が見られたり、動いている物体にストロボが見られたり、単に LED のちらつきの健康リスクについて学んだりしたことでしょう。
この記事では、LED 照明のちらつきの量を評価する方法と、それに対してできることについて説明します。
LED フリッカーの原因と診断
本質的に、LED のちらつきは、LED の急速なオンとオフの点滅によって引き起こされます。 気付かれないほど速い速度でちらつくことを意図していますが、一部の敏感な個人やアプリケーションにとっては、一部の LED システムでのちらつきの重大度が過度で問題になる可能性があります。
ちらつきのテスト
ちらつきの程度と程度を科学的に正確に判断するには、オシロスコープや光度計などの特殊な機器を使用します。 テスト ユニットあたり数百ドルからの購入価格では、電球のちらつきを懸念するほとんどの消費者にとって、これは明らかに実用的ではありません。
代わりに、標準の iPhone とその組み込みのカメラ アプリだけを使用してちらつきを判断するための迅速かつ効果的な方法をお勧めします。
カメラアプリをロードし、右に 2 回スワイプして「SLO-MO」ビデオ設定を切り替えるだけです。 次に、問題の光源にカメラを向けて、記録を押します。 2 ～ 3 秒後に記録を停止すると、完了です。
さて、今録画したビデオを注意深く見てください。 光源に著しいちらつきがある場合、スロー モーション ビデオで目立つちらつきや点滅の繰り返しとして表示されます。 ちらつきがない場合、光源は安定しているように見え、スロー モーション ビデオ全体で同じレベルの光を継続的に放出する必要があります。
小売店でのこの方法の使用を示すビデオについては、こちらを参照してください。
ノート：最近のスマートフォン ソフトウェアの開発により、静止画に頻繁に現れていた暗い線がなくなりました。 この新しい開発は写真撮影には役立ちますが、ちらつきの診断にはあまり効果的ではありません。
ちらつきはどこから来ていますか？
LED には 2 つのちらつきの原因 (AC 電源または PWM) があり、直接対処できるようにちらつきの原因を特定することが重要です。
1 つ目は、AC 電源固有の変動によって引き起こされます。 交流は、その名前が示すように、1 秒あたり 50 ～ 60 回、正と負の電圧/電流が正弦波で交互に繰り返されます。 120 V AC 入力電圧は、実際にはその平均 (RMS) 電圧レベルの基準です。実際には、-170V から 170V の間で変動する可能性があります。
LED デバイスは本質的に DC (直流) 入力用に設計されているため、AC 波形は本質的に互換性がありません。 その結果、変動する AC 信号を「整流」して平滑化するための電子部品が必要になります。
単純な整流 AC 入力を使用すると、LED システムは機能しますが、サイクルごとに 2 回発生する「谷」のそれぞれで、その発光が一時的に停止するか、大幅に減少します。 その結果、LED 電球はオンとオフの状態の間で 1 秒間に 100 ～ 120 回ちらつきます。
図 1: 1 秒間に 50 ～ 60 回繰り返される交流波形を示すグラフ。 単純な整流 AC 信号でも、LED は 1 秒間に 100 ～ 120 回点滅します。
AC信号をより滑らかなDC信号に変換するためのより洗練された電子機器を備えたLED電球は、ちらつきが少なくなります。 そのため、AC 信号によって引き起こされるちらつきの程度と程度は、ほとんどの場合、電球自体に組み込まれている LED 電球の電子部品によって決まります。
標準の E26/E27 Edison ベースにねじ込むか、主電源に直接接続する LED 電球を所有している場合、ちらつきの主な原因は電球自体にあり、電球全体を交換する必要があります。
LED のちらつきの 2 つ目の原因は、パルス幅変調、略して PWM です。 PWM は、オン状態とオフ状態の間の DC 電源の意図的な操作です。 オン状態とオフ状態の間の相対時間を変化させることで、PWM を使用して異なる明るさの知覚を作り出すことができます。 ただし、実際には、LED の明るさは 0% または 100% のいずれかです。50% の明るさであるかのように見せるために、半分の時間は LED を 0% の明るさ (オフ) にし、残りの時間は 100% の明るさ (オン) にします。 半分。
図 2: 50%、75%、および 25% のデューティ サイクルのオン/オフ時間を比較するグラフ。 各デューティ サイクル (PWM 周波数) を完了するのに必要な時間を短縮することで、明るさに対する見た目の調整を同じに維持しながら、ちらつきの影響を減らすことができます。
PWM は、調光の錯覚を実現する最も効率的で実用的な方法であり、PWM 周波数が高速であるほど、ちらつきが知覚されにくくなります。 十分に高い周波数では、PWM は高速カメラを含むほぼすべてのアプリケーションで安全に使用できます。
PWM によるちらつきは、PWM LED 調光器とコントローラーによって引き起こされます。 回路の低電圧 DC 側に取り付けられた事実上すべての LED ストリップ調光器と「色変更」コントローラー (CCT または RGB) は、PWM を使用して目的の効果を実現します。 残念ながら、多くの PWM 調光器は低すぎる周波数を使用しています。 PWM フリッカーの影響を排除するには、周波数を 25,000 Hz 以上にする必要がありますが、ほとんどの PWM 調光器には PWM 周波数仕様が含まれていません。これは通常、使用する周波数がせいぜい数百ヘルツであることを示しています。
LEDのちらつきについて何ができますか？
ちらつきの原因 (AC 電源または PWM) を特定することの重要性を強調した理由は、照明システムのどのコンポーネントをアップグレードまたは交換する必要があるかを知る必要があるためです。
ちらつきの原因が LED 電球にある場合は、AC 電源を平滑化し、真に安定した DC 電流に変換するように特別に設計された新しい電球と電球を交換する必要があります。 LED。 LED 電球を検索するときは、具体的には「ちらつきのない」指定とちらつきの指標を探します。
ちらつき率 -フリッカー サイクル内の最大輝度レベルと最小輝度レベル (振幅) の相対的な差を表すパーセンテージ スコア。 白熱電球は通常、10% ～ 20% のちらつきを示します (AC 信号の「谷」の間、フィラメントが熱の一部を保持するため)。
ちらつき指数 - フリッカー サイクル中に LED が平均光出力よりも多くの光を放出する大きさと時間間隔を表す尺度。 白熱電球のちらつき指数は 0.04 です。
ちらつき周波数 -フリッカー サイクルが 1 秒あたりに繰り返される回数で、ヘルツ (Hz) で測定されます。 入力 AC 信号の周波数により、ほとんどの LED 電球は 100 ～ 120 Hz で作動します。 周波数がより高い電球の場合、同様のフリッカー % とフリッカー インデックス値の影響は、スイッチング時間がより速いため、それほど顕著ではありません。
ほとんどの LED 電球は 100 ～ 120 Hz でちらつきます。 この周波数では、IEEE 1789 が推奨する安全な (「低リスク」) ちらつきの割合は 8% であり、ちらつきの影響を完全に排除するには 3% です。
同様に、ちらつきの原因が PWM 調光器またはコントローラーにある場合は、PWM 調光器ユニットを交換する必要があります。 幸いなことに、ちらつきは LED ストリップやその他のコンポーネントが原因ではない可能性が高いため、交換費用は PWM 調光器 / コントローラーに限定されます。
意味のある唯一の PWM フリッカー メトリックはその周波数です (ほぼ常に 100% フリッカーの信号であるため)。そのため、フリッカーのない PWM ソリューションを探すときは、明示的な周波数定格があることを確認してください。 真にちらつきのない PWM ソリューションを実現するには、25 kHz (25,000 Hz) 以上の PWM 周波数をお勧めします。
ちらつきのない LED ストリップ調光の完全なガイドについては、こちらを参照してください。
実際には、IEEE 1789 などの標準では、3000 Hz の PWM 光源は、フリッカーの影響を完全に軽減するのに十分高い周波数であることが示されています。 ただし、周波数を 20 kHz 以上に上げることの利点の 1 つは、電源ユニットから発せられるブーンという音や鳴き声が聞こえる可能性をなくすことです。 これは、ほとんどの人にとって可聴周波数の範囲が 20,000 Hz で最大になるためです。たとえば、25,000 Hz で何かを指定することにより、特に敏感な場合に特に問題になる可能性のある、うっとうしいブーンという音やうなり音の可能性を排除できます。 または、アプリケーションが非常に音に敏感な場合 (レコーディング スタジオなど)。
