Мерцание светодиодных светильников при видеосъемке

Почему светодиодные лампы мерцают, когда на них наводишь камеру?

Вы когда-нибудь видели, как светодиодная лампа начинает мерцать, когда наводишь на неё камеру, но совсем не мерцает, когда смотришь на неё глазами?

Если нет, попробуйте этот очень простой эксперимент. Включите камеру смартфона и направьте ее на источник светодиодных индикаторов. Если у вас есть автомобиль с дневными светодиодными фарами, это странное явление можно легко наблюдать при просмотре через камеру смартфона.

Светодиодные фонари мерцают со скоростью, незаметной для человеческого глаза.

Как автомобильный журналист-любитель, я сталкивался с несколькими фотографами, которые выдергивали волосы в раздражении, когда оказывалось, что фары автомобиля мерцают на фото. Как бы это ни разочаровывало фотографов, которые хотят сделать красивые снимки своих причудливых поездок, этот эффект довольно просто объясняется и происходит из-за конфликта двух явлений.

Что такое эффект стробоскопа?

Если бы вы пролистали свои старые книги по физике, вы бы наткнулись на человеческую особенность, известную как «постоянство зрения». Мы продолжаем воспринимать вещи, даже когда они перестают быть перед нами. Это приводит к тому, что мы можем видеть события как непрерывные, а не как набор дискретных неподвижных изображений.

Светодиоды включаются и выключаются на очень высокой частоте, незаметной для человеческого глаза. Из-за этого мы видим, что свет включен, пока мы фактически не выключим источник питания.

Точно так же видео на самом деле представляют собой серию изображений, снятых в быстрой последовательности. Эти изображения снимаются со скоростью, измеряемой в кадрах в секунду или FPS. Когда мы собираем кадры вместе, наше зрения обманывает наш мозг, чтобы увидеть события на экране как одно непрерывное движение событий.

Когда FPS превышает частоту мигания светодиодов, мерцание отображается на экране как явная неисправность. Это известно как эффект стробоскопа.

Почему светодиоды включаются и выключаются (мерцают) при просмотре через камеру?

Мерцание относится к быстрому переключению светодиода между его включением и выключением. Мерцают они или нет, зависит от характера тока, подаваемого на них.

Светодиоды, которые мерцают, обычно делают это с незаметно высокой скоростью и поэтому не видны невооруженным глазом. Таким образом, вы можете быть уверены, что любое мерцание, видимое на камере, на самом деле является источником света, работающим нормально. Единственное, когда мерцание видно невооруженным глазом — это причина для беспокойства и поиска неисправности.

Питание от постоянного тока (DC)

Когда постоянный ток подается на светодиод, скажем, с помощью батареи; электроны в диоде всегда находятся в состоянии возбуждения. Из-за этого они продолжают выделять световую энергию и остаются включенными, пока цепь не будет разорвана.
Светодиод, подаваемый источником постоянного тока, не будет казаться мерцающим при просмотре на камеру.

Питание от переменного тока (AC)

Переменный ток обычно подается из источников, таких как настенные розетки. По своей природе переменный ток включается два раза и выключается 3 раза за один цикл. Таким образом, заряженные электроны возвращаются в свои оболочки 3 раза, расходуя всю свою энергию в виде света, только чтобы снова зарядиться энергией. Из-за этого светодиодный индикатор, подключенный непосредственно к источнику переменного тока, будет казаться мерцающим в видео.

Тем не менее, невозможно подключить светодиоды непосредственно к токам переменного тока, так как их срок службы резко сокращается из-за цикличности между состояниями. Таким образом, они подключаются к регуляторам, известным как «драйверы», которые преобразуют переменный ток в постоянный, прежде чем перенаправить их в свет. Светодиод, функционирующий через драйвер, не проявляет мерцания.

Широтно-импульсная модуляция

С развитием технологии передачи мерцание светодиодных ламп на камере не может быть связано только с источником питания переменного или постоянного тока.

Светодиодные фары авто, включаемые водителями, могут проявлять мерцание. Чтобы добиться снижения энергопотребления, блок питания может быть объединен в дискретные импульсы тока вместо непрерывного источника питания. Это приводит к мерцаниям, подобному тому, которое наблюдается в переменном токе. Это называется широтно-импульсной модуляцией. Широтно-импульсная модуляция обычно используется в затемняющих огнях и автомобильных дневных ходовых огнях.

Можно ли остановить мерцание?

Было бы совершенно бесполезно останавливать само мерцание; однако раздражающий эффект стробоскопа — это то, что мы пытаемся устранить.

Хотя устранение стробоскопического эффекта является задачей невероятной точности, его легко уменьшить, регулируя частоту кадра и выдержку, кратную частоте переменного тока.

За исключением Америки, переменный ток подается со скоростью 50 Гц, что подразумевает, что ток будет менять свое состояние между «вкл» и «выкл» 50 раз за одну секунду.

Регулируя параметры камеры, а именно выдержку и частоту кадров, до значений, кратных или дробных 50, можно добиться значительного снижения стробоскопического эффекта.

Некоторые светодиоды предоставляются с драйверами, которые могут регулировать мерцание, регулируя их цикл вкл / выкл. Регулируя скорость мерцания, чтобы превысить частоту кадров камеры, стробоскопический эффект можно достаточно эффективно устранить.

Мерцают ли лампы накаливания?

Как и светодиоды, лампы накаливания также включаются и выключаются под тяжестью переменного тока. Тем не менее; нить накала внутри лампы недостаточно охлаждается во время выключенного состояния таким образом, чтобы это было видно каким-либо существенным образом на камере.

Следовательно, было бы невозможно увидеть, как лампы накаливания мерцают на камеру.

Таким образом, в следующий раз, когда вы увидите светодиоды, мерцающие на видео, вы будете знать, прежде чем думать на их неисправность, и пытаться отремонтировать их. В конце концов, зачем ремонтировать то, что не сломано!

Подписывайтесь на канал и поставьте палец вверх, если материал был полезен, спасибо!

Перевёл на русский язык с оригинальной статьи по ссылке

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Как избавиться от пульсаций светодиодной лампы

Большинство из нас считают, что светодиодные лампы имеют очень низкий коэффициент пульсаций. На сам деле оказывается, что это не совсем так. Точнее, совсем не так. В этой статье мы выясним, почему светодиодная лампа заметно мерцает и как можно устранить этот недостаток.

Нормативы и стандарты

Согласно СП 52.13330.2016 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 требования к коэффициенту пульсаций осветительных приборов достаточно жесткие:

• для помещений, где ведутся работы повышенной точности – до 10%;
• для помещений с вращающимися механизмами – до 10%;
• для детских садов — до 10%;
• для помещений, работают с ПК — до 5%;
• для других общественных непроизводственных помещений – до 20%.

Почему мерцает светодиодная лампа

Мнение, что светодиодные лампы якобы не мерцают, обусловлено тем, что светодиоды питаются постоянным напряжением. Но те полупроводники, которые установлены в лампочках используемых нами дома, питаются совсем не постоянным напряжением. Да, сетевое напряжение выпрямляется драйвером лампочки, сглаживается, но совсем не идеально. А поскольку светодиод имеет очень малую инерционность, его световой поток повторяет пульсации напряжения питания. Этот визуальный эффект мы и называем мерцанием.

Важно! Особенно это касается низкокачественных бюджетных источников света, в которых коэффициент пульсаций питающего напряжения может достигать 30% и более. Такая лампочка годится лишь для освещения подсобок и подъездов, поскольку уже через 10 минут нахождения в помещении с таким освещением глаза полезут на лоб в буквальном смысле.

Сравнительный тест ламп разного типа и производителя на коэффициент пульсаций светового потока

Как избавиться от мерцания?

Или хотя бы не избавиться, а свести его к минимуму. Тут есть три варианта:

• Покупать только дорогие качественные лампы известных брендов.
• «Влезть» в схему встроенного в лампочку драйвера.
• Встроить небольшую схему в светильник.

Ну первое понятно. Здоровье дороже. Второй и третий же варианты подойдут в том случае, если мы все же умудрились купить источник света с большим коэффициентом пульсаций. Начнем со второго. Для этого придется разобрать лампочку, чтобы добраться до драйвера. К сожалению, разобрать и потом качественно собрать можно приборы далеко не всех производителей. Тем не менее, есть немало ламп, которые позволяют это сделать, не применяя зубила, напильника, ножа и кувалды.

Доработка с разборкой

Разбираем лампочку и находим на плате драйвера сглаживающий высоковольтный конденсатор. Опознать его несложно – это большой бочонок, который может находиться в любом положении – стоять, лежать, висеть на выводах.

Обязательно читаем маркировку на конденсаторе. Емкость его может быть разной – зависит от мощности лампы и жадности производителя, а вот рабочее напряжение будет не ниже 400 В .

Выпаиваем его, предварительно определившись с полярностью. Со стороны минусового вывода на таких конденсаторах обычно стоят «минусики» по всей длине корпуса. На место выпаянного устанавливаем другой с тем же или большим рабочим напряжением (важно!) и емкостью в 1.5 – 2 раза больше емкости стоявшего. Собираем лампочку и в принципе все, доработка закончена, можно включать!

Полезно! Если лампочка начала мерцать не сразу после покупки, а спустя какое-то время, то очень может быть, что ее сглаживающий конденсатор потерял емкость (высох электролит). В этом случае на место старого можно попробовать установить заведомо исправный той же емкости.

Доработка без разборки

Если по каким либо причинам лампочку разобрать не удалось или места для нового конденсатора (он будет большего размера, чем установленный) нет, то придется мудрить со светильником. Есть и еще одна причина, по которой разборка лампы нежелательно – гарантия. Но в этом случае вместо того, чтобы плясать с бубном и прикручивать какие-то схемы, лучше сдать этот прибор по гарантии как неисправный.

Для этого варианта доработки нам понадобится высоковольтный диодный мост, выдерживающий обратное напряжение не ниже 300 В и ток не ниже 200 мА. Можно собрать мост и на отдельных диодах с теми же характеристиками. К примеру, на Д226.

Еще придется найти высоковольтный электролитический конденсатор на рабочее напряжение не ниже 400 В. Емкость его будет зависеть от мощности лампы и может колебаться от 2.2 до 10 мкФ. Чем мощнее лампа, тем большую емкость должен иметь конденсатор и тем меньший коэффициент пульсаций будет у выпрямленного напряжения. Теперь собираем простую схему и устанавливаем ее в светильник, включив в разрыв питающих лампочку проводов:

При включении светильника произойдет следующее. Переменное сетевое напряжение будет выпрямлено и сглажено нашей схемой. Поступив на лампу, оно сгладится еще раз конденсатором драйвера. Диодный мост драйвера при этом никакого эффекта относительно пульсаций давать не будет. В результате коэффициент пульсаций питающего напряжения, а значит, и мерцание светового потока будет намного ниже.

Важно! С предлагаемой схемой не будут работать лампы, драйвер которых собран на основе гасящего конденсатора (на первом рисунке нижнее фото). Такая лампочка не выйдет из строя, она просто не будет светиться. Впрочем, схемы с гасящим конденсатором сегодня устанавливаются в самые бюджетные, недолговечные и недорогие лампочки, которые лучше вообще не покупать.

Вот в принципе и все по теме устранения мерцания светодиодных ламп. Оба метода просты и достаточно действенны, но все же лучше покупать качественный товар, а не дорабатывать только что купленный.

Источник

Почему светодиодные лампы мерцают, чем опасно такое явление и как с ним бороться

Мигание источника света – неприятный эффект, который заметен глазу и негативно воспринимается человеком. Если превышен допустимый порог, это чревато проблемами со здоровьем. Что такое мерцание и каковы его нормы, читайте в статье ниже.

Что такое пульсация?

Пульсация, или интенсивность светового потока проявляется в мигании высокой частоты. Показатели, на которые реагирует человек, способные пагубно на него влиять, находятся в диапазоне до 300 Гц. Именно поэтому световое оборудование проходит обязательное нормирование. В зависимости от места, где планируют использовать лампы, устанавливают пограничные значения.

Для универсальной оценки используют специальный параметр – коэффициент пульсации. Он характеризует степень колебаний при изменении светового потока. Величина указывается в процентах, для ее измерения используют специальные приборы – люксметры. Показатели выводятся прямо на экран, поэтому можно быстро оценить качество светодиодной лампы.

Физика процесса

Показатели мерцания во многом зависят от характеристик сети, от которой питается оборудование. Проблема характерна для лампочек, работающих от переменного тока. Его частота составляет 50-60 Гц. При понижении параметра в сети мерцание увеличивается, и тогда люди, которые находятся в помещении, жалуются на дискомфорт и усталость.

Показатели переменного тока свыше 100 Гц человеческим глазом не отслеживаются, но могут быть идентифицированы специальным оборудованием. Чтобы избежать колебаний, необходимо использовать постоянный ток в качестве электроэнергии.

Важно знать! Стробоскопический эффект – это оптическая иллюзия, когда кажется, что подвижные циклически вращающиеся элементы стоят на месте. Эффект возникает вследствие мерцания источника света.

Нормы и стандарты для коэффициента пульсации

Мигание светодиодной лампы и стробоскопический эффект могут приводить к травмам и увечьям. Поэтому коэффициент пульсации ламп строго регламентирован для ряда объектов.

10% для промышленных производств, где требуется высокая точность работ.

10% для офисных представительств, где работают за компьютером.

15% для больничных учреждений, поликлиник и санаториев.

15% для учебных заведений, объектов детского дошкольного образования.

20% на производстве, где не требуется высокая точность.

Высокий коэффициент пульсации может визуально искажать объекты, в некоторых случаях провоцировать угнетенное состояние у людей, вызывать бессонницу и ухудшение самочувствия в целом.

Причины мерцания LED-ламп

Слабое напряжение в сети из-за перекоса фаз, недостаточной мощности трансформатора или падения напряжения на линии электропередач.

Ошибки монтажа электропроводки, перевернутое подключение, где перепутаны ноль и фаза, провоцируют перебои напряжения и мигание лампы.

Высокочастотные помехи. Лампы реагируют на некоторые виды бытовой техники (спутниковые антенны, микроволновые печи, радиотелефоны). Такое оборудование на сегодняшний день считается устаревшим, компенсировать помехи можно установкой фильтра.

Причины мигания при выключенном свете

Некачественная лампа, в которой вместо стабилизатора входящего тока стоит гасящий конденсатор малой емкости.

Выключатель с подсветкой, который тянет на себя часть напряжения, провоцируя перебои в сети и мигание.

Неисправности и дефекты проводки.

Как убрать пульсацию источника света

Мигание светодиодной лампы в некоторых случаях можно устранить самостоятельно.

Если причина в самой лампочке и она находится на гарантии, можно обратиться в магазин и заменить ее. Если же срок вышел, можно самостоятельно перепаять преобразователь, который находится под печатной платой. В некоторых случаях может помочь не полная замена драйвера, а только обновление конденсатора.

Если причиной мигания является выключатель с подсветкой, специалисты рекомендуют его заменить на обыкновенный. Альтернативное решение ситуации – добавить в цепь питания, которая идет к лампе, дополнительный резистор (мощность 2 Вт, сопротивление 50 кОм). Еще один вариант – компенсировать выключатель с подсветкой, установить бумажный конденсатор емкостью 0,5 мкФ, рассчитанный на напряжение 400-650 В.

Если причиной неисправности стали перепутанные провода, то с помощью оборудования нужно определить расположение ноля и фазы, затем правильно их зафиксировать.

При высокочастотных помехах и перебоях в электросети спасет стабилизатор напряжения. Лучше выбирать артикулы с сетевым фильтром.

Лампы с маркировкой «без пульсации»

Коэффициент пульсации обязательно указывается на упаковке лампы. Солидные производители, качество продукции которых не вызывает сомнений, ставят значок «без пульсации». Если вы ищете светодиодные лампы лучших брендов по доступной цене, интернет-магазин «Свет депо» готов предложить вам широкий выбор моделей. Они соответствуют стандартам безопасности, имеют гарантию.

Проверяем коэффициент пульсации в домашних условиях

Определить параметр можно в домашних условиях следующими способами.

С помощью камеры смартфона. Ее подносят на расстоянии 50 см ко включенной светодиодной лампе. Появление на экране движущихся полос сигнализирует о завышенном коэффициенте пульсации. При отсутствии такого эффекта можно говорить, что лампочка соответствует стандартам.

Второй способ требует карандаша или другого пишущего предмета. Его кончиком необходимо быстро двигать по полукругу включенной лампы. Если контуры множатся, это говорит о превышении нормы.

Важно знать! Подобные тесты выявляют только серьезные отклонения. На них нельзя полагаться в полной мере. Кроме этого, смартфоны могут обладать дополнительной стабилизацией при съемке, что будет компенсировать появление полос.

Мерцание и здоровье человека

Превышение нормальных параметров мерцания приводит ко множеству негативных последствий.

Вызывает чувство тревожности, ухудшает настроение.

Провоцирует сухость и дискомфорт в глазах.

Приводит к упадку сил, потере работоспособности.

Вызывает снижение концентрации внимания.

Повышает утомляемость, может провоцировать бессонницу.

Рекомендации специалиста

Мигание светодиодных ламп – серьезная проблема, которой не стоит пренебрегать. При выявлении такого эффекта необходимо предпринять все меры для его устранения или компенсации. Ключевым способом профилактики является приобретение качественных ламп. Выбирая продукцию в магазине «Свет депо», вы можете быть уверены в соблюдении всех необходимых норм. Мы сотрудничаем только с проверенными производителями, зарекомендовавшими себя годами успешной работы на рынке.

Выводы

Коэффициент пульсации, хотя малоизвестная, но очень важная характеристика источника света. Покупая световое оборудование, обязательно поинтересуйтесь: соответствует ли параметр действующим стандартам.

Источник