LED照明挑戰(zhàn)：如何減少閃爍現(xiàn)象？

　　在發(fā)光二極管（LED）一系列的討論中，我們討論了LED產(chǎn)業(yè)短期的挑戰(zhàn)——盡量避免討論如成本或聚焦在取代這一類的議題，著重探討同樣重要的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展因素。

　　我最新的博客文章是探討用一個(gè)既有的直流（DC）組件，跟交流（AC）的方式驅(qū)動(dòng)LED的各種后果，本文想仔細(xì)談?wù)勛孡ED產(chǎn)業(yè)最惡名昭彰的一個(gè)原因：閃爍（Flicker）。這幾天，閃爍是個(gè)熱門的話題，也是一個(gè)讓LED廠商“一拼高下”的戰(zhàn)場(chǎng)。

　　首先，先澄清閃爍涵蓋的各種現(xiàn)象?？梢酝高^簡(jiǎn)單的觀察光源來判斷直接的閃爍，直接閃爍高度依賴閃爍的頻率，透過人類在幾Hz及靈敏度幾乎已經(jīng)消失的60Hz的峰值靈敏度（Peak Sensitivity），即可發(fā)現(xiàn)直接閃爍。

　　一個(gè)以每秒25幅、用閃光燈頻閃捕獲彈跳球的圖像。（Michael Maggs攝影、Richard Bartz后制）

　　然而，間接閃爍（Indirect Flicker）可以在更高的頻率被發(fā)現(xiàn)，及其各種表現(xiàn)形式。最常見的，稱之為閃動(dòng)閃爍（Stroboscopic Flicker），是因移動(dòng)的物體或者一個(gè)快速眼動(dòng)造成鋸齒狀的視覺感知現(xiàn)象。閃動(dòng)閃爍是LED使用者某些共同的使用者經(jīng)驗(yàn)，且觀看其前后關(guān)系，閃動(dòng)閃爍幾乎是不明顯，卻讓人無法接受——運(yùn)氣好眼睛還可跟上圖中錯(cuò)誤光線下的籃球。

　　研究指出，閃動(dòng)閃爍可在高于1，000Hz的頻率被觸發(fā)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類意識(shí)知覺的門坎。另外，間接閃爍也會(huì)造成生理影響，類似較低的“員工績效”，在感光、閃爍到嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起頭痛或是癲癇。正如同有人在日常的跑步中，穿越一個(gè)人行道的條紋時(shí)，因閃爍而偏頭痛，我往往相當(dāng)同情……

　　了解閃爍的研究持續(xù)進(jìn)行中。很明顯，光的實(shí)際波形（形狀、振幅變化、頻率…等）扮演核心作用，此外，包括視覺環(huán)境的外部因素（光源位置、周圍照明…）也有一定的影響，如個(gè)人敏感度。

　　不幸的，這種復(fù)雜性卻只有一些指標(biāo)可用來表示閃爍的各個(gè)問題。兩種最常見的“閃爍百分比”和“閃爍指標(biāo)”，雖然簡(jiǎn)單但卻有缺點(diǎn)：例如，這兩個(gè)指標(biāo)忽略直接閃爍的重要感知頻率，因此目前由各種研究單位包括國際照明委員會(huì)（CIE）、照明學(xué)會(huì)（IES）、電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）…紛紛提出的更先進(jìn)指標(biāo)。然而，現(xiàn)今，在沒有一個(gè)公認(rèn)度量的狀況下，最好的方式即透過實(shí)驗(yàn)：一個(gè)用閃爍輪（Flicker Wheel）或擺動(dòng)手指的簡(jiǎn)單視覺測(cè)試，往往可提供一個(gè)明確的答案。例如加州能源委員會(huì)（California Energy Commission）自動(dòng)質(zhì)量指針（Voluntary Quality Spec）即提到，閃爍測(cè)試應(yīng)該由對(duì)閃爍非常敏感的稽查人員進(jìn)行。

　　LED閃爍的發(fā)生，部分原因是指LED遵循被電波饋送的快速響應(yīng)時(shí)間，LED驅(qū)動(dòng)器試圖矯正AC波形，使其盡可能平順的輸入，但這是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)——特別是當(dāng)調(diào)光器（Dimmer）進(jìn)入程序時(shí)，驅(qū)動(dòng)器必須兼容由不同調(diào)光器輸入的波形，而這將造成在昏暗環(huán)境下，LED閃爍的問題更加明顯。

　　因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)LED時(shí)，如何減少LED閃爍的現(xiàn)象？當(dāng)然，簡(jiǎn)單的方式是擺脫AC電流，并采用恒定電流（Constant-current）裝置，不過，這并不是唯一選擇。

　　在改造應(yīng)用中，最基本的答案是設(shè)計(jì)更好且總是可以用正確的電容器實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)器。困難的是，閃爍和其他關(guān)鍵問題如成本、尺寸和發(fā)熱之間的平衡。具有較佳儲(chǔ)能能力的電容往往要價(jià)高、占空間及可承受的熱度低—當(dāng)位于一個(gè)小小改裝燈座的驅(qū)動(dòng)器被塞滿電容，聽起來可是一點(diǎn)都不好！

　　因而，制造上面臨棘手的問題。A型燈泡（A-bulb）應(yīng)該在家庭裝修商店被賣出時(shí)無閃爍，或者應(yīng)該寧可再降低1美元使其達(dá)到消費(fèi)者的價(jià)格心理門坎？Soraa的MR16應(yīng)該給予非常高的坎德拉（Candela），或是內(nèi)建一個(gè)可減少功耗和發(fā)熱量的低閃爍驅(qū)動(dòng)器？

　　幸好，隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的權(quán)衡問題的影響已經(jīng)越來越小。以Soraa生產(chǎn)的燈泡為例，LED基礎(chǔ)技術(shù)不斷進(jìn)步，使新一代的燈具盡可能發(fā)出更明亮光的同時(shí)，也具備較低的輸入功率與較少的發(fā)熱。Soraa表示：“我們追求簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，這也是為什么我們?cè)诒驹峦瞥鲆粋€(gè)真正無閃爍的解決方案—— Lightfair系列，而新的MR16型燈泡將在今年稍晚推出，受益于其優(yōu)越的驅(qū)動(dòng)器，因此無論在甚么調(diào)光條件下，新燈泡的振蕩比鹵素?zé)暨€要少。”

　　展望未來，我們只能希望這樣的方案逐漸成為主流，如此，將可無須再擔(dān)心閃爍的問題，并可一勞永逸。