Чому світлодіодні лампи мерехтять, коли на них наводиш камеру?

Ви коли-небудь бачили, як світлодіодна лампа починає мерехтіти, коли наводиш на неї камеру, але зовсім не мерехтить, коли дивишся на неї очима?

Якщо ні, спробуйте цей дуже простий експеримент. Увімкніть камеру смартфона і направте її на джерело світлодіодних індикаторів. Якщо у вас є автомобіль з денними світлодіодними фарами, це дивне явище можна легко спостерігати при перегляді через камеру смартфона.

Світлодіодні ліхтарі мерехтять зі швидкістю, непомітною для людського ока.

Як і автомобільний журналіст-любитель, я стикався з кількома фотографами, які висмикували волосся в роздратуванні, коли виявлялося, що фари автомобіля мерехтять на фото. Як би це не засмучувало фотографів, які хочуть зробити гарні знімки своїх химерних поїздок, цей ефект досить просто пояснюється і відбувається через конфлікт двох явищ.

Що таке ефект стробоскопа?

Якби ви відкрили свої старі книги з фізики, ви б натрапили на таку людську особливість, відому як «сталість зору». Ми продовжуємо сприймати речі, навіть коли вони перестають бути перед нами. Це призводить до того, що ми можемо бачити події як безперервні, а не як набір дискретних нерухомих зображень.

Кінофільми являють собою набір нерухомих знімків, які здаються плавними для людського ока через наші особливості зору (Фото: Pixabay)

Світлодіоди включаються і вимикаються на дуже високій частоті, непомітною для людського ока. Через це ми бачимо, що світло увімкнено, поки ми практично не вимкнемо джерело живлення.

Точно так само відео насправді представляють собою серію зображень, знятих у швидкій послідовності. Ці зображення знімаються зі швидкістю, яка вимірюється в кадрах в секунду або FPS. Коли ми збираємо кадри разом, наш зір обманює наш мозок, щоб побачити події на екрані як один безперервний рух подій.

Коли FPS перевищує частоту миготіння світлодіодів, мерехтіння відображається на екрані як явна несправність. Це відомо як ефект стробоскопа.

Чому світлодіоди вмикаються і вимикаються (мерехтять) при перегляді через камеру?

Мерехтіння відноситься до швидкого переключення світлодіода між його вмиканням і вимиканням. Мерехтять вони чи ні, залежить від характеру струму, що подається на них.

Світлодіоди, які мерехтять, зазвичай роблять це з непомітно високою швидкістю і тому це не видно неозброєним оком. Таким чином, ви можете бути впевнені, що будь-яке мерехтіння, видиме на камері, насправді є джерелом світла, що працює нормально. Єдине, коли мерехтіння видно неозброєним оком – це причина для занепокоєння і пошуку несправності.

Живлення від постійного струму (DC)

Монетна батарейка є джерелом постійного струму, який постійно тримає світлодіод «включеним», якщо тільки ланцюг не зламаний (Фото: Pixel Enforcer / Shutterstock)

Коли постійний струм подається на світлодіод, скажімо, за допомогою батареї; електрони в діоді завжди знаходяться в стані збудження. Через це вони продовжують виділяти світлову енергію і залишаються включеними, поки ланцюг не буде розірваний.

Світлодіод, що подається джерелом постійного струму, не здаватиметься мерехтливим при перегляді на камеру.

Живлення від змінного струму (AC)

Змінний струм зазвичай подається з джерел, таких як настінні розетки. За своєю природою змінний струм включається два рази і вимикається 3 рази за один цикл. Таким чином, заряджені електрони повертаються в свої оболонки 3 рази, витрачаючи всю свою енергію у вигляді світла, тільки щоб знову зарядитися енергією. Через це світлодіодний індикатор, підключений до розетки змінного струму, буде здаватися мерехтливим на відео.

Проте, неможливо підключити світлодіоди безпосередньо до струмів змінного струму, так як їх термін служби різко скорочується через циклічність між станами. Таким чином, вони підключаються до регуляторів, відомих як «драйвери», які перетворять змінний струм в постійний, перш ніж перенаправити їх у світ. Світлодіод, що функціонує через драйвер, не проявляє мерехтіння.

Широтно-імпульсна модуляція

Імпульсно-хвильова модуляція (червоний) розбиває безперервний вхід енергії (синій) на дискретні пучки (Фото: Shutterstock)

З розвитком технології передачі мерехтіння світлодіодних ламп на камері не може бути пов’язано тільки з джерелом живлення змінного або постійного струму.

Світлодіодні фари авто, що включаються водіями, можуть проявляти мерехтіння. Щоб домогтися зниження енергоспоживання, блок живлення може бути об’єднаний в дискретні імпульси струму замість безперервного джерела живлення. Це призводить до мерехтіння, подібного до того, яке спостерігається в змінному струмі. Це називається широтно-імпульсною модуляцією. Широтно-імпульсна модуляція зазвичай використовується в затемнених вогнях і автомобільних денних ходових вогнях.

Чи можна зупинити мерехтіння?

Було б абсолютно марно зупиняти саме мерехтіння; однак дратівливий ефект стробоскопа – це те, що ми намагаємося усунути.

Хоча усунення стробоскопічного ефекту є завданням неймовірної точності, його легко зменшити, регулюючи частоту кадру і витримку, кратну частоті змінного струму.

За винятком Америки, змінний струм подається зі швидкістю 50 Гц, що має на увазі, що струм буде міняти свій стан між “вкл” і “викл” 50 разів за одну секунду.

Регулюючи параметри камери, а саме витримку і частоту кадрів, до значень, кратних 50, можна добитися значного зниження стробоскопічного ефекту.

Деякі світлодіоди надаються з драйверами, які можуть регулювати мерехтіння, регулюючи їх цикл вкл / викл. Регулюючи швидкість мерехтіння, щоб перевищити частоту кадрів камери, стробоскопічний ефект можна досить ефективно усунути.

Чи мерехтять лампи розжарювання?

Як і світлодіоди, лампи розжарювання також включаються і вимикаються під вагою змінного струму. Проте; нитка розжарення всередині лампи недостатньо охолоджується під час вимкненого стану таким чином, щоб це було видно істотно на камері.

Отже, неможливо побачити, як лампи розжарювання мерехтять на камеру.

Таким чином, наступного разу, коли ви побачите світлодіоди, мерехтливі на відео, ви будете знати, перш ніж думати про їх несправність, і намагатися відремонтувати їх. Зрештою, навіщо ремонтувати те, що не зламано!