在發光二極管(LED)一系列的討論中，我們討論了LED產業短期的挑戰——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產業發展因素。

 

我最新的博客文章是探討用一個既有的直流(DC)組件，跟交流(AC)的方式驅動LED的各種后果，本文想仔細談談讓LED產業最惡名昭彰的一個原因：閃爍(Flicker)。這幾天，閃爍是個熱門的話題，也是一個讓LED廠商“一拼高下”的戰場。

 

首先，先澄清閃爍涵蓋的各種現象。可以透過簡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及靈敏度幾乎已經消失的60Hz的峰值靈敏度(Peak Sensitivity)，即可發現直接閃爍。

一個以每秒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現，及其各種表現形式。最常見的，稱之為閃動閃爍(Stroboscopic Flicker)，是因移動的物體或者一個快速眼動造成鋸齒狀的視覺感知現象。閃動閃爍是LED使用者某些共同的使用者經驗，且觀看其前后關系，閃動閃爍幾乎是不明顯，卻讓人無法接受——運氣好眼睛還可跟上圖中錯誤光線下的籃球。

 

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

 

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

 

不幸的，這種復雜性卻只有一些指標可用來表示閃爍的各個問題。兩種最常見的“閃爍百分比”和“閃爍指標”，雖然簡單但卻有缺點：例如，這兩個指標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(CIE)、照明學會(IES)、電機電子工程師學會(IEEE)…紛紛提出的更先進指標。然而，現今，在沒有一個公認度量的狀況下，最好的方式即透過實驗：一個用閃爍輪(Flicker Wheel)或擺動手指的簡單視覺測試，往往可提供一個明確的答案。例如加州能源委員會(California Energy Commission)自動質量指針(Voluntary Quality Spec)即提到，閃爍測試應該由對閃爍非常敏感的稽查人員進行。

 

LED閃爍的發生，部分原因是指LED遵循被電波饋送的快速響應時間，LED驅動器試圖矯正AC波形，使其盡可能平順的輸入，但這是一個復雜的任務——特別是當調光器(Dimmer)進入程序時，驅動器必須兼容由不同調光器輸入的波形，而這將造成在昏暗環境下，LED閃爍的問題更加明顯。

 

因此，在實際設計LED時，如何減少LED閃爍的現象？當然，簡單的方式是擺脫AC電流，并采用恒定電流(Constant-current)裝置，不過，這并不是唯一選擇。

 

在改造應用中，最基本的答案是設計更好且總是可以用正確的電容器實現的驅動器。困難的是，閃爍和其他關鍵問題如成本、尺寸和發熱之間的平衡。具有較佳儲能能力的電容往往要價高、占空間及可承受的熱度低—當位于一個小小改裝燈座的驅動器被塞滿電容，聽起來可是一點都不好！

 

因而，制造上面臨棘手的問題。A型燈泡(A-bulb)應該在家庭裝修商店被賣出時無閃爍，或者應該寧可再降低1美元使其達到消費者的價格心理門坎？Soraa的MR16應該給予非常高的坎德拉(Candela)，或是內建一個可減少功耗和發熱量的低閃爍驅動器？

 

幸好，隨著技術的進步，上述的權衡問題的影響已經越來越小。以Soraa生產的燈泡為例，LED基礎技術不斷進步，使新一代的燈具盡可能發出更明亮光的同時，也具備較低的輸入功率與較少的發熱。Soraa表示：“我們追求簡單的產品，這也是為什么我們在本月推出一個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，受益于其優越的驅動器，因此無論在甚么調光條件下，新燈泡的振蕩比鹵素燈還要少。”

 

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