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led頻閃 原因 在 [討論] 關於閃爍的兩三事- 看板MobileComm 的美食出口停車場
最近許多人會注意到螢幕閃爍的問題，擔心、未知、誤解都是常有的事
這邊簡單介紹光源與閃爍間的關係，多一分了解少一分心慌
下面是原理，懶得看的人可以拉到最後面的 Q&A，以及相關參考資料
● 日光燈 (螢光燈) 的閃爍
一般常見的 T5/T8 燈管、省電燈泡，都屬於螢光燈
原理簡單來說：
透過放電刺激汞蒸氣 → 放出紫外光 → 刺激螢光塗層 → 發光
螢光燈是一個閃爍燈源，主要受到驅動電壓的頻率影響
在台灣，常見燈具的有兩種形式：傳統燈具 & 電子式燈具
「傳統燈具」，主要是指電感式鎮流器+小氖氣啟動器
一般最常看到的就屬 T8 燈具
https://i.imgbox.com/FFEsXWby.jpg
受到 60Hz 交流電影響，一秒閃爍 120 次
敏感的人會覺得這種燈感覺不太穩定，在壽命末期時會有明顯閃爍
另一個則是「電子式燈具」，如常見的 T5、省電燈泡
https://i.imgbox.com/YnJJrCpA.jpg
https://i.imgbox.com/XIqe10l1.png
改用電子式安定器，透過高頻電路將驅動電壓提升至 40kHz 以上
基本上人眼完全感覺不出閃爍
● LED 的閃爍問題
LED 的閃爍，則要分兩個層面來看
1. 電路設計所造成的頻閃
一般所講的 LED 燈泡/燈管的頻閃，這是主要成因
LED 靠 DC 電流運作，因此必須進行 AC → DC 轉換
轉換電路架構有兩種：「單級」、「兩級」
https://i.imgbox.com/e5BSryhA.png
「單級架構」，只做一次 AC → DC 轉換，線路簡單且成本較低
但無法抑制直流電漣波，同時 LED 的順向偏壓與電流成指數關係
些微的電壓變化就會影響電流、光度，造成嚴重的頻閃
「兩級架構」，則是設計一個濾波電路，將帶漣波的直流電再度轉換
來達到抑制頻閃的效果
2. 調光所造成的頻閃
LCD/LED 背光顯示器、手機/平板螢幕，為了能夠調整亮度
所引入的調光技術是造成頻閃的主因
目前主流的調光方式，根據電流波型不同有兩種：PWM Dimming、Analog Dimming
PWM Dimming (脈衝寬度調光)
https://i.imgbox.com/j7l7ARgx.jpg
簡單來說，藉由直接控制 LED 的開(亮)/關(滅)，以極快的閃爍
來達到調整亮度的效果
Analog Dimming (類比調光)
https://i.imgbox.com/CUR672wz.jpg
這是透過改變電流準位的大小，調整對 LED 的電流值，直接改變 LED 本身的亮度
PWM Dimming 的電路設計相對簡單，但容易造成頻閃
Analog Dimming 則相反，雖然效果好但設計上較為複雜
易有色偏與線性度差的問題
● Q&A
Q. 閃爍對人眼有影響嗎？
A. 美國能源局所公佈的頻閃說明 (U.S Department of Energy 2013)
https://goo.gl/ZnUPwX
低頻閃爍可能觸發癲癇，容易導致頭痛、疲勞、視力模糊、視力減弱
對於孩童、自閉症患者、偏頭痛患者、癲癇患者等特定族群，頻閃易有負面影響
由於頻閃肉眼不易察覺，一般人會忽略頻閃是一些不適感的主因
https://i.imgbox.com/04LJKWAW.png
Q. 日光燈的閃爍，跟螢幕 PWM 頻閃是不是一樣？
A. 螢光燈、CCFL冷陰極管有所謂的餘暉效應，受到電壓變化所產生的閃爍反應較慢
而 LED 為半導體，開關明滅的速度極快，因此相對於螢光燈
LED 頻閃的不適感相對大很多
https://i.imgbox.com/wddU080t.jpg
而照明若使用高頻點燈的電子式燈具，則可以完全忽略其影響
Q. PWM Dimming 一定有害嗎？
A. PWM Dimming 的影響來自於低頻閃爍，目前已有廠商使用高頻電路
根據設計不同從 1k~10kHz 不等，對於敏感族群有一定幫助
每個人對閃爍程度的忍受性不一，敏感、特定族群的人容易察覺到閃爍
一般人可能無感，也可能容易眼睛酸澀，有的人觀看 Analog Dimming 的螢幕時
會有明顯改善
● 參考資料
SSL Flicker Fundamentals and Why We Care. U.S Department of Energy.
Electronic document
Michael Poplawski and Naomi Miller, 2014
美國能源局固態照明訓練講座「認識LED頻閃及為何應重視此議題」
https://goo.gl/p7CBoF
Solid-State Lighting Technology Fact Sheet. Electronic document
U.S Department of Energy, 2013
美國能源局「LED頻閃說明」
https://goo.gl/ZnUPwX
Studies Published on Minimizing Flicker from SSL Systems; ASSIST to Release
Related Recommendation. Electronic document
Rebekah Mullaney, 2011
https://goo.gl/cFBzfj
終結隱形殺手！正視LED照明頻閃問題 - LEDinside
https://www.ledinside.com.tw/knowledge/20141219-30517.html
LED背光控制器调光方式探讨
https://www.cnledw.com/tech/detail-37974.htm
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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/MobileComm/M.1503401176.A.BCD.html
想說闢謠一下
液晶螢幕就沒這問題了，或是該說影響不大
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