Parpadeo LED, ¿lo ha eliminado la tecnología?

Basado en esta pregunta: dos imágenes con la misma configuración salen con una iluminación diferente , y las respuestas y comentarios hice una prueba rápida en uno de mis paneles de iluminación LED continua.

Soy consciente del potencial de parpadeo de los LED, como con los fluorescentes, etc., pero me di cuenta de que nunca lo había notado al disparar usando solo dos de estos paneles. Son Excelvan GK-J-1040AS que admito que acabo de encontrar en eBay al mismo tiempo que compré mi primera DSLR en noviembre pasado antes de que supiera nada sobre el tema, así que llamémoslo una elección de novato bastante aleatoria.

Hice una prueba rápida en un sujeto iluminado, probando una exposición cada vez más rápida, para ver si podía captarlo 'entre' pulsos... pero no pude.

Como prueba final, incómodamente, apunté la cámara directamente a la luz y disparé con mi exposición más rápida, 1/4000 s. El resultado es un poco borroso, porque a) tiene un difusor y b) estaba demasiado entrecerrado para realmente querer mirar más de lo necesario.

Sin embargo, el punto más destacado es que incluso a 1/4000 no puedo encontrar ningún LED oscuro o señal de que estén parpadeando, incluso con múltiples disparos.

Esta imagen con la intensidad de la luz ajustada al mínimo, pero vi los mismos resultados con varios brillos, sin indicios de parpadeo o "escaneo".

¿Hemos llegado al punto en el que podemos tener paneles LED totalmente regulables [y si hubiera pagado una temperatura variable adicional], sin ningún parpadeo, o al menos un parpadeo que no se puede ver a 1/4000 s?
¿O hay un error en mi método?

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Histograma de la imagen

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¿Cuáles son los valores R, G, B para las luces? El hecho de que aparezcan iguales en cada exposición no significa que no parpadeen. Simplemente significa que incluso en su punto más tenue, aún pueden estar causando una saturación total. Dos veces más brillante, o 200 veces más brillante, se ve exactamente igual si el valor del atenuador sigue siendo suficiente para saturar por completo los píxeles que cubren.
Agregué el histograma. Probando aleatoriamente alrededor de la imagen RAW, veo picos generales alrededor de 235 -245 [en los 3 RG&B] con 250 muy ocasionales. No hay parches notables de 255s.
Así no es como funcionan los LED. Los que tienen parpadeo funcionan con una fuente de alimentación pulsada para reducir la carga de calor. No es una ley física que los LED tengan que funcionar de forma intermitente.
@CarlWitthoft Nadie dice que tienen que parpadear. Solo estaba postulando que pueden estar parpadeando incluso si el valor registrado fue constante en la saturación total.
@CarlWitthoft Por cierto, el calor disipado por los LED es proporcional a la corriente promedio. A los LED realmente no les importa si esa corriente es constante o pulsada.
pero ¿estás realmente seguro de que quieres un LED sin parpadeos? técnicamente no es difícil de implementar, pero la temperatura de color del LED puede cambiar al ajustar la corriente del LED. en contraste, cuando se usa PWM, el LED verá una corriente del 100 % o 0, lo que garantiza un color estable. podría ser importante en la fotografía!
@szulat: en teoría, supongo que sí. En la práctica, parecen permanecer bastante planos todo el tiempo. Como el modelo más caro tiene un control de temperatura de color separado, mientras que estos se fijan en 56k [el balance de blancos automático siempre supone 55k, lo que yo llamaría "lo suficientemente cerca"], entonces tal vez haya algún tipo de tecnología de 'equilibrio' en el circuito. Estoy totalmente fuera de mi alcance en cualquier aspecto tecnológico de los LED y solo comencé a investigar el mío después de que otra persona [pregunta vinculada] tuvo un problema de parpadeo con su caja de luz.
@DmitryGrigoryev si bien eso es cierto, es engañoso. La alta corriente produce un alto brillo, que nuestros ojos luego integran, brindando la ilusión de un alto brillo continuo pero con una disipación de energía total más baja en el LED.
Los que peor parpadean no son los impulsados ​​por PWM (que generalmente usa altas frecuencias), sino aquellos en los que no rectifican completamente la energía antes de usarla para encender la bombilla, lo que hace que esté encendida por 1 /120 de segundo y luego se apaga por 1/120 de segundo (60 ciclos por segundo). La temperatura de color de los LED blancos depende en gran medida de los fósforos, en lugar de las emisiones de brecha, por lo que la temperatura debe ser en su mayoría independiente del voltaje, pero YMMV.

Respuestas (9)

Como ya descubrió, sus LED funcionan con un voltaje de CC. Si eso es suministrado por una batería, no tendrá absolutamente ningún parpadeo. Pero si están alimentados por un convertidor CA-CC, es posible que el voltaje de CC producido no sea perfecto. Por lo general, hay algunos pequeños ripple. Es decir, pequeños "restos" del voltaje de CA original.

Es decir, en teoría eso está ahí. Prácticamente, hay algunas diferencias:

Para reducir esta ondulación, su convertidor AC-DC contiene algunos condensadores. Almacenan energía para salvar la parte ascendente/descendente de la onda de CA rectificada. Para algunas aplicaciones, esa ondulación debe ser mínima, en el rango de mV (por ejemplo, en una fuente de alimentación de computadora). Además, su parpadeo normal de CA es de 50 Hz (eso es 50 veces por segundo, para aquellos que son más jóvenes o simplemente no les gusta mucho la física). Una ondulación de fuentes de alimentación de conmutación está aproximadamente en su frecuencia de conmutación. Para uno barato, eso es alrededor de 100 kHz = 100 000 veces por segundo.

Un fabricante barato probablemente ahorrará dinero al usar condensadores demasiado pequeños, lo que resultará en una gran ondulación.

Pero lo bueno es que los LED pueden soportar incluso una fuerte ondulación. Siempre que el voltaje máximo no esté por encima de sus especificaciones, solo parpadean en la frecuencia de ondulación. E incluso si la ondulación es realmente enorme, ese parpadeo será difícil de capturar para su cámara: el brillo de un LED es una función no lineal del voltaje aplicado (cuanto mayor sea el voltaje, menos eficiente), y el sensor de su cámara no es -lineal, también.

No puedo dar una estimación confiable, pero es una suposición descabellada: incluso una fuente de alimentación conmutada de 19 V CA-CC absolutamente barata con una ondulación de 1 V a 50 kHz debería producir un voltaje de CC lo suficientemente bueno para la fotografía. Por ejemplo, las probabilidades son mucho menos de 1: 100,000 de que puedas tomar una foto con una luz ligeramente más tenue (<1%).

Y supongo que su convertidor AC-DC normal está más cerca de una ondulación de 0.1V a 120kHz, lo que reduce mucho más las probabilidades, incluso para objetivos en movimiento/fuentes de luz.

(Para dar algunas relaciones: una vez medí la fuente de alimentación de mi computadora [costosa] con un osciloscopio profesional, e incluso bajo la carga más alta, la ondulación estaba muy por debajo de 0.05V a más de 240kHz).

Descargo de responsabilidad: no soy fotógrafo profesional ni ingeniero eléctrico. ¡Y tus luces están totalmente bien! :)

Gracias. Entiendo Hz [soy ingeniero de sonido] y rectificadores / 'transformadores' de modo de conmutación [muy, muy ampliamente] pero esto está vinculado en algunos bits que no sabía. La principal revelación inicial, como sugieres, fue que ejecutan DC, lo cual simplemente no había asimilado. El resto ahora encaja muy bien en su lugar.
De nada. por cierto: Las razones principales de la alta frecuencia. Cambiar cosas se usa tan ampliamente hoy en día que no son los efectos agradables para la fotografía. Cuanto mayor sea la frecuencia de conmutación, menos metal necesitará en el transformador => más baratos serán. Pero SMPS tiende a "transmitir" ruido en el rango de frecuencia de conmutación + armónicos. Bueno para audio (>100kHz), malo para algunas bandas de transmisión de radio si no se filtra decentemente (palabra clave de Google: EMV y PFC);)
tbh, llegué al poco conocimiento que tengo sobre los suministros de modo de cambio debido a la miríada de "mi computadora portátil hormiguea cuando la toco" preguntas sobre SE e interwebz en general, y profundicé un poco más para tratar de desacreditar algunos de los "necesitas para enchufarlo en un enchufe con conexión a tierra " malo que lo acompaña.
Elegí esta como la respuesta aceptada, ya que concatena información destacada que ya está contenida en otras respuestas igualmente buenas y la presenta en una forma 'fácil de tragar' para alguien como yo que entiende elementos de electrónica pero no posee un conocimiento detallado .

Esos son paneles LED hechos específicamente para iluminación de fotos o videos. Están especificados como "sin parpadeo" y usan CC, por lo que no hay parpadeo de CA, y asumo que la atenuación no se realiza a través de PWM, sino que reduce la corriente.

Eso es muy diferente a una lámpara LED doméstica simple y económica, que utiliza una electrónica mucho más simple y funciona con CA.

También puede usar PWM muy rápido: 10 kHz o más, o por el contrario, PWM seguido de un filtro de paso bajo para regresar a pseudo-DC.
Apuesto a que esos paneles también funcionan con CA (parece que hay un cable de alimentación incluido en el kit) usando un convertidor CA-CC. La diferencia clave está realmente en la palabra barato : una lámpara LED de $ 2 no puede permitirse tener la misma electrónica que un panel de luz de $ 30.
@DmitryGrigoryev: de hecho, vienen con adaptadores de corriente de CC de 19 V, o funcionarán con baterías Sony V BP [no incluidas]. Nunca me había dado cuenta de que eran DC, hasta hoy.
Los suministros de CA/CC baratos de @Tetsujin aún pueden tener una ondulación de corriente significativa de 60 Hz o en frecuencias más altas según el controlador de conmutación. Dependiendo de la luz LED, puede tener o no su propia fuente de alimentación que sea capaz de eliminar la variación, o puede introducir la suya propia. Una fuente de alimentación conmutada de "corriente constante" de calidad podría cambiar de 200 kHz a 2 MHz. Si se necesita una iluminación absolutamente constante de un LED (tal vez para una cámara de alta velocidad y no desea usar un halógeno por alguna razón), se podría usar un suministro lineal, pero son menos eficientes.
Idealmente, debe usar algo más rápido que 30 kHz, porque cualquier cosa por debajo de 25 kHz producirá un sonido que puede ser audible, dependiendo de qué tan buenos sean sus oídos. A menudo se elige 60 kHz porque está fuera del rango de audición de los perros (aunque apenas está dentro del rango para algunos gatos). :-)

Los LED no crean parpadeo de la nada. Solo parpadean si su corriente de accionamiento varía.

No es realmente una cuestión de nueva tecnología. La tecnología para fabricar controladores de corriente constante con una eficiencia razonable ha existido durante mucho más tiempo que los LED adecuados para fines de iluminación.

La razón por la que muchas luces LED parpadean es porque es más barato construir los circuitos de control de esa manera.

Mis favoritas son las luces navideñas LED que estoy bastante seguro de que literalmente usan los diodos en serie como un puente de media onda.

parpadeo de LED

No existe el parpadeo de "LED". Cada fuente de luz puede parpadear (aunque no todas pueden parpadear lo suficientemente rápido). El parpadeo se crea al encender y apagar una fuente de luz, es una propiedad de una fuente de energía, no de una fuente de luz. Tome el mismo LED, en DC no parpadeará, en PWM lo hará. Haga que el PWM sea demasiado lento o demasiado rápido y parece que se ha ido nuevamente. El parpadeo es una propiedad de una configuración particular, no una categoría de luces.

¿La tecnología lo ha eliminado?

No, ¿por qué lo haría? La tecnología introdujo el parpadeo (en forma de PWM) como una forma altamente eficiente de regulación y medida de ahorro de energía. Los LED más antiguos y simples, regulados por resistencia, nunca parpadearon. El parpadeo es lo nuevo.

Sin embargo, el punto más destacado es que incluso a 1/4000 no puedo encontrar ningún LED oscuro o señal de que estén parpadeando, incluso con múltiples disparos.

Esta imagen con la intensidad de la luz ajustada al mínimo, pero vi los mismos resultados con varios brillos, sin indicios de parpadeo o "escaneo".

Creo que estás confundiendo el parpadeo con el escaneo. Si el panel necesita mostrar una imagen (por ejemplo, una pantalla de televisión), entonces el escaneo tiene sentido, porque uno necesita abordar cada píxel por separado. Pero para un panel de iluminación parpadeante, todos los LED parpadearían en la misma fase.

¿Hemos llegado al punto en el que podemos tener paneles LED totalmente regulables, sin ningún parpadeo, o al menos un parpadeo que no se puede ver a 1/4000 s? ¿O hay un error en mi método?

Teníamos la tecnología desde 1843. Se llama reóstato, pero significa mucho calor y mucho volumen para manejar ese calor, por lo que nunca fue práctico. Hoy se puede hacer con regulador lineal, pero el tema del calor sigue. Por otro lado, la electrónica de potencia de alta velocidad se volvió más barata, por lo que ahora es más fácil lograr "un parpadeo demasiado rápido para ser perceptible". Pero tampoco es nada nuevo. Una frecuencia más alta generalmente significa pérdidas más altas, así que espere que los atenuadores populares permanezcan fuera del alcance del ojo humano, no fuera del alcance de la cámara de alta velocidad.

Está utilizando paneles diseñados específicamente para fotografía. Por lo tanto, pueden estar "sin parpadeo" ya sea teniendo una regulación de CC con pérdida (por lo tanto, son realmente libres de parpadeo incluso si los filma con una cámara de 1'000'000 FPS), o simplemente parpadeando tan rápido que no importará en fotografía típica 1/4000. Una vez que obtenga una cámara capaz de obturar 1/1000000, puede notar el parpadeo nuevamente.

La mejor manera de capturar el parpadeo es bloquear la exposición, configurar el obturador más rápido y disparar automáticamente docenas de tomas de exactamente la misma escena, iluminada solo por la fuente sospechosa configurada al mínimo (¡estaba en el camino correcto aquí!). El parpadeo dará como resultado una exposición inconsistente. Una imagen no significa mucho, es la consistencia de imagen a imagen lo que se pierde con el parpadeo. (A veces, solo a veces, el obturador puede parpadear, lo que da como resultado bandas horizontales. Pero la mayoría de los LED de consumo, especialmente los "blancos", son demasiado lentos para eso, al igual que la bombilla incandescente es demasiado inerte para parpadear a 50-60 Hz. .)

Los controladores de corriente CC regulables no son necesariamente menos eficientes energéticamente que PWM. Sin duda, PWM es la forma más económica de hacer que un controlador de CC de corriente constante sea regulable, pero los controladores de corriente modernos a menudo son regulables por diseño, y el costo adicional a menudo se anula por el esfuerzo reducido que se necesita para obtener la certificación de la FCC.
me gusta la parte de la nueva tecnología que introduce el parpadeo, así es como sucedió históricamente ;-) pero los reguladores lineales o el pwm de alta frecuencia no son las dos únicas opciones. Ahora que sabemos que lo necesitamos, podemos usar reguladores de corriente constante de modo de conmutación para controlar suavemente el brillo del LED, prácticamente sin parpadeos y aún con eficiencia energética.
PWM en este contexto sigue siendo DC, por lo que esa distinción no es estrictamente precisa... solo digo. ;)
De hecho, a menos que me esté perdiendo algo, un regulador de modo conmutado técnicamente es PWM, solo con filtrado en la salida para suavizarlo en CC.
@dgatwood Eso es un poco simplificado, pero si observamos solo el resultado final (voltaje/corriente de salida), está lo suficientemente cerca. Introduzca pérdidas de energía en hierro/bobinado/ESR en comparación con PWM puro y la forma de onda sigue siendo irregular, nunca como una batería.
Una forma perfectamente eficiente pero discreta de ajustar el brillo es tener muchos LED y apagarlos uno por uno.

La mayoría de las veces, cualquier parpadeo perceptible puede atribuirse a 50-60 Hz provenientes de CA. Esto sucede cuando se utiliza una fuente de alimentación sin transformador para alimentar los LED, que, como puede adivinar por su nombre, es más económica que una fuente de alimentación adecuada que incluye un transformador.

Sin embargo, una vez que una lámpara LED se hace lo suficientemente decente como para eliminar el parpadeo de 50-60 Hz, es muy poco probable que parpadee. La atenuación PWM podría usarse en las variedades más baratas, pero eso generalmente significa que la fuente de alimentación también será barata, y también verá el parpadeo de 50-60Hz.

Por supuesto, no existe una corriente 100 % constante, e incluso los buenos controladores de LED tendrán una variación de un par de por ciento (generalmente con una frecuencia de alrededor de 50-100 kHz), lo que producirá una variación en el brillo del LED de un magnitud y frecuencia similares. Esta variación se puede medir con un sensor de luz rápido y un analizador de espectro, pero es poco probable que pueda capturarla con una cámara.

No hay nada "inadecuado" en una fuente de alimentación sin transformador bien diseñada. De hecho, una buena fuente de alimentación conmutada puede eliminar mucho más fácilmente el parpadeo de 50/60 Hz que una que utilice un transformador basado en esa misma frecuencia. Las fuentes de alimentación LF solo pueden deshacerse de ese parpadeo con condensadores lo suficientemente grandes como para alimentar los LED durante medio ciclo, más una etapa CCS con pérdidas, mientras que una fuente de conmutación solo necesita condensadores razonablemente pequeños para suavizar las ondas de conmutación de frecuencia mucho más alta.
@leftaroundabout Todas las buenas fuentes de alimentación conmutadas que he visto tenían un transformador. Seguramente encontrará un transformador en una verruga de pared USB, tanto por razones de eficiencia como de seguridad. Las PSU sin transformador se limitan a dispositivos como lámparas LED económicas que, por un lado, no necesitan mucha corriente y, por otro lado, son completamente a prueba de dedos, ya que no hay un transformador para aislarlo de la CA de 120 V o 230 V.
Sí, pero la propiedad de desacoplamiento galvánico de los transformadores tiene poco que ver con la tendencia al parpadeo. Mi punto es: si una fuente de alimentación tiene un transformador es ortogonal a si una lámpara LED que lo usa parpadeará: un buen trafo antiguo de 50 Hz con condensadores gigantes no parpadeará, ni lo hará un suministro de conmutación con transformador de 100 kHz o algo basado en un sin transformador convertidor de moneda. Una "fuente de alimentación" que simplemente usa un triac para mantener el voltaje en el rango correcto y luego un filtro transitorio simple, por supuesto, parpadeará mucho, pero también lo hará un trafo "adecuado" de 50 Hz con un suavizado insuficiente.
@leftaroundabout Por fuente de alimentación sin transformador realmente me refiero a esto , no a un conmutador de 100 kHz o un convertidor reductor. Eso es lo que probablemente encontrará en las luces LED baratas.

No es una respuesta, pero agrega conocimiento: para capturar el parpadeo del LED, intente mover la cámara durante la exposición corta. Los LED parpadeantes aparecerán como líneas punteadas, mientras que las fuentes que no parpadeen serán sólidas. Hay una imagen de un LED de escáner (usando PWM) en esta página que muestra lo que quiero decir: https://www.metabunk.org/dashed-lights-coming-from-the-sky-likely-long-exposure-flash- luces-parpadeantes.t2639/

Lo intentaré mañana e informaré. También tengo otras luces LED domésticas e industriales en otras partes de la casa, todas con '50 Hz CA real' y haré algunos experimentos.
Bien, he probado todos los LED de la casa y no puedo lograr que suceda ese efecto. Culparé a mi técnica antes que nada, pero todo lo que estaba obteniendo eran rayas cada vez más rápidas ... y mareadas;)
Puede practicar usando solo sus ojos: escanéelos de un lado a otro o en círculos. Nuestra cafetera y algunos aparatos electrónicos tienen luces LED parpadeantes que puedo ver de esta manera. Las luces traseras de algunos autos también parpadean (algunos más que otros; Cadillac es bastante malo). Además, aún puedes marearte de esta manera, ¡así que solo hazlo como pasajero!

Consideré la posibilidad de construir un panel usando LED baratos montados en cinta.

Para controlar el brillo, hay dos formas generales.

Variar el voltaje es fácil con una perilla manual, pero desperdicia energía (es malo si (usando baterías) y genera más calor en aquellos componentes que deben tratarse).

En cambio, hacer parpadear el LED a la tensión nominal es más eficiente. Pero está parpadeando. Los relojes clásicos y tal poder un segmento a la vez y algunas personas (como yo) pueden ver eso, y se muestra en las fotos. Pero ahora hay chips de control de brillo que son mucho más rápidos , y puedes hacerlo lo suficientemente rápido como para que no aparezca en tus exposiciones rápidas. Puede verificar en electronics.se las ventajas y desventajas de usar los más rápidos: precio más alto, componentes adicionales necesarios de buena calidad, eficiencia en el uso de energía.

También es razonable configurar el ciclo de trabajo de cada fila para que se escalone, de modo que el brillo total (y el consumo de energía) sea constante para que Yku no note el parpadeo en una escena iluminada con el panel. Supongo que esto sería más "suave" que simplemente apagar algunos de los LED y requeriría menos líneas separadas para la misma cantidad de control.

Ahora también es posible producir un voltaje más bajo de manera eficiente. Tenga en cuenta que las "verrugas de pared" que contienen transformadores están casi extinguidas, ya que han sido reemplazadas por fuentes de alimentación conmutadas muy pequeñas. Puede que esto no sea tan bueno para un panel potente, pero tenga en cuenta que existen fuentes de alimentación variables.

La verificación del parpadeo del LED se realiza fácilmente.

Podría usar un dispositivo electrónico simple de medición de luz. Inventaré uno en el acto para ti:

  • Compra una celda solar pequeña. Esto convierte la iluminación en voltaje.
  • Ponga un condensador en serie (como 10 µF).
  • Conéctalo a la entrada de audio de tu smartphone
  • Instale una aplicación de osciloscopio de audio que le permitirá ver la forma de onda.

Esto debería ser bastante barato. Ahora, hay otras soluciones. Por ejemplo, esta linterna tiene un atenuador PWM:

linterna PWM

Agitar la linterna rápidamente (como se muestra en la imagen) hará que el PWM parpadee MUY visible a simple vista (o la cámara).

Si la luz es demasiado grande para que esto sea práctico, puede pegar una hoja opaca al frente con un pequeño orificio y escanear rápidamente sus ojos de izquierda a derecha. O use el modo de cámara de su teléfono inteligente y mueva el teléfono para hacer un movimiento borroso.

Si la luz es constante, se verá borrosa en una línea. Si parpadea, la línea será discontinua.

Entonces, cuando compre luces, si puede probarlas en la tienda, ¡saque su teléfono celular y haga la prueba!

Un poco de electrónica:

La atenuación PWM es la forma más sencilla (es decir, la más económica) de atenuar un LED.

  • Sin embargo, parpadea
  • Es preciso (en promedio).
  • Aumenta la eficiencia del controlador de conmutación (porque siempre funciona en su punto de máxima eficiencia)
  • Disminuye la eficiencia del LED (porque la eficiencia del LED en lm/W disminuye con corrientes más altas)
  • En general, es menos eficiente que la atenuación analógica adecuada
  • Mantiene constante la temperatura del color (esto también depende ligeramente de la corriente)

Puede modificar una luz LED parpadeante agregando tapas y resistencias, pero no intente piratear equipos alimentados por la red eléctrica (y/o costosos) si no tiene idea de cómo funciona...

Ahora, para responder a la pregunta:

¿Hemos llegado al punto en que podemos tener paneles LED totalmente regulables, sin ningún parpadeo?

Sí, es factible, aunque un poco más caro. A los fabricantes no les gustan los costos adicionales, y es por eso que explico cómo verificar.

Tenga en cuenta que la temperatura del color variará ligeramente según la salida de luz, a menos que...

[& si hubiera pagado extra, temperatura variable]

Sí, sin embargo, es probable que esto se haga con varios tipos de LED blancos (cada uno regulable), por lo que el difusor deberá ser lo suficientemente bueno para garantizar que no haya sombras de color.

Este tipo de panel podría compensar la desviación del color del LED frente a la corriente y la temperatura a través de la calibración del software, SI el fabricante lo implementa.

Además, dado que diferentes LED tienen diferentes espectros e CRI, no hay forma de garantizar que dos modelos de panel diferentes tengan la misma reproducción de color. Incluso si tienen la misma temperatura de color, sus espectros pueden diferir.

Dado que solo los fotógrafos están interesados ​​en esto, espere pagar la prima del equipo fotográfico...

Buena explicación, pero no responde la pregunta.
Bien, agregué una edición;)

Las fuentes de luz LED de alta calidad "parpadean" en decenas de kHz o frecuencias superiores, por lo que el parpadeo será indetectable a menos que esté haciendo fotografías de alta velocidad.