ちらつきのないLEDライト：知っておくべきことすべて

目次

ちらつきのない LED ライトとは何ですか?

ライトフリッカーとは何ですか?

LEDライトがちらつくのはなぜですか？（問題と解決策）

フリッカーの測定方法：基本を超えて

スマートフォンでフリッカーを検出するにはどうすればいいですか?

フリッカーフリー規格と推奨制限

ちらつきのない LED ライトの選び方

結論

酪農場、スポーツアリーナ、あるいは工業倉庫などの照明器具を選ぶ際には、ルーメン、ワット数、色温度といった要素に注目するでしょう。しかし、 ちらつきは 考慮されていますか？もしそうでないなら、光の安定性が環境にどのような影響を与えるかを詳しく検討するべきです。

LEDだけが不快なストロボのような効果を生み出す光源だという誤解がよくあります。しかし、現実はもっと複雑です。LEDがちらつくのは事実ですが、ハロゲン、メタルハライド、蛍光灯など、他のほぼすべての電気光源も同様です。

違いは、なぜちらつくのか、そしてそれをどう解決できるのかにあります。ここでは、ちらつきとは何か、なぜ起こるのか、そしてちらつきのないLEDライトの選び方についてご紹介します。

ちらつきのない LED ライトとは何 ですか?

フリッカーフリーLED照明 は、光出力の変動を安全かつ安定した範囲内に抑えるように設計された照明システムです。実際には、完全に変調のない光源は存在しません。 フリッカーフリーとは、視覚的快適性、健康、および操作安全性 に関する業界標準を満たすほどフリッカーレベルが低いことを意味します 。

低フリッカー性能は主に電気設計に依存します。主な技術的特徴は以下のとおりです。

l 高品質定電流ドライバ

低 リップル電流出力

l  目に見える影響や生物学的影響を避けるための高周波動作

l 電圧変動や調光条件下でも安定した性能 

適切に設計された 低リップル LED ドライバにより、 目立つまたは有害な変調がなく、一貫した光出力が保証されます。

ちらつきのない LED ライトがなぜ必要なのでしょうか?

ちらつきのリスクは視覚的な不快感だけにとどまりません。

（１）人間の影響

眼精疲労 と頭痛

疲労感 と集中力の低下

 職場の生産性の低下

（２） 安全上のリスク

  回転する機械が静止または減速しているように見えるストロボ効果

（３） 設備の影響

l カメラのちらつきとビデオのバンド

l マシンビジョン、バーコードスキャン、検査システムのエラー

問題となるフリッカーのほとんどは目に見えないため、目視による確認は信頼性に欠けます。そのため、現代の照明プロジェクトでは、 客観的な測定によって検証された低フリッカーまたはフリッカーフリーのLED照明がますます指定されるようになっています 。

ちらつきのない LED ライトが必要な場所はどこですか?

視覚的な安定性が重要となるアプリケーションでは、ちらつきのない照明が重要です。

² 産業施設および製造ライン

² 倉庫および物流センター

² スポーツ照明と放送

² オフィス、学校、医療環境

² ビデオ制作およびカメラに敏感なスペース

² 畜産小屋と農場

照明システムが実際にちらつきのない要件を満たしているかどうかを確認するには 、次のセクションで説明するように、パーセント フリッカー、 フリッカー インデックス、 ストロボ可視性測定 (SVM)などの客観的なメトリック を評価する必要があります。

ライトフリッカーとは何ですか?

問題を解決するには、まず問題を明確に定義する必要があります。

定義

フリッカーとは、 光源のオンとオフが急速に繰り返されることです。

1秒間に何百回もスイッチのオン/オフを繰り返す照明器具を想像してみてください。ちらつく照明器具の中では、まさにそれが起こっています。光の出力は一定ではなく、時間とともに強度が変動します。これは意図的なもの（ナイトクラブのストロボライトなど）である場合もありますが、プロの現場ではほとんどの場合、望ましくない迷惑な現象です。

2種類のちらつき

フリッカーは、その速度 (周波数) に応じて 2 つの異なる形式で現れます。

Ø 可視ちらつき（<100 Hz）：
このタイプのちらつきは、通常1秒間に100回以下と非常にゆっくりと発生するため、目が直接ちらつきを感知します。すぐに目立ち、注意をそらす原因となります。

Ø 目に見えないちらつき（100Hz以上）：
これは、光の周期が非常に速く、目が点滅を意識的に認識できないときに発生します。しかし、目に見えないからといって無害というわけではありません。脳と体はこれらの急激な変化を処理しますが、頭痛、眼精疲労、集中力の低下などの悪影響につながる可能性があります。産業環境では、この目に見えないちらつきがストロボ効果を引き起こし、動いている機械がまだ危険に見えることがあります。

参考: https://en.wikipedia.org/wiki/Flicker_(light) 

プロのヒント: ちらつきとグレア - 違いは何ですか?

これら 2 つの視覚的危険を混同しないでください。

フリッカー は 時間 とともに発生します。フリッカーとは、光の明るさが急激に変動する現象（オン/オフの繰り返し）のことです。神経ストレスを引き起こします。

宇宙空間ではグレア が 発生します 。過度の明るさやコントラストは、視覚的な不快感（太陽を直接見ているような感覚）を引き起こします。この問題を解決したいですか？スポーツ照明におけるグレアを軽減する方法に関するガイドをご覧ください。。

LEDライトがちらつくのはなぜですか？（問題と解決策）

「LEDは自然にちらつく」という誤解がよく聞かれますが、これは誤りです。LED自体は安定しており、問題は LEDに電力を供給し 、 どのように制御するかにあります。

ちらつきの主な 2 つの原因とその修正方法を説明します。

原因1：AC電源

問題: 交流電流 (AC)

世界の電気のほとんどは 交流 (AC)として供給されています。

l 波形：AC 電力は波（正弦波）で流れ、1 秒間に 50 ～ 60 回方向が変わります（50 ～ 60 Hz）。

l ギャップ: 電流の方向が反転するたびに、電圧はゼロに低下します。

l 結果: 電圧がゼロになると、ライトはほんの一瞬電力を失います。

注：昔の白熱電球は、高温のフィラメントが点灯している間も点灯し続けていたため、ちらつきがほとんどありませんでした。 しかし、LEDは瞬時に反応します。1ミリ秒でも電源が切れると、LEDは1ミリ秒間消灯します。これにより、急速なストロボ効果が発生します。

解決策: 高品質ドライバー (AC から DC への変換)

電力網を変更することはできませんが、照明への電力供給方法を変更することは可能です。その解決策が LEDドライバーです。

機能：ドライバーはブリッジのような役割を果たします。「波状」の交流電力を「平坦」な 直流（DC）に変換します。

品質は重要です:

安価 なドライバ：波形を平滑化できず、「リップル」がそのままLEDに伝わり、ちらつきが発生します。

l 高品質ドライバー：高品質の部品（コンデンサなど）がリザーバーのように機能し、電力ギャップを埋めます。これにより、LEDは一定かつ安定した電流を供給されます。 安定した電流＝ちらつきなし。

原因2：不適切な調光

問題: 新しい照明器具に古い調光器を使用すると、
1980 年代に開発された技術を使用して LED の調光を試みると、ちらつきが頻繁に発生します。

l 位相切断 (トライアック) : 従来の壁面調光器は、AC 正弦波を「切り刻む」ことで動作し、実質的に長時間電源をオフにして明るさを下げます。

l 矛盾点：白熱電球はこの点に良好に耐えますが、LED電子機器はしばしば不規則な電力波形に苦労します。この不整合によりLEDの動作が不安定になり、目に見えるブザー音や点滅が発生します。

解決策：最新の調光プロトコル

ちらつきのない調光を実現するには、制御システムをアップグレードする必要があります。

l  0-10VまたはDALIシステム：これらのシステムでは、電源線を切断するのではなく、別の信号を使用してドライバに正確な明るさを指示します。ドライバは電流をスムーズに調整するため、従来の調光器のような激しいオン/オフのギャップが生じることはありません。

要約：LEDがちらつく場合は、 安価なドライバが AC電源を変換できないか、 互換性のない調光器が 信号を途切れさせている可能性があります。解決策は常に、高品質で専用に設計された電子機器を使用することです。

フリッカーの測定方法：基本を超えて

安全性を真に評価するには、「ちらつきますか？」と尋ねるだけでは不十分です。ちらつきの程度を定量化する必要があります。測定を成功させるには、以下の3つの重要な特性を考慮する必要があります。

1. 大きさ：光の強さはどれくらい変化するか？

2. 頻度: どのくらいの速さで起こりますか?

3. 波形: オン/オフサイクルの形状はどのようなものですか?

ここでは、基本的な振幅計算から高度な周波数領域分析までのフリッカー メトリックの技術的進化について説明します。

方法1：パーセントフリッカー（大きさの測定）

おそらく最も理解しやすい指標である パー​​セントフリッカーは、 変調の強さ（深さ）を測定します。厳密には振幅の計算です。

計算方法:最大光出力 (ピーク) と最小光出力 (トラフ) の差を、これら 2 つの値の合計で割ります。

フリッカー率=最大値−最小値最大値+最小値×100%フリッカー率=最大値+最小値最大値−最小値×100%

スケール:

0% : 完全に安定した光。

100% : ライトが完全にオフになり、その後オンになります (ストロボのように)。

重要な制限:計算は簡単ですが、パーセントフリッカーは 周波数と波形を完全に無視します。

これが重要な理由：50Hzで100%のフリッカーが発生する照明は、視覚的に非常に危険です。10,000Hz（高周波PWMでよく見られる）で100%のフリッカーが発生する照明は、通常は目に見えず安全です。フリッカー率のみに頼ると、適切なハイテク照明器具を誤って不合格にしてしまう可能性があり、有害な低周波照明を見逃してしまう可能性があります。

方法2：フリッカー指数（測定波形）

フリッカー指数 はさらに上の指標です。単に高低差を見るのではなく、 光出力曲線の形状 に注目します。

計算方法：光出力波形の下の面積を測定します。具体的には、 平均光出力より上の面積を 光出力曲線の総面積 で 割ります。

スケール: 0から 1 までの範囲  (低いほど良い)。

なぜ優れているのか：デューティサイクル（照明が実際に「オン」になっている時間の割合）を考慮します  。2つの照明のフリッカー率が同じであっても、各サイクル中に片方の照明が長時間「オフ」になっている場合、フリッカー指数は悪化（上昇）します。そのため、デューティサイクルは、パーセンテージのみで表すよりも、照明の安定性をより正確に表します。

方法3: 周波数領域分析（「知覚」基準）

SVM や IEEE 1789といった最新かつ最も高精度な技術は、 単純な時間ベースの測定をはるかに超えています。これらの技術では、 周波数領域解析が用いられます。

l 科学（フーリエ変換）：これらの指標は、フーリエ変換と呼ばれる数学的プロセスに基づいています。フーリエ変換は、光信号を「時間領域」から「周波数領域」に変換し、複雑な光信号を基本周波数の構成要素に分解します。

これがゴールドスタンダードである理由：従来 の方法とは異なり、このアプローチは 人間の知覚を考慮しています。光の周波数を、人間の目と脳が実際にどのように反応するかに関する経験的データと比較します。データに重み付けを行い、低周波数（より有害な）には大きなペナルティが課せられ、超高周波数にはより小さなペナルティが課せられます。

この方法を使用する主な標準:

1.  IEEE Std 1789-2015（安全ガイド）電気電子学会（IEEE）は、生物学と物理学を融合させ、決定版となる安全チャートを作成しました。このチャートでは、生物学的影響を考慮するため、分析範囲を 3000Hz まで拡張しています。

次の 3 つのゾーンを定義します。

ü 無影響領域（緑）：すべての用途に安全です。

ü 低リスク地域（黄色）：一般的な使用に適しています。

ü 高リスク領域 (白): 工業環境または生物学的環境には安全ではありません。

2.  SVM（ストロボ視認性測定）この指標は、 ストロボ効果（動いている物体が静止しているように見える危険性）を特に評価します。80Hzを超える周波数に焦点を当てています。

目標：SVMは1.0以下である必要があります。高精度な産業用タスクでは、この値は 0に近づける必要があります。

推奨表: 主要なフリッカー指標の比較

スマートフォンでフリッカーを検出するには？

多くのプロジェクトでは、照明の問題は設置後に初めて報告されます。専門的なフリッカー測定には特殊な機器が必要ですが、スマートフォンを使えば 簡単な予備検査が可能です。

ステップバイステップの方法

1. 携帯電話のカメラを開き、 スローモーション（Slo-Mo） モードに切り替えます。

2. カメラを光源に直接向けます。

3.  3～5秒間録音します。

4. 映像を再生し、光のパターンを観察します。

何を探すべきか

l 画像上を移動する暗い帯

l 目に見える点滅または脈動

l 不均一な明るさサイクル

これらの影響は、重大な光変調と潜在的なちらつきの問題を示しています。

重要な制限

この方法は 定性的なものであり、パーセントフリッカー、周波数、SVM、IEEE 1789への準拠を測定することはできません。産業施設、スポーツ会場、畜産環境では、必ず LM-79フリッカーデータまたはサードパーティのテストレポートを使用してパフォーマンスを検証してください。

スマートフォンによるスクリーニングは、現場での簡単なチェックとしてのみ使用してください。最終決定は常に検証済みの測定結果に基づいて行う必要があります。

フリッカーフリー規格と推奨制限

前のセクションではフリッカーの測定方法について説明しましたが、意思決定には別の観点、つまり実際のアプリケーションで実際に安全かつ許容できると見なされるレベルが必要です。

業界規格では、照明が生物学的および視覚的に安全な範囲内で動作することを保証するための推奨限度が定められています。 以下の参照値は、一般的な用途における照明の安定性と安全性を評価するために広く受け入れられている閾値をまとめたものです。

これらの制限を満たす照明システムは、安定した視覚環境を提供し、眼精疲労や神経ストレスを軽減し、ストロボリスクを最小限に抑えます。工場、スポーツ施設、畜産施設などの厳しい環境においては、これらの基準を満たすことが安全性、生産性、そして長期的なパフォーマンスにとって不可欠です。

ちらつきのない LED ライトの選び方

「フリッカーフリー」と表示されている製品すべてが、同じレベルの性能を発揮するわけではありません。多くの場合、「フリッカーフリー」という言葉は、測定可能な仕様ではなく、マーケティング上の主張として使用されています。真の光安定性を確保するには、購入者は製品の説明だけに頼るのではなく、主要なフリッカー指標を確認する必要があります。

1. フリッカー率テストデータに記載されているフリッカー率の値を確認してください。ほとんどのアプリケーションでは、この値は5%未満である必要があります。工業施設、スポーツ中継会場、医療施設、畜産農場などの敏感な環境では、生物学的ストレスと視覚疲労を最小限に抑えるため、 1～3%以下のより厳しい範囲 が推奨されます。

2. IEEE 1789準拠
照明システムは、IEEE 1789-2015 で定義された無影響領域内で動作する必要があります。この規格では、変調の深さと周波数の両方を評価し、光が神経学的または生理学的リスクを引き起こさないことを確認します。

3. ストロボスコープ視認性（SVM）移動機械、回転機器、または高速カメラが設置されている場所では、SVM値を検証してください。推奨される閾値はSVM ≤ 1.0ですが、製造ラインや放送局などの高精度が求められる環境では、 SVM < 0.4を目指してください。

最後に、必ず メーカーにフリッカーテストレポートまたはLM-79データを要求してください。検証済みの測定値は、真のフリッカーフリー性能を確認する唯一の信頼できる方法です。

結論

照明は後から考えることが多いですが、そうである必要はありません。

安価なドライバを搭載したLED照明器具で少しのコストを節約するのは、誤った節約です。作業員の安全性の低下、酪農牛舎での乳量減少、競技場での映像品質の低下など、隠れたコストは、当初の節約額をはるかに上回ります。

ちらつきのないLEDライトは、 安全性、生産性、福利厚生への投資です 。

アップグレードの準備はできましたか?

照明の品質について、憶測で判断するのはやめましょう。産業、スポーツ、畜産などの用途で、実証済みの高性能ソリューションをお探しでしたら、ぜひご相談ください。 

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