Vous avez peut-être déjà constaté des scintillements de lumière visible dus à des connexions électriques défectueuses, à des ampoules usées ou à des problèmes d'alimentation électrique. Il existe toutefois un type de scintillement moins connu qui est souvent négligé pour des raisons évidentes : il peut en effet être invisible à l'œil nu.
C'est vrai : les lampes LED présentent des scintillements invisibles qui ne sont perceptibles qu'après avoir pris une photo avec l'appareil photo de votre smartphone ou lorsqu'elles produisent un effet stroboscopique sur des objets en mouvement.
Comme le scintillement des LED n'est pas toujours perceptible à l'œil nu, nous n'avons pas de raison évidente de passer à un éclairage LED sans scintillement. Cependant, en examinant la question de plus près, on comprend pourquoi un éclairage sans scintillement est important.
Qu'est-ce que le scintillement des lampes LED ?
Le scintillement de la lumière LED se réfère à des fluctuations rapides de luminosité se produisant plusieurs fois par seconde. La rapidité du scintillement le rend souvent invisible à l'œil.
Cependant, il est possible qu'elle ait neurologiques et physiologiques sur notre corps. Par exemple, vous pouvez souffrir de maux de tête, de fatigue oculaire ou de fatigue due à un scintillement excessif de la lumière. Pire encore, les étudiants peuvent avoir des difficultés à se concentrer.
Bien que le scintillement soit généralement imperceptible, vous pouvez l'observer dans quelques cas.
Par exemple, il se fait remarquer lorsqu'il crée un effet stroboscopique (un phénomène optique qui se produit en raison de l'éclairage sans entrave d'un objet en mouvement et qui donne l'impression qu'il est immobile ou qu'il se déplace plus lentement que la vitesse réelle) sur des objets en mouvement.
De même, vous pouvez l'observer sous la forme de lignes verticales striées après avoir pris des photos avec votre smartphone.
D'où vient-il ?
Le scintillement des LED provient de deux sources principales : Modulation de largeur d'impulsion (PWM) et l'alimentation en courant alternatif.
Voyons tout d'abord comment le courant alternatif (CA) génère un scintillement. Tout courant alternatif (CA) présente des fluctuations inhérentes.
Le courant alternatif alterne entre une tension négative et une tension positive 50 à 60 fois par seconde sous la forme d'ondes sinusoïdales. Il convient de noter qu'une tension d'entrée de 120 volts CA représente son niveau de tension moyen. Cela signifie qu'elle peut varier entre 120 et 170 volts.
La forme d'onde du courant alternatif n'est pas compatible, car les lampes LED sont conçues pour fonctionner avec un courant continu. Les composants électroniques doivent donc stabiliser le signal de courant alternatif fluctuant.
Un simple redressement du courant alternatif d'entrée suffit à faire fonctionner la LED. Cependant, la lumière émise s'interrompt brièvement ou diminue considérablement à chacun des “ creux ”, soit deux fois par cycle. Par conséquent, l'ampoule LED clignote entre l'état éteint et l'état allumé 100 à 110 fois par seconde.
Une ampoule LED dotée de composants électroniques de qualité convertit le signal alternatif en un signal continu régulier, ne produisant que très peu, voire aucun scintillement. Par conséquent, les composants électroniques de l'ampoule LED ont une incidence directe sur l'intensité du scintillement.
Le PWM est la deuxième source de scintillement dans une ampoule LED. La modification de la largeur d'impulsion est une manipulation délibérée d'une source de courant continu entre l'état éteint et l'état allumé de la lumière. Elle permet d'obtenir des perceptions variables des niveaux de luminosité en modifiant le temps relatif entre les états d'extinction et d'allumage.
Les LED ont un niveau de luminosité compris entre 0 et 100%. Cependant, pour obtenir l'illusion d'une luminosité de 50%, elles sont soit à 0% (éteintes), soit à 100% (allumées) à intervalles réguliers.
Le PWM offre un moyen rapide et fonctionnel d'obtenir l'illusion de la gradation. Ainsi, plus la fréquence PWM est efficace, moins le scintillement des LED est important.
Tout scintillement qui se produit à cause de la MLI est dû aux contrôleurs et gradateurs MLI à basse fréquence.
Mesure du scintillement des lampes LED
La luminosité d'une source lumineuse clignotante entraîne des fluctuations rapides. L'amplitude de ces fluctuations peut être quantifiée à l'aide d'une mesure appelée « pourcentage de scintillement ».
Pour calculer le pourcentage de scintillement, nous mesurons la différence entre les luminosités maximale et minimale affichées au cours d'un cycle de scintillement.
Les sources lumineuses présentant un scintillement de 0% indiquent qu'elles ne scintillent pas. En revanche, un scintillement de 100% signifie qu'elles fluctuent entre l'état allumé et l'état éteint. D'une manière générale, une source lumineuse dont le scintillement est inférieur à 5% permet de réduire les effets de scintillement.
Diagnostiquer le scintillement de la lumière LED
Bien que le scintillement des LED soit presque imperceptible, sa gravité peut gêner les personnes très sensibles.
Même s'il est possible d'utiliser un luxmètre ou un oscilloscope pour évaluer l'intensité du scintillement, ces appareils coûtent plusieurs centaines de dollars par unité de test, ce qui n'est pas une option viable pour la plupart des gens.
Heureusement, vous pouvez vérifier l'intensité du scintillement à l'aide de l'application appareil photo intégrée à votre smartphone. Sélectionnez le mode « Ralenti » et dirigez l'appareil vers la source lumineuse que vous souhaitez vérifier. Lancez ensuite l'enregistrement et arrêtez-le au bout de 4 à 5 secondes.
Maintenant, lancez la vidéo et regardez-la attentivement. Vous verrez un scintillement ou un clignotement répété si votre lampe LED en est la cause. En revanche, si la source lumineuse est stable, vous n’êtes pas confronté à un problème de scintillement.
Pourquoi est-il important d'avoir un éclairage sans scintillement pour les vidéos ?
Les problèmes de scintillement sont très peu probables en extérieur. Cependant, ils peuvent être gênants lors de prises de vue à l'intérieur, car le scintillement est très perceptible.
On pourrait penser que les lampes au tungstène et les lampes LED ne produisent pas de scintillement puisqu’elles fonctionnent en courant continu. Or, ce n’est pas le cas dans de nombreuses applications.
Les ampoules au tungstène ne clignotent pas dans des conditions normales. Cependant, lorsqu'elles sont alimentées en courant alternatif, le filament de l'ampoule s'échauffe puis refroidit 60 fois par seconde.
Le filament chauffé brille et continue d'émettre de la lumière même lorsqu'il refroidit. Ainsi, lorsque le cycle suivant commence, il recommence à briller.
En général, l'œil humain ne peut pas le percevoir, car tout se passe trop rapidement. Ce scintillement n'est pas perceptible dans des conditions de prise de vue normales, car la caméra capture les mêmes impulsions lumineuses à chaque image.
Cependant, à mesure que la fréquence d'images de la caméra augmente, certaines images présenteront des impulsions lumineuses irrégulières, ce qui provoquera un scintillement.
Par conséquent, les impulsions doivent s'aligner sur la fréquence d'images pour produire une vidéo stable et cohérente, ce qui est possible avec une lumière LED sans scintillement.
Conclusion
La gravité de l'effet de scintillement varie en fonction de la source lumineuse, car les fréquences de scintillement varient d'une source lumineuse à l'autre.
La meilleure façon d'atténuer l'effet de scintillement est d'opter pour un éclairage LED sans scintillement.
Non seulement ils minimisent la distorsion lors de l'enregistrement vidéo, mais ils réduisent également la fatigue oculaire, les maux de tête et d'autres problèmes liés au scintillement de la lumière.
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