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LEDをパルス点灯させた場合の見掛けの明るさ、実験3

 LEDをパルス点灯させると明るくなるか?という話の3回目です。

 前回の実験ではLEDの電流を変えた場合の挙動の変化を調べました。詳しくはその記事を見たいただくとして、結果をかいつまんで言うと、流す電流によってデューティーを絞った時の明るさの変化の様子がかなり違っていました。こうなると、LEDを変えた場合に結果がどう変わるのかが知りたくなります。

 LEDの発光効率はここ数年でものすごく良くなったので、昔の物を測定すると面白そうです。そんなことで、ちょうど入手したばかりの暗い赤色LEDがあるので、これを測定することにしました。

▼昔のLEDが入っていたキット
LOLシールドキット
 これ、チャーリープレクシングの応用例を試してみたくてAliExpressで買った、Arduino用のLOL(Lot Of LEDs)シールドのキットです。このキットについては機会があれば紹介したいと思いますが、添付されていた赤色をテストしてみるとえらく暗い物でした。

 ということでこのLED中から一つ選んで、データーを取ってみました。以下は測定結果です。

▼電流小 (0.3326mA)
電流小、結果

電流小、グラフ
 デューティ1% なら平均電流がDC点灯の32% でも同じ明るさになっています。これはもう無視できないというか、えらいことです。

▼電流中 (0.9601mA)
電流中、結果

電流中、グラフ
 グラフの底が右上に上がってきた感じです。

▼電流大 (3.093mA)
電流大、結果

電流大、グラフ
 更にグラフの底が右上に移動し、パルス駆動による明るさの違いは最大で15%程度に留まっています。

◆まとめ
 この結果を見ると、もっと電流が少ない場合の特性を知りたくなります。ということでやりかけたのですが、LEDがかなり暗くなってしまって、明るさの変化を正確に見分ける自信が無かったのでやめました。周囲を暗くして目を慣らせばいいのでしょうが、今回はここまでとしました。

 このLEDをデューティ1%でダイナミック点灯させた場合、平均電流を30%まで絞ってもDC点灯と同じ明るさになることがある訳で、これはちょっとすごいことです。別の言い方をすると、デューティー1%で点灯した場合、見掛けの明るさは100分の1までは減らず、30分の1で済んでいます。これが 「LEDは同じ電流でもダイナミック点灯した方が明るく見える」 という現象なのかも知れません。

 こうなると他の色のLEDも試してみたくなります。実は、緑色のLEDでちょっとやってみたのですが、ピーク電流が変わる影響で色も変わってしまい、目で見て同じ明るさであるのかどうかを判断するのが難しくなってしまいました。
 ここまでの実験では赤色のLEDを使いましたが、このあたりの波長では微妙な色の変化(波長の変化)は人間には検知出来なかったのかも知れません。

 今回の一連の実験は、パルス点灯と言っても人間にはフリッカーを感じない領域の話です。もっと点灯周期を長くすると、ブロッカ・ザルツァー (Broca - Sulzer) 効果の領域に入り、様相は変わってくるものと思われます。
 このあたりの領域の実験は、マイコンとLEDで簡単に実験できるので、やってみると面白いかも知れません。ちなみに、Lチカの点灯時間を削っていくと、20msあたりから急に暗くなる(ような気がする)のはこの効果かな、と思っています。
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興味深い追試、ありがとう

なるほどです。
「暗い(小電流)領域」ではこんな性質が出てくるんだと。
具体的な数値として出してもらって、納得です。

れ:興味深い追試、ありがとう

これ、どういうメカニズムなんでしょうね。
電流が少ない方が発光効率が高いという話はよく出てきますが、それでは説明がつかないですよね。

リーク電流では?

はじめまして。
定格電流の数%以下の小電流では、リークパスへ流れる割合が増えて、
電流に見合った明るさにならない(暗くなる)ということではないでしょうか。
パルス点灯することで、微小電流領域でのLED点灯を回避することができ、
リーク電流の割合が減って相対的に明るくなると。

re:リーク電流では?

DDさんはじめまして、コメントありがとうございます。

チップ内で発光のし易さに違いがあって、電流を下げると電流だけ喰って光らない部分が出てくる(増えてくる)、という説でしょうか。

確かに、この記事の現象は発光メカニズムに原因がありそうな気がしています。
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