文 / 欧洲明纬 吴怀文

前言
  全球的各项运动盛事都可以通过电视转播观看，电视机前的观众对于高质量的节目需求也日愈增加。高质量运动节目需求其中之一就是慢速摄影，除了用慢速摄影呈现运动员精细动作外更可以让裁判做出更精准的判决。一般的摄影速度为 NTSC系统的24 fps(frame per second)或是 PAL/SECAM的25 fps，经由提高 fps(frame per second)达成慢速摄影。于超高慢速下对于人造光源的需求是非常严苛的，每张画面需要要有一致的光量因此才不会有闪烁的问题，而闪烁的大小是由参数 Flicker factor或是 percent flicker所决定。本篇文章解释为何 Flicker factor影响超高慢速摄影并说明了明纬的LED driver如何符合慢速摄影需求。


 
Current Ripple 与Flicker Factor
  传统运动场使用的照明系统为 metal halide lights(HID)，其高耗能是主要缺点之一。因此越来越多运动场的照明系统更改为LED照明系统。除了节能以外，使用LED照明的其他优点有：较宽的调光范围，均匀分布的光源，较佳的光演色性(CRI>80)，更低的漫射光，当重新启动灯具不需等待，更长的产品周期，低闪烁符合超高慢速摄影需求。LED的物理特性为转化来自driver提供的电能量而输出为光能量。这样的转化机制是类线性，因此LED照明系统中主要取决是否闪烁的零件是为 LED driver。如Figure 1所示，理想的 LED driver输出电流为直流，实际上输出的电流是变化的，而相关的参数则为 Current ripple，代表了电流对于固定周期时间下的振幅变化。当电能量经LED转化成光能量时其参数便叫做 Flicker factor 或是 Percent flicker。因为 Current ripple与 Flicker factor有类线性的关系，故当设计LED照明系统时，得知LED driver 的Current ripple参数，可用做评估整个照明系统的闪烁效能以节省时间。


Figure 1 Illustration of Current ripple and Percent flicker or Flicker factor for stadium applications
其中 Imax, Imin 分别为输出电流最大值与最小值; EHmax, EHmin分别为某固定点量到照度的最大值与最小值

运动场慢速摄影规范
  欧洲足球协会联盟 UEFA对球场的 Flicker factor有做出规范，其要求在高慢速摄影 300 fps下 Elite Level A规格的球场其平均 Flicker factor需小于5%，Level A与Level B的球场其平均 Flicker factor需小于12%，Level C的球场其平均的球场其平均 Flicker factor需小于20%。
 
LED Driver的Current Ripple标示
  恒流CC机型的 Current ripple可参考driver的 datasheet或是 specification，举例说明，明纬HLG-320H-C series的 Current ripple为5%如Figure 2左图所示，而实际量测值则标示在明纬HLG-320H-C的网上测试报告，如Figure 2右图，HLG-320H-C1400的量测值约为1,14%，符合欧洲足球协会联盟UEFA 所要求Elite Level A球场Flicker factor 5%的规范。


Figure 2 Current ripple from specification of MEAN WELL HLG-320H-C series (Left);
The measured Current ripple from test report of HLG-320H-C1400 with output current 1400 mA (Right)

总结
  慢速摄影下对于人造光源的需求是非常严苛的，LED照明系统中主要取决是否闪烁的要件为LED driver，取决于运动用途跟需求，明纬提供完整的产品线与对应的技术信息让客户可依照LED driver的特性来建构适合慢速摄影的运动场用的LED照明系统。