LEDや蛍光灯の高速点滅は問題ないの？

LEDも蛍光灯も、細かく点滅を繰り返しています。目には見えないほどの速さですが、ビデオカメラを通すと捉えることができます。この点滅によって起きるのが、フリッカー現象（ちらつき）です。ここでは、フリッカーが起きる原因を詳しく解説します。

蛍光灯の発光原理は？ なぜ点滅しているのか

蛍光灯は、蛍光物質を塗ったガラス管の中を真空にし、その中に水銀とアルゴンなどのガスを封入しています。

この管の両端から電気を流すと、反対側の電極に向かって電子が飛び出して移動します。このとき、電子が蛍光管の中で気体となっている水銀原子にぶつかることで、紫外線が発生します。蛍光灯は、実は紫外線を利用して発光しているのです。

紫外線は可視領域の外にあるため、人の目には見えません。これを可視光線に変えるのが、蛍光管の内側に塗られた蛍光物質です。

蛍光物質とは、ある波長の光を吸収し、それとは異なる波長の光を放出する物質のこと。電子と水銀原子の衝突によって発生した紫外線が蛍光物質に当たり、可視光線へ変換されるという仕組みです。

蛍光灯が細かく点滅しているといわれるのは、交流電源の周期に合わせて、管内を流れる電流の強さが変化するためです。

LEDの発光原理は？ なぜ点滅しているのか

蛍光灯は、電子が水銀原子にぶつかることで発生した紫外線を、蛍光物質によって可視光線へ変換しています。

一方、LEDの発光原理はまったく異なります。LEDには、白熱電球のフィラメントや蛍光灯の水銀のような物質は使われておらず、電気を流すための半導体が使われています。

半導体とは、電気を通す物質と通さない物質の中間にあるものです。わかりやすくいうと、「電気を通す条件をコントロールできる物質」です。

LEDには、プラスの性質を持つ半導体と、マイナスの性質を持つ半導体が組み合わされています。ここに電気を流すと、電子と正孔が結びつき、そのときに生まれたエネルギーが光として放出されます。

LEDが高速で点滅するのも、交流電源や電源回路の働きによって、LEDに流れる電流が周期的に変化するためです。

なぜ白熱電球は点滅しないのか

白熱電球は、タングステンでできたフィラメントに電気を流し、高温にすることで光を発生させています。

白熱電球にも交流電流が流れているため、電流の強さは周期的に変化しています。しかし、一度熱くなったフィラメントには余熱が残り、電流が弱くなるたびに瞬時に冷えるわけではありません。

フィラメントが冷える前に次の電流が流れるため、明るさの変化がなだらかになり、点滅しているようには見えないのです。

どれくらいの速さで点滅しているのか？

日本の電源周波数は、西日本では60Hz、東日本では50Hzです。交流電源ではプラスとマイナスが入れ替わるため、単純な回路では、西日本で1秒間に120回、東日本で1秒間に100回の明るさの変化が生じることがあります。

これは、人間の目では認識しにくい速さです。ただし、ビデオカメラを通すと撮影できる場合があります。

動画は、厳密には静止画の連続です。アニメーションやパラパラ漫画と同じですね。1秒間に何枚の静止画を記録するかを表す数値が、フレームレート（fps）です。

照明の点滅周期とカメラの撮影周期がうまく重なれば、ちらつきは映像に現れません。しかし、両者がずれると、明暗の変化や縞模様としてフリッカーが記録されます。

従来のフレームレートなら、ちらつきは写りにくい

試しにiPhoneで、パソコンのモニターから出ているLEDの光を撮影してみましょう。

こちらは、iPhoneのビデオカメラで撮影した映像です。デフォルトのフレームレートは30fpsです。

ここは東日本なので、電源周波数は50Hzです。照明は1秒間に100回程度明暗を繰り返す場合がありますが、30fpsで撮影した映像には、目立ったちらつきはほとんど見られません。

フレームレートは高いほど動きが滑らかに見えます。15fps以下では、見た目にもカクカクして、美しい映像には見えません。

映画は24fps、一般的なテレビ映像は約30fpsが広く使われてきました。このあたりが、人間が見て違和感が少なく、データ量とのバランスもよいフレームレートなのでしょう。

高いフレームレートの場合は大問題

次に、iPhoneのスローモーションモードで撮影してみます。フレームレートは、設定画面で240fpsを選びました。

すると、同じものを撮影しているにもかかわらず、激しい点滅が映像に現れました。

先ほど、30fpsではLEDのフリッカーが出にくいと説明しましたが、問題なのは、近年の動画撮影が高いフレームレートへ移行していることです。

大容量のデータを扱える機器が増え、クラウドでの保存も一般的になったことで、動画データの記録や保管がしやすくなりました。

60fpsの動画撮影に対応する機器やサービスも増え、スマートフォンでも高いフレームレートで撮影できます。また、スポーツでは、決定的な瞬間のリプレーや判定にスローモーション映像が欠かせません。

フリッカーが起きないLEDが今後の標準になる！

さまざまな施設でLED化が進んでいますが、映像として撮影したときにフリッカーが出てしまうと、スポーツ施設やコンサート会場では大きな問題になります。

しかし、フリッカーを抑えたLED照明も登場しています。弊社が扱うLED投光器「エスエフ」は、高速度撮影にも対応したフリッカーレス性能を備えています。

1,500fpsの撮影でもフリッカーが出にくく、スポーツ映像もきれいに撮影できます。

一口に照明といっても、明るさや省エネ性だけでなく、製品を選ぶ際に確認すべきポイントはいくつもあります。フリッカーもその一つです。

用途に合った照明を選ぶなら、ぜひプロにお任せください。