Я долго думал, где написать эту статью, вроде слишком простая для Хабра. На Пикабу - непонятная система рекомендаций, а на Я.Дзен - больше заходят статьи: "как починить лампу из пятёрочки, используя паяльник и синюю изоленту". Дело в том, что "умные лампы", на данный момент, являются дорогими гаджетами, значит они больше удел гиков, чем случайный выбор покупателя - поэтому оставлю эту статью здесь, надеюсь будет полезна при выборе. :)
Я не буду приводить графиков ШИМ исследуемых ламп, цель - показать, как происходит диммирование и смешение цветов в "умных лампах", на примере брендов Xiaomi, Aqara, Philips Zhirui.
Чтобы не было лишних вопросов, обновим прошивку на всех лампах до последней версии на 08.01.2022.
Приступим
Для наглядной демонстрации работы данных ламп, я использовал смартфон - Sony Xperia XZ2 Premium, его камера может снимать со скоростью 960 кадров в секунду. Думаю инженеры компании не представляли, для чего могут использовать данную камеру, жаль что в будущих моделях от неё отказались.
Лампа e27 - Yeelight Smart LED Filament Lamp
Яркость - 100%.
Яркость - 90%, появляется "злобный" ШИМ.
Яркость 20%, ШИМ менее выражен, видимо, контроль яркости происходит частично с помощью уменьшения напряжения.
Лампа e27 - Aqara LED Light Bulb
Данная лампа состоит их двух типов белых светодиодов: с цветовой температурой 2700k и 6500k.
Яркость 100%, цветовая температура - 6500k.
Яркость - 50%, цветовая температура 6500k, появляется ШИМ.
Яркость - 70% цветовая температура 4000k. А вот данный цвет получается смешением светодиодов двух цветовых температур 2700k и 6500k, что хорошо видно на данном видео. Режим называется "чтение", ну что же - производителю виднее, а я, пожалуй, поберегу своё зрение :)
Лампа e27 - Yeelight LED Light Bulb (color)
Белые светодиоды, цветовой температуры 4000k; цветные: синие, зелёные, красные - geek porn.
Яркость 100%, цветовая температура - 4000k.
Яркость 50%, цветовая температура - 4000k. ШИМ, опять этот ШИМ...
Пресет: "уютный дом". Цветовая температура 2700k - здесь все ещё хуже, чем у Aqara LED Light Bulb, сильно падает яркость, т.к. вступают в действие цветные светодиоды. Работает это так: белый светодиод 4000k + красный + зелёный, включаются попеременно. С содроганием вспоминаю данный "уютный дом" и "песок в глазах".
Яркость - 100%, красный цвет, вот здесь все хорошо.
Пресет - "романтика".
Лампа e27 - Yeelight LED Light Bulb v2 (YLD06YL)
Здесь китайцы ушли дальше и заменили G и B светодиоды, на синие + цветной люминофор, также был переработан алгоритм смешения цветов. Помогло ли это? - нет :)
Яркость - 100%, красный цвет. Светит ярче Yeelight LED Light Bulb, но цвет менее насыщенный. А вот и хитрость: его "разбавили" белым.
Пресет - "Романтика".
Яркость - 100%, салатовый цвет (выбран вручную).
Лампы e14 и e27 - Philips Zhirui
Данные лампы работают примерно одинаково. Выраженный ШИМ проявляется при яркости менее 100% и более 10%, или при регулировке цветовой температуры в диапазоне 3000-5300k.
Яркость 100%, цветовая температура - 3000k.
Яркость 50%, цветовая температура - 3000k.
Яркость 50% холодный и 100% - тёплый свет, да, именно так в виджете данных ламп задаётся яркость и регулируется цветовая температура. Принцип смешения цветов схож с Aqara LED Light Bulb.
Настольный светильник - Xiaomi Mijia Bedside Lamp
Любой цвет, отличный от белого 4000k и чистого цвета светодиода: синий, зелёный, красный, воспроизводит подобно Yeelight LED Light Bulb.
Яркость 100%, цвет - розовый или "сиреневый", насколько он возможен при таком механизме смешения цветов.
Светильник потолочный - Xiaomi Yeelight YLXD76YL
Пресет "луна", виден ШИМ, но довольно высокочастотный, вреден он или нет - решать вам.
Лента светодиодная - Xiaomi Yeelight led lightstrip
Яркость - 100%, красный цвет.
Яркость 100%, салатовый цвет, ШИМ очень высокочастотный. В любом случае, данная лента приятно удивила.
Бонус
Устаревшие источники света
Лампа накаливания 75Вт e27, Osram, я думаю - здесь производитель роль не играет.
Компактная интегрированная люминесцентная лампа Philips MASTER PLE-C 8W/827.
Декоративная неоновая лампа n/n e27
Может пора не только на компьютерных играх, но и на светильниках писать "Предупреждение о вызываемых мерцающим светом эпилептических припадках"?
Комментарии (39)
Aquahawk
09.01.2022 00:37+1Драйвер Meanwell IDLC-45-1050 https://www.meanwell-web.com/en-gb/ac-dc-constant-current-led-driver-cc-with-pfc-idlc--45--1050 10% яркости. Панели отсюда: https://habr.com/ru/company/lamptest/blog/412381/ драйвер управляется с шимом с распберри. Честно не очень нравится диапазон регулировки у этих драйверов, но всё же отлично работают. Снято на samsung s21 в редиме super slow mo. Вроде как это 960 фпс
ganzmavag
09.01.2022 00:46+1А вообще кому-нибудь попадались исследования о влиянии этого мерцания на зрение? Я может плохо искал, но все время натыкаюсь на формулировки вроде "если не замечаете - все нормально". А как на самом деле? Наверняка же проверяли где-то.
i7071270 Автор
09.01.2022 01:06может плохо искал, но все время натыкаюсь на формулировки вроде "если не замечаете - все нормально"
Только надо проводить глобальное исследование, как эти лампы влияют на мозг, если они являются основным источником света. Как их свет накладывается друг на друга и экран монитора/смартфона. Ведь мы говорим не просто о ШИМ, но и о разных цветах, учитывая почти нулевую инерционность светодиодов. А то может пора не только на играх, но и на светильниках писать "Предупреждение о вызываемых мерцающим светом эпилептических припадках" - добавил в статью. :)
ganzmavag
09.01.2022 12:50Да хотя бы сравнить воздействие смартфонов и мониторов с ШИМ и без, в них же всматриваешься в любом случае.
i7071270 Автор
09.01.2022 12:56смартфонов и мониторов с ШИМ и без
Здесь много факторов играет, я помню даже люминесцентные лампы в офисах подключали к разным фазам, да и по старым КЗоТ рабочий день в офисах под люминесцентными лампами и без окон - должен быть короче.
alextrof94
09.01.2022 12:20Помимо прямой заметности, есть ещё остаточное раздражение. У меня в мобиле шим фиговый, смотришь на экран - ничего не замечаешь, выключаешь смартфон вечером уставшим - "темнота" мерцать начинает.
FORTE-NiK
09.01.2022 01:14Лично пользуюсь лампочками aquara. Очень чувствителен к мерцанию, но с этими лампочками все норм (Обычно включены на 10%). Скорей всего из-за того, что мерцают выше 300 гц.
aamonster
09.01.2022 01:33+3Не увидел в статье частоты ШИМ ни для одной лампы.
Может быть, имело смысл вместо смартфона использовать фотодиод + осциллограф (ну, на самом деле хватило бы и звукового входа пк/смарта)?
i7071270 Автор
09.01.2022 01:36Я специально не "исследовал" ШИМ именно со стороны частоты и высоты импульсов, меня больше интересовало смешение цветов - ибо от этих ламп у меня "песок в глазах", если они являются основным источником света.
Peter1010
09.01.2022 01:58Так как XZ2 и XZ3 реально снимают в 960к/с а не математически. То частоту можно посчитать по мерцанию. У самого XZ3. По началу как в 19м купил, игрался с замерами ШИМ подсветок клавиатур, ламп итд :D Потом как-то сошло на нет.
Но у подсветок клавиатур куда более лютые ШИМ эффекты :D i7071270 если интересно можешь побегать по знакомым поснимать подсветку клавиатур. Там реально жесть. 100% яркость.
aamonster
09.01.2022 03:15Немного запарно вычислять по ролику (не зная, кстати, во сколько раз он замедлен) то, что было бы сразу видно на графике. Но желание мерить всё именно тем, что есть в руках, мне понятно :-)
i7071270 Автор
09.01.2022 10:45можешь побегать по знакомым поснимать подсветку клавиатур. Там реально жесть.
клавиатура не является основным источником света, но если сидеть с такой клавиатурой, с освещением от "умной лампы" из статьи - а на улице ночь, а ещё если экран OLED или ЖК с ШИМ и ещё играть в игру :))) Есть шанс тронуться мозгом :)
iskatel
09.01.2022 06:02+6" ШИМ "
Автор путает ШИМ и пульсации.
Пульсации - они как-бы всегда есть, вопрос лишь в их уровне - это могут быть десятые доли процента, а может быть 50 или 100% (есть формулы, где результат может быть более 100%).
Человек, как правило, замечает при уровне пульсаций порядка 20-30% и выше, чувствительные от 10% и выше.
Формулы для определения уровня пульсаций, с зависимостью от частоты, когда их можно считать несущественными даже для точной работы с движущимися частями (например, работа со станками и прочим оборудованием), на которых особенно хорошо заметны пульсации, также есть.
-----
"ШИМ менее выражен, видимо, контроль яркости происходит частично с помощью уменьшения напряжения."
Тока, а не напряжения, но для понимания, как регулируется мощность светодиодов, нужно хотя бы немного знать матчасть.
А уровень знаний и по теории, и по матчасти у автора данной заметки - ниже плинтуса.
i7071270 Автор
09.01.2022 10:40Человек, как правило, замечает при уровне пульсаций порядка 20-30% и выше, чувствительные от 10% и вывыше.
Да, но я не измерял скважность ШИМ, в данном случае она не интересна. Особенно, кода речь идёт о смешении цветов.
когда их можно считать несущественными даже для точной работы с движущимися частями
Я рассказывал это не применимо к дижущимся частям.
Тока, а не напряжения, но для понимания, как регулируется мощность светодиодов, нужно хотя бы немного знать матчасть.
При уменьшении тока, уменьшается и напряжение на светодиодах - как именно работает конкретный драйвер я не изучал, но разве это меняет суть?
А уровень знаний и по теории, и по матчасти у автора данной заметки - ниже плинтуса.
Легко обвинить другого человека в "незнании" без доказательств, но как это относится к тем эффектам что представлены в статье? Может вы знаете об их пользе для человека, тогда приведите ссылки я добавлю их в статью.
Автор путает ШИМ и пульсации
Как раз постоянная цвета одной яркости не будет давать значимых пульсаций, но что происходит в мозге, при свете таких ламп - явно не изучено. Особенно если ламп несколько и они являются основным источником света.
GennPen
09.01.2022 11:56+1При уменьшении тока, уменьшается и напряжение на светодиодах - как именно работает конкретный драйвер я не изучал, но разве это меняет суть?
Меняет. Зависимость потребляемого тока от напряжения нелинейна и резко возрастает после напряжения отсечки. Зависимость уровня светового потока к потребляемому току близка к линейной и чуть уменьшается на высоких значениях.
PKav
09.01.2022 11:24+1А всего-то дроссель с конденсатором добавить, и проблемы бы не было. Но нет, будем экономить.
GennPen
09.01.2022 12:00-1И напряжение питания светодиода уменьшится, соответственно светодиод будет включаться только на высоких значениях ШИМ.
PKav
09.01.2022 12:04+1Ну так обратную связь добавить. Регуляторы напряжения и тока существуют уже очень давно и стоят совсем дёшево.
i7071270 Автор
09.01.2022 12:10+2Здесь вы правы, есть даже такое понятие как DC dimming, но пока народ "ест что дают" никто не будет заморачиваться. Очень надеюсь, что данная статья отобьет желание покупать данные поделия, в том состоянии что они есть на данный момент. А производитель задумается и начнёт думать не только о максимуме прибыли, но и о качестве своей продукции.
GennPen
09.01.2022 12:24+1В полном диапазоне яркостью светодиодов никто не управляет постоянным током потому что светодиодам свойственно чуть увеличивать световую волну под малыми токами, т.е. зеленый светодиод при малых значениях тока уже не будет зеленым светить, а уходить в желтую сторону. На значениях ближе к номинальному току этот эффект не заметен.
Именно поэтому многие подсветки (мониторов/телевизоров) на максимальных значениях регулируют постоянным током, а ниже определенного значения с помощью ШИМ.i7071270 Автор
09.01.2022 12:35На значениях ближе к номинальному току этот эффект не заметен.
здесь ещё один эффект всплывает, как неравномерность свечения (важно для линейных светильников).
Также открыт вопрос с уходом спектра от прогрева светодиодов (если не все используются).
Именно поэтому многие подсветки на максимальных значениях регулируют постоянным током
Данный производитель сразу использует ШИМ
а ниже определенного значения с помощью ШИМ
Значит надо пока запретить такие светильники и проводить исследования влияния постоянной смены цветов на здоровье (включая психическое) человека.
GennPen
09.01.2022 12:58+2Значит надо пока запретить такие светильники и проводить исследования влияния постоянной смены цветов на здоровье (включая психическое) человека.
Только все наоборот, сначала проводить исследования, которые наверняка уже проводились не раз.
Если запрещать использовать ШИМ на светоизлучающих устройствах, то по сути тогда нужно запрещать все OLED, все плазменные панели, все DLP проекторы, в которых яркость пикселей регулируется исключительно по ШИМ.
i7071270 Автор
09.01.2022 13:04Только все наоборот, сначала проводить исследования
Вот только где они? :)
то по сути тогда нужно запрещать все OLED, все плазменные панели, все DLP проекторы
Я говорю про основной источник света, в данном случае это лампа (люстра). А экран является дополнительным. И я уверен, что мерцающий экран при нормальном основном свете - меньшее зло.
А вот мерцающий экран, да и основной свет, который не только мерцает, но и постоянно меняет цвета... Явно отправит на свалку ваше сознание :)))
Так что я за явное разделение понятий: основной источник света (люстра/светильник) и дополнительный (экран).
GennPen
09.01.2022 13:09+1Вот только где они? :)
Вот именно. Если бы они что то выявили, то уже давно бы все ограничения в стандарты перенесли.
i7071270 Автор
09.01.2022 13:17Если бы они что то выявили, то уже давно бы все ограничения в стандарты перенесли
Если бы так все было просто, тогда бы не было массового @вноделия.
А пока я вижу, что народ покупает, производителей не "прижали" - зачем что-то исследовать, переделывать и уменьшать прибыль? Масса денег тратится на рекламу этих ламп, кучи "обзоров" блогеров и не меньше "обзорных" статей на популярных сайтах. И никто, не поднимает этот вопрос. Вот яркий пример обзора умных ламп.
Radisto
09.01.2022 17:49Они и есть в стандартах. Только до 300 Гц, если мне память не изменяет. Кажется ГОСТ Р 54945-2012 считает, что выше влияние не оказывает. Тут о каком-либо нарушении норм можно было бы говорить, если бы частота мерцания была определена и оказалась ниже этих самых 300 Гц
i7071270 Автор
09.01.2022 18:12Тут о каком-либо нарушении норм можно было бы говорить
Я думаю можно говорить, но надо пределиться:
циклическая смена цветов в пределах одной яркости равна пульсациям или нет
Ибо опираться на старые ГОСТы для нового типа источника света неправильо. Это как коэффициент цветопередачи под светодиодами сравнивать с ДНаТ, а не с МГЛ.
Если опираться на ГОСТы, то данные светильники ближе к экранам и тогда надо смотреть СанПиН и рекомендации по ним.
Поэтому и надо понять, хотим ли просто оправдать производителей или пора задуматься над качеством продукции и своим отношением к этому.
dipierro
09.01.2022 15:53По результатам тестов AlexeyNadezhin, опубликованным на Хабре, "белая" лампочка Yeelight первого поколения имеет максимальный уровень пульсации 0,2%, а цветная – 16% на любой яркости любого цвета.
i7071270 Автор
09.01.2022 16:57первого поколения имеет максимальный уровень пульсации 0,2%, а цветная – 16% на любой яркости любого цвета
Вы в статье сами можете оценить как работает данная лампа. Опять же - пульсации это переход между вкл/выкл или колебание яркости, а я писал про смену цвета постоянную. При равной яркости, постоянная смена цветов красного на синий - не будет считаться пульсацией.
А смена цветов - это те пульсации, которые не измерить с помощью бытового люксметра - radex lupin.
dimnsk
09.01.2022 19:19А какую частоту видит глаз?
Kostoprav-inside
10.01.2022 12:47Видит глаз и изображение обработанное мозгом которое "видим" мы это совсем разные штуки)
Особенно если учесть что сигнал от глаза по нервам передается не величиной сигнала а изменением частоты импульсов…
Корчое проблема в том что зрение портится и глаза болят. Да у кого-то не портится и не болят. Всё индивидуально. Потому например такие холивары можно увидеть у тех у кого глаза от монитора болят и у кого не болят например) Причем обе стороны ПРАВЫ! Для себя и своего конкретного экземпляра глаз)dimnsk
10.01.2022 12:54есть ссылки на исследования?
какая частота влияеет и как на зрение?Kostoprav-inside
10.01.2022 13:44Сейчас разве что могу дать ссылку на форум ixbt где народ ищет себе мониторы чтоб глаза не болели и комуто шим не мешает кому то мешает) Кому то чтото ещё. Оно сильно индивидуально!
Iv38
10.01.2022 20:47Ну, по мне так статья примерно для Дзена. Ничего толкового не написано, даже частот нет, но очень страшно.
i7071270 Автор