本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在上週末的SciFoo會議上，腦科學家和錯覺大師史蒂夫·麥克尼克將能量守恆的基本原則——不需要時關燈——提升到了一個全新的高度。他展示瞭如何以一種無人察覺的方式關燈。
目前，交流電燈泡每秒開關50到60次，對於現代鎮流燈泡甚至更快。如果能夠延長關閉間隔，就能節省電力。如果能巧妙地做到這一點，考慮到人眼的反應，不僅閃爍不會被察覺，而且光線質量實際上可能會提高。“我們正在利用視覺系統的動態特性，”麥克尼克說。
到目前為止，大多數創造更環保燈泡的努力都集中在光譜上。白熾燈泡的光譜尾部很長，所以即使在最佳狀態下，也只有大約十分之一的能量用於有用的照明；大部分能量都作為紅外輻射浪費掉了。（您可以使用這個方便的線上計算器來檢視發光燈絲在不同波長範圍內發出的能量有多少。）三種主要的替代品——熒光燈、LED 和一種稱為電子激發發光的新技術——都是透過使熒光粉在特定波長下發光來發光的，從而截斷尾部。缺點是，光譜工程會影響色彩質量。我花了很長時間的試驗和錯誤才為我們的房子找到一個合適的燈泡組合；我在地下室裡放了一個大盒子，裡面裝滿了所有我擰進去又擰出來的 CFL 和 LED 燈泡。《紐約時報》專欄作家鮑勃·特德斯基最近提供了他關於如何將燈泡與房間匹配的建議。
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麥克尼克和他的同事蘇珊娜·馬丁內斯-孔德，他們在鳳凰城的巴羅神經病學研究所工作，併為《大眾科學心智》雜誌撰寫專欄，他們建議探索的不是光譜，而是時間維度。他們兩人因提出視覺錯覺而聞名，他們認為燈泡可以利用這些技巧以更少的功率發出更多的光。
他們從著名的錯覺開始，即當把兩個相同的灰色點或正方形放在不同的背景上時，它們看起來會不同。他們發現，透過以一定的速率閃爍照明，可以突出這種差異。“如果你適當地改變時間動態，你可以使某些東西更亮或更暗，”麥克尼克說。這個結果看起來很簡單，但他表示，視覺研究很容易受到許多微妙的偏見的影響；志願者對光明和黑暗的感知可能會因實驗人員呈現測試場景的順序而發生偏差。他們花了數年時間才提出一個可控的實驗，可以找出最佳的閃爍率。
即使您沒有意識到光在閃爍，這種錯覺也可能起作用。當一盞燈在 20 毫秒內關閉又重新開啟時，它看起來好像從未熄滅過；視網膜細胞會檢測到這種變化，但當大腦處理這些刺激時，它們會變得模糊——這種效應被稱為閃爍融合。然而，灰色的斑塊仍然看起來更亮或更暗。
為了獲得最高的對比度，麥克尼克說，燈泡應該亮 70 毫秒，滅 10 毫秒，然後重複——佔空比為 87.5%。直接來說，這將減少 12.5% 的電力使用。您還可以再擠出大約 10% 的電力，因為增強的對比度會讓您可以使用功率較低的燈泡。
麥克尼克提出的 12.5 赫茲的功率週期違反了傳統觀點，即如此低的頻率會導致難以忍受的閃爍。沒有人希望他們的床頭燈變成舞廳的頻閃燈，這也是電力公司最初選擇 50 或 60 赫茲交流頻率的原因之一。（如果您仍然有 CRT 電腦顯示器，請嘗試更改重新整理率以檢視您可以忍受的最低速率。）
啊，但是交流電是一個正弦波。麥克尼克聲稱，即使在非常低的頻率下，不同的波形也可以消除可見的閃爍。這種波形可以很容易地程式設計到 LED 燈泡中，LED 燈泡將交流電轉換為直流電，並且可以根據需要調節直流電輸出。
與從白熾燈泡更換為 CFL 或 LED 燈泡時獲得的四倍因子相比，節省 20% 的電力並不算太多。對我來說，更大的教訓是，工程師可以借鑑神經科學和行為科學的發現，以微調技術來滿足我們的需求。
光學錯覺由愛德華·H·阿德爾森提供
閃爍如何使灰色圓圈看起來更亮或更淡的演示。(c) Stephen L. Macknik & Susana Martinez-Conde, All Rights Reserved 1998, 2011