Flackereffekt von Licht in LED-Quellen und -Leuchten und ihre Auswirkungen auf die Umwelt
Flackereffekt von Licht in LED-Quellen und -Leuchten und ihre Auswirkungen auf die Umwelt
Was ist ein Flimmern? Können wir es sehen?
Flimmern wird am häufigsten als visuelle Instabilität beschrieben, die durch einen Lichtreiz verursacht wird, dessen Luminanz oder spektrale Verteilung sich für einen statischen Beobachter in einer statischen Umgebung mit der Zeit ändert.
Lichtflimmern kann in sichtbares und unsichtbares Flimmern unterteilt werden. Bei sichtbarem Flimmern wird die Lichtmodulation vom Beobachter erkannt und bewusst wahrgenommen. Ebenso wird das unsichtbare Flackern vom Betrachter nicht bewusst wahrgenommen. In Bezug auf die Beeinflussung des Beobachters kann die räumliche Wahrnehmung auftreten, d.h. der Effekt des unsichtbaren Flackerns selbst (z.B. Stroboskopeffekt).
Wovon hängt der Flimmereffektab?
Das Phänomen des Flackerns hängt in erster Linie von den Stromversorgungssystemen, der Qualität von Spannung und Strom in elektrischen Netzen und der Art und Weise ab, wie Lichtquellen gesteuert werden. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass das Problem alle Lichtquellen betrifft, die sich in öffentlichen Räumen befinden, sowohl traditionelle als auch solche, die auf modernen LEDs basieren. Sie alle können eine flimmernde und stroboskopische Wirkung auf die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen haben. Darüber hinaus muss der Hersteller bei Produkten, insbesondere bei billigeren, zwischen dem Fehlen des Flimmereffekts auf Kosten der Verschlechterung anderer elektrischer Parameter - wie des Leistungsfaktors - wählen.
Welche Auswirkungen hat das Flackern auf die Gesundheit?
Die gesundheitlichen Auswirkungen des Flimmerns lassen sich unterteilen in unmittelbare Auswirkungen, die das Ergebnis einer Lichtexposition von wenigen Sekunden sind, und solche, die bei langfristiger Exposition auftreten können.
Sichtbare gesundheitliche Auswirkungen, wie z.B. epileptische Anfälle, treten am häufigsten im Flickerbereich von 3 bis 70 Hz auf. Es hat sich auch herausgestellt, dass Menschen mit diagnostizierter lichtempfindlicher Epilepsie am ehesten Anfälle im Bereich von 15-20 Hz haben. Andererseits kann eine lange Lichtexposition mit Frequenzen über 70 Hz, auch wenn die Person das Flimmern nicht bewusst wahrnehmen kann, Krankheiten verursachen, die Sehkraft beeinträchtigen und Kopfschmerzen verursachen.
Schaltungen in Leuchtstofflampen sind durch ein Flimmern mit der doppelten Leistungsfrequenz gekennzeichnet. Es hat sich auch herausgestellt, dass bei einem ordnungsgemäß funktionierenden System mit elektromagnetischen Vorschaltgeräten diese bei Menschen, auf denen die ausgesetzt sind, keine epileptischen Anfälle auslösen sollten. Es sollte jedoch betont werden, dass bei lichtempfindlichen Personen, obwohl Leuchtstofflampen einwandfrei funktionieren, unerwünschte Nebenwirkungen auftreten können.
Darüber hinaus können Leuchtstofflampensysteme im Laufe der Zeit neben der Verschlechterung der Qualität des abgestrahlten Lichts auch durch eine Abnahme der Flickerfrequenz gekennzeichnet sein. Ein sehr wichtiger Aspekt neben der Flickerfrequenz ist auch die Größe der Modulation und die Form der Wellenform, die einen wichtigen Einfluss auf die Wahrnehmung des Flimmerns durch den Beobachter haben.
Ist das LED Licht flimmerfrei?
Mit dem Aufkommen von Systemen, die auf LED-Lichtquellen basieren, hat das Flimmern nicht aufgehört zu existieren. Darüber hinaus zeigten sich dank der einfachen Kontrolle der Lichtleistung der LED die mit dieser Art der Modulation verbundenen Risiken.
Einige der Steuersysteme in LED-Systemen sind stabil und andere zeichnen sich durch hohe Flickerraten aus.
Die entwickelten Parameter und Methoden der Flickermessung identifizieren dieses Phänomen.
Flickerprozent - wird durch ein relatives Maß der zyklischen Variation der Lichtamplitude charakterisiert.
Flicker Index - dazu gehören der prozentuale Anteil des Flimmerns, die Form des Verlaufs und der Arbeitszyklus, der sich auf den prozentualen Anteil der Zeit in einem einzelnen Zyklus bezieht.
Bei der Bestimmung des Parameters Flickerprozent und der Bestimmung der Wirkung auf den menschlichen Körper muss auch die Häufigkeit des Flimmerns berücksichtigt werden. Eine
Voraussetzung für das Erreichen eines sicheren Flickerprozentsatzes ist, dass die folgende Beziehung erfüllt ist:
Flicker-Prozent 0,0333 * Flicker-Frequenz [HZ]
Daraus folgt auch, dass eine Flickerfrequenz über 3000 Hz sicherstellt, dass diese einschränkende Bedingung unabhängig vom Fp-Niveau erfüllt wird.
Das sichere Niveau für den Beobachter in Bezug auf den Flicker-Index ist, wenn dieser Faktor zwischen < 0 - 0,1 > liegt.
Was ist der stroboskopische Effekt?
Zusätzlich zum Flickereffekt wurde ein SVM-Parameter entwickelt, um den stroboskopischen Effekt zu beschreiben. SVM berücksichtigt die Änderungen der Wellenfrequenz und verwendet die Fourier-Analyse zur Analyse der Wellenform der Lichtintensität. Der Stroboskopeffekt kann den Eindruck erwecken, ein zyklisches Objekt abzubremsen, anzuhalten oder sogar seine Richtung umzukehren, was zu Unfällen mit Personen führen kann. Man geht heute davon aus, dass SVM 0,4 ein Wert ist, der die Möglichkeit, einen Stroboskopeffekt wahrzunehmen, auf ein Minimum reduziert.
Gibt es Tests, die Beleuchtung unter der Hinsicht Flimmereffekte überprüfen?
Im LED Line® Zentrum für Lichtprüfung und Lichtmessung haben wir überprüft, wie sich Leuchten auf der Basis von Leuchtstofflampen verhalten und durch welches Flackern sie sich auszeichnen.
Die Tests wurden an einer 60/60-Rasterleuchte durchgeführt, die häufig in Büros sowie in Produktions- und Durchgangsräumen eingesetzt wird. Darüber hinaus haben wir LED Leuchtstofflampen getestet, die sehr gerne als besserer Ersatz für herkömmliche Leuchtstofflampen eingesetzt werden. Die Untersuchung ergab, dass die in einer herkömmlichen Rasterleuchte verwendete LED Quelle, abgesehen vom geringeren Stromverbrauch, nicht die Parameter liefert, die wir erwarten würden.
Bei herkömmlichen Leuchtstofflampen wird ihr Nennlichtstrom durch die Rasterleuchte selbst stark reduziert. Bei den traditionellen Leuchtstofflampen haben wir auch eine Abnahme des Farbwiedergabeindex CRI/Ra sowie der Effizienz der Rasterleuchte selbst festgestellt.
Wie wir in der Tabelle sehen können, liegen die Ergebnisse der Parameter, die das Flimmern bestimmen, deutlich über den empfohlenen Werten.
Der Flickerprozentsatz, der 0,0333* f [Hz] = 3,3 betragen sollte, ist signifikant höher. Auch der SVM-Parameter übersteigt den empfohlenen Wert von 0,4 deutlich.
Aufgrund dieser schlechten Parameter hat sich der Hersteller von LED line Leuchten entschieden, einen modernen Ersatz für eine traditionelle Rasterleuchte vorzustellen.
Welche Lösungen bieten Beleuchtungshersteller an?
Die Lampe der neuen Generation, die auf LED Quellen basiert, zeichnet sich durch einen sehr ähnlichen Lichtverteilungswinkel aus. Die Verwendung einer Stromversorgung, bei der die Leistung der Leuchte je nach Bedarf gewählt werden kann, hat zu einer Einfachheit beim Austausch von Leuchten in bestehenden Installationen geführt, die für Leuchtstofflampen ausgelegt sind. Durch den Austausch von Leuchten im Verhältnis 1 zu 1, ohne dass die elektrische Installation geändert werden muss, wird die Funktionalität der neuen DIORA Lampe deutlich erhöht.
Indem wir also alte Leuchtstofflampen durch neue DIORA Leuchte ersetzen, können wir die Lichtmenge ohne komplizierte Dimmsysteme und den Effizienzverlust der LED line DIORA anpassen. Da wir uns um die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen kümmern, die von Licht aus der DIORA Leuchte umgeben sind, beschlossen wir, uns auch um die Aspekte im Zusammenhang mit dem Flimmern zu kümmern.
Bevor das Produkt auf den Markt gebracht wurde, haben wir eine Reihe von Tests und Messungen durchgeführt. Dank des Einsatzes fortschrittlicher Steuerungssysteme und hochwertiger LEDs haben wir auch sehr hohe Licht- und elektrische Parameter erreicht.
In Bezug auf das Lichtflimmern stellen wir die Ergebnisse der DIORA Marke LED line im Vergleich mit einer Rasterleuchte mit Leuchtstofflampen vor.
Man soll nicht, dass nicht alle auf dem Markt erhältlichen Leuchten so hohe Parameter in Bezug auf den Flimmereffekt garantieren. Deshalb sollten Sie Leuchten wählen, die sich durch ein Licht auszeichnen, das die Konzentration und Effizienz der Mitarbeiter gewährleistet, was sich deutlich in der Effizienz, aber auch im Wohlbefinden des gesamten Teams niederschlägt.
Norbert Chrzanowski
Leiter der technischen Abteilung LED line®
Bibliographie
- IEEE Std. 1789TM-2015
- U.S. Department of Energy „ Characterizing Photometric Flicker “
