De energie-efficiëntie, duurzaamheid en aanpasbaarheid van licht-emitterende diodes(LED)-verlichtinghebben de verlichtingssector volledig getransformeerd. Er zijn echter zorgen gerezen over de mogelijke gevolgen voor de gezondheid van LED's, aangezien deze de conventionele gloeilampen en fluorescentielampen vervangen. Flikkering-een plotselinge, terugkerende variatie in de lichtopbrengst-is een belangrijk probleem. LED-flikkering is niet exclusief voor hen, maar in sommige situaties kan de manier waarop ze zijn gemaakt en functioneren het erger maken. Dit artikel onderzoekt de negatieve gevolgen voor de gezondheid van flikkering in LED-verlichting, hoe dit wordt gemeten en hoe de negatieve gevolgen ervan kunnen worden verminderd.
LED-verlichting flikkeren begrijpen
Knipperen: wat is het?
De term "flikkering" beschrijft de geleidelijke verandering in lichtintensiteit. Het is het resultaat van het snel schakelen van de elektrische stroom die de diode in LED's aandrijft. LED's gaan relatief onmiddellijk aan en uit, waardoor flikkering merkbaarder wordt als ze niet worden gecontroleerd. Dit in tegenstelling tot gloeilampen, die warmte vasthouden en tussen cycli gloeien.
Flikkeringstypen
Zichtbare flikkering: Variaties die met het blote oog zichtbaar zijn, meestal optredend bij frequenties lager dan 80 Hz.
Hogere- frequentiemodulatie (meer dan 80 Hz) die een impact kan hebben op de gezondheid, zelfs als deze onmerkbaar is, staat bekend als 'onzichtbare flikkering'.
Redenen voor LED-flikkering
Problemen met de stroomvoorziening: Inefficiënte omzetting van wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC) door goedkope LED-drivers kan resulteren in restoscillaties.
Dimtechnieken: Een populaire dimtechniek, pulsbreedtemodulatie (PWM), zet LED's snel aan en uit, waardoor flikkeringen ontstaan.
Circuitontwerp: Incompatibele onderdelen of slecht geconstrueerde circuits kunnen variaties duidelijker maken.
Effecten van LED-flikkering op de gezondheid
Flicker beïnvloedt de gezondheid op manieren die zowel psychologisch als fysiologisch zijn. Frequentie, intensiteit, duur van de blootstelling en persoonlijke gevoeligheid zijn enkele van de variabelen die de ernst beïnvloeden.
1. Oogvermoeidheid en visuele problemen
De pupil- en netvliescellen van het oog moeten zich voortdurend aanpassen als gevolg van flikkering, wat veroorzaakt:
De symptomen van asthenopie zijn onder meer wazig zien, droge ogen en moeite met scherpstellen.
Hoofdpijn en migraine: bij flitslicht melden gevoelige mensen-vooral degenen die aan migraine lijden-meer episoden.
2. Impact op de zenuwen
Flikkering tussen 3 en 70 Hz kan epileptische aanvallen veroorzaken bij 1 op de 4.000 mensen met lichtgevoelige epilepsie.
Cognitieve prestaties: Onderzoek wijst uit dat flikkering verband houdt met verminderde focus en meer taakfouten. Volgens een onderzoek uit 2019 van Lighting Research & Technology maakten deelnemers 23% meer fouten terwijl ze flikkerden op 100 Hz.
3. Verstoring van het circadiane ritme
De aanmaak van melatonine wordt gereguleerd door licht. Zelfs bij hoge frequenties kan flikkering dit proces belemmeren, wat kan resulteren in:
Slaapstoornissen omvatten een verminderde slaapkwaliteit en een vertraagd begin van de slaap als gevolg van onderdrukte melatoninespiegels.
Stemmingsstoornissen: Seizoensgebonden affectieve stoornissen en depressie worden geassocieerd met chronische circadiane stoornissen.
4. Uitgebreide gevaren
Chronische aandoeningen kunnen verergeren door langdurige blootstelling:
Hoog-flikkering kan de degeneratie van het netvlies versnellen, zo blijkt uit onderzoek bij dieren.
Chronische hoofdpijn: Aanhoudende hoofdpijn komt vaker voor bij kantoorpersoneel dat hieraan wordt blootgesteldknipperende LED's.
Flickerstatistieken en instrumenten
Lichtingenieurs gebruiken gespecialiseerde hulpmiddelen en kwantitatieve metingen om flikkering te evalueren:
1. Belangrijke statistieken
De formule voor het percentage flikkering is (Amax−Amin)(Amax+Amin)×100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100%=Percentage flikkering
waarbij de hoogste en minimale lichtopbrengsten worden aangegeven met Amax en Amin. Erger flikkering wordt aangegeven door hogere percentages.
De Flicker Index berekent het deel van de lichtopbrengst dat boven of onder normaal ligt. Van 0 (geen flikkering) tot 1 (extreem flikkering) variëren de waarden.
Een sleutelfactor bij het beoordelen van de waarneembaarheid is de frequentie. Hoewel het meestal niet waarneembaar is, kan flikkering boven 200 Hz toch fysiologische gevolgen hebben.
2. Meetinstrumenten
Flikkermeters zijn draagbare instrumenten die de frequentie en het flikkerpercentage meten, zoals de PRC LMK-5.
Lichtgolfvormen kunnen worden waargenomen met behulp van oscilloscopen, maar daarvoor is een fotodetector nodig.
Apps voor smartphones: "Flicker Tester" en andere voorlopige tools bieden gemakkelijk beschikbare maar onnauwkeurige evaluaties.
3. Richtlijnen en normen
IEEE 1789-2015: Voor toepassingen met een laag risico moet de flikkering onder de 8% bij 90 Hz of 3% bij 1200 Hz worden gehouden.
ENERGY STAR: eist dat LED-producten een frequentie hebben van minimaal 120 Hz en een flikkering van niet meer dan 30%.
Flikkervermindering van LED-verlichting
1. Ontwerp- en engineeringoplossingen
Stuurprogramma's van hoge-kwaliteit: voor stabiele uitvoer gebruikt u stuurprogramma's met constante stroom (CCD's) in plaats van PWM.
Dubbel{0}}gelijkrichters verminderen de resterende rimpel door wisselstroom om te zetten in vloeiende gelijkstroom.
Bij hybride dimmen worden PWM en analoog dimmen gebruikt om flikkering bij weinig licht te verminderen.
2. Industrie- en regelgevingsnormen
IEC TR 61547-1: Stelt immuniteitsnormen vast voor verlichtingsapparatuur.
Californië Titel 24: Vereist dat commerciële structuren een flikkering van minder dan of gelijk aan 30% hebben.
3. Kennis van consumenten
Certificeringen: Controleer of u voldoet aan IEEE 1789 of dat er sprake is van 'flikkervrij'---markeringen.
Blijf uit de buurt van goedkope LED's, omdat deze vaak concessies doen aan de kwaliteit van de driver.
Test vóór aankoop: controleer flikkering in winkels met smartphone-applicaties.
4. Aankomende ontwikkelingen
Adaptieve LED's in slimme verlichtingssystemen passen hun output aan aan de omgeving.
Flicker-Gratis stuurprogrammaonderzoek: het doel van opkomende technologieën is het elimineren van flikkeringen zonder dat dit ten koste gaat van de effectiviteit.
ZelfsLED-verlichtingheeft veel voordelen, flikkering is nog steeds een ernstig probleem met reële gezondheidsrisico's. De gevaren, die variëren van oogirritatie op de korte- termijn tot neurologische en circadiane effecten op de lange- termijn, onderstrepen de noodzaak van strikte meetrichtlijnen en mitigatietechnieken. De verlichtingssector kan garanderen dat LED's hun belofte als veilige, milieuvriendelijke optie waarmaken door de nadruk te leggen op componenten van hoge-kwaliteit, de regelgeving te volgen en klantenvoorlichting aan te moedigen. Flicker zal verder worden verminderd naarmate het onderzoek vordert, waardoor zowel de menselijke gezondheid als de technologische vooruitgang worden beschermd.
