A fénykibocsátó dióda energiahatékonysága, tartóssága és alkalmazkodóképessége(LED) lámpákteljesen átalakították a világítási szektort. A LED-ek lehetséges egészségügyi hatásaival kapcsolatos aggodalmak azonban felszínre kerültek, mivel ezek helyettesítik a hagyományos izzó- és fénycsöveket. A villogás-a fénykibocsátás hirtelen, visszatérő változása-az egyik fontos probléma. A LED-villogás nem kizárólagos jellemző rájuk, de bizonyos helyzetekben az elkészítés módja és működése ronthatja a helyzetet. Ez a cikk megvizsgálja a LED-es világítás villogásának negatív egészségügyi hatásait, a mérési módszert és a negatív hatások csökkentésének módját.
A LED világítás villogásának megértése
Flicker: Mi az?
A "villogás" kifejezés a fényintenzitás fokozatos változását írja le. Ez a LED-ek diódáját tápláló elektromos áram gyors váltásából adódik. A LED-ek viszonylag azonnal ki- és bekapcsolnak, ami észrevehetőbbé teszi a villogást, ha nem szabályozzák őket. Ez ellentétben áll az izzólámpákkal, amelyek hőt tartanak és világítanak a ciklusok között.
Villogás típusai
Látható villogás: szabad szemmel látható eltérések, amelyek általában 80 Hz-nél alacsonyabb frekvenciákon fordulnak elő.
A magasabb-frekvenciás modulációt (80 Hz felett), amely még akkor is hatással lehet az egészségre, ha észrevehetetlen, az úgynevezett „láthatatlan villogás”.
A LED-villogás okai
Problémák a tápellátással: A váltakozó áram (AC) nem hatékony átalakítása egyenárammá (DC) olcsó LED-meghajtókkal, maradék rezgésekhez vezethet.
Tompítási technikák: Az egyik népszerű fényerőszabályozási technika, az impulzus{0}}szélesség-moduláció (PWM), amely gyorsan be- és kikapcsolja a LED-eket, villogást okozva.
Áramkör kialakítása: Az inkompatibilis alkatrészek vagy a rosszul felépített áramkörök kifejezettebbé tehetik az eltéréseket.
A LED-villogás hatása az egészségre
A villogás pszichológiai és fiziológiai módon is befolyásolja az egészséget. A gyakoriság, az intenzitás, az expozíció hossza és a személyes érzékenység néhány olyan változó, amely befolyásolja a súlyosságot.
1. Szem megerőltetése és látászavar
A szem pupilla és retina sejtjeinek folyamatosan alkalmazkodniuk kell a villogás miatt, ami a következőket okozza:
Az asztenópia tünetei közé tartozik a homályos látás, a száraz szem és a fókuszálási nehézségek.
Fejfájás és migrén: villogó fényben az érzékeny emberek-különösen a migrénben szenvedők-több epizódról számolnak be.
2. Hatás az idegekre
A 3 és 70 Hz közötti villogás 4000 fényérzékeny epilepsziában szenvedő emberből 1-nél okozhat rohamokat.
Kognitív teljesítmény: A kutatások azt mutatják, hogy a villogás csökkent összpontosítással és több feladathibával jár. A Lighting Research & Technology 2019-es kutatása szerint a résztvevők 23%-kal többet hibáztak, miközben 100 Hz-en villogtak.
3. A cirkadián ritmus megzavarása
A melatonin képződését a fény szabályozza. A villogás még magas frekvenciákon is akadályozhatja ezt a folyamatot, ami a következőket eredményezheti:
Az alvászavarok közé tartozik a csökkent alvásminőség és az elnyomott melatoninszint miatti késleltetett elalvás.
Hangulati zavarok: A szezonális affektív zavar és a depresszió krónikus cirkadián zavarral jár.
4. Kiterjesztett veszélyek
A tartós expozíció súlyosbíthatja a krónikus állapotokat:
Állatokon végzett kutatások szerint a nagy{0}}frekvenciás villogás felgyorsíthatja a retina degenerációját.
Krónikus fejfájás: A tartós fejfájás gyakoribb a kitett irodai dolgozók körébenvillogó LED-ek.
Villogási metrikák és műszerek
A világítástechnikai mérnökök speciális eszközöket és mennyiségi méréseket használnak a villogás értékelésére:
1. Fontos mutatók
A százalékos villogás képlete: (Amax−Amin) (Amax+Amin) × 100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100%=Százalékos villogás
ahol a legnagyobb és minimális fényteljesítményt Amax és Amin jelöli. A rosszabb villogást magasabb százalékok jelzik.
A Flicker Index kiszámítja a fénykibocsátás normál feletti vagy alatti arányát. 0 (nincs villogás) és 1 (extrém villogás) között az értékek változnak.
Az észlelhetőség értékelésének kulcstényezője a gyakoriság. Bár többnyire nem észlelhető, a 200 Hz feletti villogásnak mégis lehetnek fiziológiai hatásai.
2. Mérőeszközök
A villogásmérők olyan kézi műszerek, amelyek frekvenciát és vibrálási százalékot mérnek, mint például a PRC LMK-5.
A fény hullámformáit oszcilloszkópokkal lehet látni, de ezekhez fotodetektor szükséges.
Alkalmazások okostelefonokhoz: A "Flicker Tester" és más előzetes eszközök könnyen elérhető, de pontatlan értékeléseket biztosítanak.
3. Irányelvek és szabványok
IEEE 1789-2015: Alacsony kockázatú alkalmazások esetén a vibrálást 8% alatt kell tartani 90 Hz-en vagy 3% alatt 1200 Hz-en.
ENERGY STAR: Megköveteli, hogy a LED-termékek frekvenciája legalább 120 Hz legyen, és a villogás ne haladja meg a 30%-ot.
LED-es világítás villogásának csökkentése
1. Tervezési és mérnöki megoldások
Kiváló-minőségű illesztőprogramok: A folyamatos kimenet érdekében használjon állandó áramú illesztőprogramokat (CCD-ket) a PWM helyett.
A teljes-hullámú egyenirányítók csökkentik a maradék hullámosságot azáltal, hogy a váltakozó áramot egyenletes egyenárammá alakítják.
A PWM-et és az analóg fényerő-szabályozást a hibrid fényerő-szabályozásban használják, hogy csökkentsék a villogást gyenge fényviszonyok mellett.
2. Ipari és szabályozási szabványok
IEC TR 61547-1: Megállapítja a világítóberendezésekre vonatkozó zavartűrési szabványokat.
Kalifornia, 24. cím: Megköveteli, hogy a kereskedelmi struktúrák 30%-nál kisebb vagy azzal egyenlő villogással rendelkezzenek.
3. A fogyasztók ismerete
Tanúsítványok: Ellenőrizze, hogy megfelel-e az IEEE 1789 szabványnak vagy a „villogásmentes{1}” jelek.
Kerülje az olcsó LED-eket, mivel ezek gyakran kompromisszumot okoznak a vezető minőségében.
Tesztelje vásárlás előtt: Ellenőrizze a villogást az üzletekben okostelefon-alkalmazásokkal.
4. Közelgő fejlesztések
Az intelligens világítási rendszerek adaptív LED-jei a környező környezetnek megfelelően módosítják a teljesítményüket.
Villogás-Ingyenes illesztőprogram-kutatás: A feltörekvő technológiák célja a villogás megszüntetése a hatékonyság veszélyeztetése nélkül.
Annak ellenéreLED világításszámos előnye van, a villogás továbbra is komoly probléma, valós egészségügyi kockázatokkal. A veszélyek, amelyek a rövid távú-szemirritációtól a hosszú-neurológiai és cirkadián hatásokig terjednek, rávilágítanak a szigorú mérési irányelvek és enyhítő technikák szükségességére. A világítástechnikai ágazat garantálni tudja, hogy a LED-ek beváltják a hozzá fűzött reményeket, mint biztonságos, környezetbarát megoldás azáltal, hogy hangsúlyozzák a jó-minőségű alkatrészeket, betartják az előírásokat, és ösztönzik az ügyfelek oktatását. A kutatás előrehaladtával a villogás tovább csökken, védve az emberi egészséget és a technológiai fejlődést.
