Ljus som sänds ut av lysdioder kan flimra eller uppvisa en stroboskopisk effekt, som kan leda till irritation, trötthet och till och med huvudvärk. Forskare vid Eindhoven University of Technology och Signify fastställde egenskaperna hos ljus där det mänskliga ögat inte längre uppfattar dessa oönskade effekter. Den utvecklade modellen tillåter belysningstillverkare att testa för dessa oönskade effekter medan de designar sina LED-produkter. Gosia Perz kommer att tilldelas en Ph.D. för denna forskning vid TU/e ​​den 5 februari.

Den elektricitet som vi använder i Europa när vi ansluter olika hushållsapparater, TV-apparater och lampor i vägguttag är växelström (AC) strömförsörjning som ändras med 50 cykler per sekund (50 Hertz). "Glödlampor måste bli varma för att avge ljus, och eftersom de termiska processerna är ganska långsamma, vi kan inte se att ljuset fluktuerar, " förklarar Gosia Perz, "Men reaktionen från lysdioder på drivströmmen är mycket snabb, nästan omedelbart, vilket kan leda till synliga biverkningar orsakade av fluktuerande ljus." De flesta lysdioder drivs inte direkt från elnätet, men de innehåller en del elektronik - en drivrutin - som reglerar strömmen som flyter genom en lysdiod. Denna drivrutin kan minska strömfluktuationerna för att förhindra synlighet av biverkningar. Dock, detta kräver en avvägning med andra funktioner hos förare, såsom kostnad, storlek, tillförlitlighet eller effektivitet. "Som ett resultat, olika utformningar av drivrutiner kan leda till olika nivåer av oönskade effekter i det utsända ljuset från lysdioder, säger Perz.

"Det du inte ser påverkar dig inte"

Flimrande är omedelbart synligt, men den så kallade stroboskopiska effekten är svårare att observera om man inte vet vad man ska leta efter. Perz:"Denna effekt är synlig som en serie stillbilder när fluktuerande ljus lyser upp ett rörligt föremål. I sin extrema form används denna effekt ofta på diskotek." Det mänskliga ögat uppfattar denna effekt och det kan påverka vår uppfattning om ljuskvalitet, leder till irritation och irritation, men även huvudvärk. Perz:"Det är viktigt att avgöra när stroboskopiskt ljus fortfarande är märkbart för människor. Forskning på detta område visar att exponering för fluktuerande ljus inducerar biologiska reaktioner, kan påverka hälsan, endast när flimmern eller den stroboskopiska effekten är synlig. Kortfattat; det du inte ser, kommer inte att påverka dig." Hon tillägger:"Tillverkare vill veta vad människor gör och inte uppfattar, så att de kan göra välgrundade val när de designar sina förare."

Internationell standard

Perz sökte efter det exakta värdet av specifika ljusegenskaper vid vilka den stroboskopiska effekten blir osynlig för det mänskliga ögat; synlighetströskeln. Hon bjöd in mer än 200 personer, i en simulerad kontorsmiljö, att titta på en svart skiva med en vit prick under en LED-ljuskälla. Skivan roterade med en konstant hastighet av 4 meter per sekund, liknar snabba handgester i en kontorsmiljö. Under experimenten, Perz manipulerade olika ljusparametrar; frekvensen, amplituden eller moduleringsdjupet och vågens form. Försökspersonerna angav om de observerade en stroboskopisk effekt för varje förändring eller inte. Forskare från Southeast University i Kina upprepade experimenten för att utesluta kulturella skillnader.

Baserat på tröskelvärdena som hittats för varje kombination av de testade parametrarna, Perz utvecklade en modell med öppen källkod som kvantifierar synligheten av den stroboskopiska effekten av alla ljusvågformer. LED-tillverkare kan använda denna modell för att testa sina produkter. Perz:"Månget som vi utvecklade, kallas SVM (stroboskopisk synlighetsmått), rekommenderas redan av International Commission on Illumination för att kvantifiera synligheten av den stroboskopiska effekten i allmänna belysningstillämpningar. Jag hoppas att det kommer att bli den internationella åtgärden för att beskriva synligheten av stroboskopisk effekt för lysdioder."

Testa dina egna lysdioder för den stroboskopiska effekten

Om du vet vad du ska leta efter, det är mycket lätt att avgöra om en lysdiod har en stroboskopisk effekt. Sväng en penna snabbt upp och ner framför din lampa. Sväng sedan pennan upp och ner framför fönstret — lika snabbt. Om du inte ser någon skillnad, drivrutinen i din LED är utformad så att ingen stroboskopisk effekt är synlig. Om du ser en kontinuerlig oskärpa framför fönstret, medan du ser en serie stillbilder framför lampan, då har du hittat den stroboskopiska effekten i drivrutinen till din LED.