Entender la frustración de iluminación de parpadeo

Entender la frustración de iluminación de parpadeo

Entender la frustración de iluminación de parpadeo

La evolución de los indicadores LED en el mercado de la iluminación no siempre ha sido fácil, pero la tecnología ha recorrido un largo camino desde los primeros días. A medida que madura la tecnología LED, cada generación eleva el nivel, los usuarios y fabricantes de conducción para ofrecer un mayor rendimiento y opciones de control más flexibles. Los fabricantes también sigan teniendo en cuenta las preocupaciones del cliente mediante la mejora de la calidad del color, el precio del producto, tiempo de vida, la eficiencia y la capacidad de regulación. Aún así, el parpadeo de iluminación permanece como un problema que la industria debe entender completamente, y representan en la iluminación de estado sólido (SSL) y productos de control, lo que permite la iluminación basada en LED seguro y cómodo para los seres humanos. 

Nuevas normas se desarrollan, los procesos de fabricación se mejoran, y los fabricantes siguen buscando maneras de aumentar el rendimiento del producto y diferenciarse de la competencia. El próximo gran debate rendimiento está centrando en el parpadeo. Las quejas sobre el parpadeo no son nada nuevo en la industria de la iluminación; Sin embargo, las características específicas de iluminación LED presentan algunos retos únicos. 
La definición más simple de parpadeo es "modulación de la salida de luz." Este concepto básico, sin embargo, oscurece muchas de las características complejas que en última instancia hacen parpadeo difícil de cuantificar. Y, mientras que el parpadeo de la iluminación eléctrica generalmente se considera indeseable, hay situaciones - en especial con luz orgánica -, donde el parpadeo puede añadir una dimensión distinta a la iluminación. Consideremos, por ejemplo, el parpadeo de una vela o el reflejo de la luz del sol en el agua. A los efectos de este artículo, nos centraremos en los aspectos indeseables de parpadeo creadas por la iluminación eléctrica. 

Definición del problema

Más allá de la modulación de la producción de luz, es importante distinguir varias clasificaciones de parpadeo de la iluminación:


• parpadeo visible: la modulación de la luz, ya sea periódica o intermitente, que la mayoría de los usuarios pueden ver como un cambio en la salida de luz, incluso en circunstancias estáticas 
• parpadeo estroboscópico: la modulación periódica de la luz debido a una característica inherente de la fuente de energía que se utiliza, que es perceptible solamente si la fuente de luz se mueve o la cabeza del usuario se mueve


Tengamos en cuenta que mientras que las quejas están asociadas generalmente con las reacciones a oscilaciones visibles, los dos no son mutuamente excluyentes: el parpadeo estroboscópico puede ser visible o invisible.


Incluso en condiciones ideales de operación y normales, fuentes de luz tradicionales, tales como lámparas incandescentes, exhibir parpadeo estroboscópico. Una lámpara incandescente que funciona a 60 Hz (en Norteamérica) experimenta una disminución de la tensión que llega a cero 120 veces por segundo (ciclo de dos veces por línea) - filamento de la lámpara se enfría, la reducción de la emisión de luz. Sin embargo, la masa térmica del filamento impide que el enfriamiento tanto en los 8 milisegundos o menos antes de la tensión empieza a subir de nuevo. Si se mide con cuidado, este parpadeo se puede detectar, pero casi nunca es una fuente de quejas de los usuarios (Fig. 1). 
 
HIGO. 1. Incluso una lámpara incandescente legado exhibe parpadeo medible como la línea de alimentación de CA cruza el nivel de 0V. 
Comparar la lámpara incandescente con la lámpara fluorescente con balasto magnéticamente. En este caso, la lámpara se apaga y vuelve a encender 120 veces por segundo cuando se atenúan. Las lámparas fluorescentes no tienen una masa térmica que hay que enfriar y extinguir su luz en aproximadamente un milisegundo (mucho más rápido que las lámparas incandescentes). El parpadeo de las lámparas fluorescentes con balasto en magnéticamente aún se puede notar, y puede hacer que las personas que trabajan bajo tal luz de experimentar efectos más sutiles de este destello estroboscópico, incluyendo dolores de cabeza, fatiga visual y malestar, incluso si no es directamente visible. Afortunadamente, los balastos electrónicos de alta frecuencia, la mayoría de las cuales operan alrededor de 40 kHz, prácticamente han eliminado el problema de parpadeo estroboscópico con lámparas fluorescentes (Fig. 2). 
 
HIGO. 2. alta frecuencia electrónicamente-lastrada iluminación fluorescente parpadeo eliminado esencialmente como un problema en este tipo de productos. 
Como es posible que haya percibido por ahora, el parpadeo no es sólo una propiedad inherente de la fuente de luz que se utiliza; es una propiedad de la fuente de luz en combinación con la electrónica asociada, como los balastos para lámparas fluorescentes o controladores para los LED. 
Además, la adición de la energía no ideal, causada por fuentes de ruido electrónico común en el mundo real, contribuye aún más a la cantidad observada de parpadeo. 

¿Cómo son diferentes LEDs?


A diferencia de otras fuentes de luz, los LED no tienen capacidad inherente para continuar creando la luz una vez que se detiene el flujo de corriente - no tienen persistencia. Cuando la corriente fluye a través de un LED llega a cero, la salida de luz llega a cero - por lo general en cuestión de microsegundos. Por ejemplo, los LED se utilizan con frecuencia para las comunicaciones de fibra óptica de alta velocidad debido a esta característica particular. Flicker es una función de la fuente de luz y la estabilidad de la electrónica asociada; Por lo tanto, cualquier fluctuación en la fuente de alimentación al LED podría convertirse fluctuación instantánea en la salida de luz o parpadear.


La pregunta puede venir abajo a la cantidad de parpadeo es aceptable, y cuánto es problemático? Incluso en circunstancias ideales, la cantidad de fluctuaciones perceptibles en una aplicación dada puede cambiar en función de muchas variables diferentes:


• La frecuencia de la parpadeo, y si es periódica (estroboscópico) o no 
• La forma de onda del parpadeo 
• La edad y la agudeza visual del observador 
• El nivel de luz general 
• Posición, la intensidad, y la posible sincronía de otras fuentes de luz 
• El movimiento relativo del observador, fuente de luz, y / o los objetos cercanos


Todos estos factores comienzan a explicar por qué es difícil llegar a una respuesta universalmente aceptada cuantificable correcta, a la pregunta: ¿El parpadeo de la fuente de luz?


La adición de atenuación a la mezcla añade otra variable. No sólo reduce un atenuador los niveles de luz, creando un ambiente en el parpadeo es más evidente, se añade otra fuente potencial de inestabilidad. Incluso pequeñas variaciones en la estabilidad de un análogo de dimmer, ya sea de control de fase o de 0-10 V, puede producir parpadeo en un controlador de LED. Controladores de LED de baja calidad, o controladores que no están diseñados y probados para ofrecer compatibilidad con dimmer fiable, son especialmente propensos a causar el parpadeo del LED. El uso de atenuadores específicamente diseñados y rigurosamente probados para su uso con LEDs regulables menudo puede mejorar el rendimiento de atenuación y minimizar o eliminar la vibración, en la mayor medida permitida por el conductor. 

trabajo existente


Mucho trabajo preliminar ya se ha establecido en el ámbito de la medición de parpadeo. La mayoría de las mediciones de flicker comienzan con un fotodetector que es capaz de medición de alta velocidad, y que coincide estrechamente la sensibilidad espectral del ojo humano. El fotodetector está conectado a un osciloscopio o cualquier otro instrumento que captura y graba la señal eléctrica resultante a alta velocidad, por ejemplo, la recogida de miles de muestras por segundo. La forma de onda resultante puede ser procesado bajo varios algoritmos diferentes para crear métricas de parpadeo, actualmente la más común de las cuales son "Índice de parpadeo" y "Porcentaje de parpadeo", que se definen en el Manual del IES.


Considere la Fig. 3 de entender las métricas que se basan en las siguientes ecuaciones:


Índice de parpadeo = (Área 1) / (1 + Zona Zona 2)


Porcentaje de parpadeo = 100% x (valor máximo - valor mínimo) / (Valor Máximo Valor Mínimo +)


Mientras que ambos valores son relativamente fáciles de medir y calcular, tienen algunas deficiencias. En primer lugar, los valores se calculan independiente de la frecuencia. Una fuente de luz que parpadea a 10.000 Hz, que es mucho más allá de la agudeza visual de la visión humana, tiene el mismo valor que una fuente de luz que parpadea a 10 Hz y es claramente visible por todos. Además, estas métricas no son adecuados para tratar de capturar parpadeo intermitente o transitoria, sino que son los más utilizados para la comparación de fuentes de luz con formas de onda periódicas a la misma frecuencia. El trabajo por el Departamento de Energía de Estados Unidos da más información sobre este tema.


Debido a estos defectos, la mayoría de las pruebas de parpadeo se realiza a través de la observación subjetiva: tener observadores entrenados, que se sabe que tienen una buena agudeza visual, la observación de una fuente de luz bajo condiciones controladas. Como era de esperar, esto con frecuencia da lugar a diferentes respuestas a la pregunta "¿Qué parpadeo?" Las respuestas típicamente dependen del observador, lo que hace que sea especialmente difícil de reproducir los resultados entre los diferentes lugares de prueba. Otro problema potencial es que el parpadeo estroboscópico más allá de la gama de frecuencias visibles, que pueden contribuir a la incomodidad no visual, no se mide específicamente el uso de estos métodos de prueba. A pesar de estas deficiencias, la observación subjetiva sigue siendo el método actualmente disponible que mejor refleja el comportamiento y las expectativas en el campo del cliente. 
 
HIGO. 3. Índice de parpadeo y parpadeo Porcentaje métricas definidas para la iluminación LED sólo abordan parcialmente los posibles problemas de parpadeo en SSL. 
Técnicas de medición de flicker nuevos tratan de superar la deficiencia del Índice de parpadeo y parpadeo métodos ciento, mientras que coincida con el sentido práctico y la utilidad del método de la observación visual. Estos algoritmos más avanzados siguen utilizando la misma forma de onda de medición, pero tienden a tener en cuenta las mediciones de frecuencia específica. A menudo incluyen la toma de la FFT (Transformada Rápida de Fourier) de la señal, lo que permite una forma de onda compleja, incluso si no periódica, a ser analizados como una suma de frecuencias individuales. Esta metodología permite que estos algoritmos se aplican a los pesos específicos, o importancia, a frecuencias de interés - por ejemplo, las frecuencias que son más propensos a ser visibles, o que va a causar dolores de cabeza y malestar. En teoría, las mediciones permiten a los investigadores representan tanto el parpadeo estroboscópico y el parpadeo transitoria, y pueden permitir diferentes umbrales basados en la aplicación - de alto rendimiento de la iluminación arquitectónica en comparación con el alumbrado público, por ejemplo.


La investigación actual


El Instituto Politécnico de Rensselaer Lighting Research Center (LRC) fue de los primeros defensores de analizar frecuencias fundamentales responsables de causar el parpadeo. Su Métrico recomendada para la evaluación de la percepción directa de la fuente de luz de parpadeo (enero de 2015) utiliza este enfoque, y asocia el valor resultante con una probabilidad de si es o no el parpadeo será detectado por un observador típico. 
El desarrollo más reciente en el área de parpadeo fue la publicación del IEEE 1789-2015, IEEE Las Prácticas Recomendadas para la modulación actual de LED de alta luminosidad para la mitigación de riesgos para la salud de Visor. Esta completa, y de forma inesperada polémica, el documento fue desarrollado a lo largo de varios años, la topografía y la combinación de los resultados de muchos estudios anteriores sobre el parpadeo (ver cobertura de la revista LEDs antes). Al igual que el trabajo de LRC, las recomendaciones IEEE también reconocen los efectos de la frecuencia de parpadeo.Sus recomendaciones pueden servir de orientación específica de la aplicación, dando límites dependientes de la frecuencia de "bajo riesgo" y los casos "sin efecto". 
Mientras que muchos previa en este sector trabaja en el parpadeo se centró principalmente en el parpadeo visible, el alcance del trabajo IEEE hace hincapié en los posibles riesgos para la salud. Esta sutil pero importante distinción atrajo la atención de los fabricantes, que pueden haber temido contragolpe si sus productos se asocian con efectos adversos para la salud. Inmediatamente después de la publicación IEEE 1789, la Asociación Nacional de Fabricantes Electrónicos (NEMA) publicó un documento de posición sobre los artefactos de luz Temporal (TLA). El documento de posición TLA advierte el trabajo IEEE como "demasiado estricta", y cita también cómo otros estándares como Energy Star se basan en las métricas de parpadeo inadecuados como el índice de parpadeo. NEMA concluye el documento con la descripción de una futura norma está siendo desarrollado por el grupo de trabajo NEMA TLA, que proporcionará recomendaciones centrados en las aplicaciones y procedimientos específicos de prueba a la iluminación LED. 

Próximos pasos


Aunque no es un problema nuevo, la evolución reciente de la industria de la iluminación han llevado el tema de luz a la vanguardia para muchos diseñadores y fabricantes. Al mismo tiempo, las normas actuales y nacientes de la industria no describen adecuadamente la forma de medir y valorar si es o no una fuente de luz LED (y su electrónica asociada, incluidos los conductores y los reguladores) provoca el parpadeo. Fabricantes de visión de futuro y los organismos reguladores se han comprometido a participar activamente y con intensos esfuerzos para desarrollar un procedimiento mejorado, métrica de medición repetible. En los próximos meses, permanezca atento a los resultados de este trabajo apasionante.