Energetska učinkovitost, trajnost i prilagodljivost svjetleće-diode(LED) svjetlapotpuno su transformirali sektor rasvjete. Međutim, brige o mogućim zdravstvenim učincima LED dioda pojavile su se jer zamjenjuju konvencionalne žarulje sa žarnom niti i fluorescentne žarulje. Treperenje-iznenadna, ponavljajuća varijacija izlazne svjetlosti-jedan je važan problem. Treperenje LED dioda nije isključivo za njih, ali u nekim situacijama način na koji su napravljeni i funkcioniraju može pogoršati situaciju. Ovaj članak ispituje negativne zdravstvene implikacije treperenja u LED rasvjeti, kako se ono mjeri i kako umanjiti njegove negativne učinke.
Razumijevanje treperenja LED rasvjete
Flicker: Što je to?
Izraz "treperenje" opisuje postupnu promjenu intenziteta svjetlosti. To je rezultat brzog prebacivanja električne struje koja napaja diodu u LED diodama. LED diode se pale i gase relativno trenutno, što čini treperenje vidljivijim ako se ne kontrolira. To je u suprotnosti sa žaruljama sa žarnom niti, koje zadržavaju toplinu i svijetle između ciklusa.
Vrste treperenja
Vidljivo treperenje: Varijacije koje su vidljive golim okom, obično se javljaju na frekvencijama nižim od 80 Hz.
Modulacija više-frekventnosti (preko 80 Hz) koja može utjecati na zdravlje čak i ako je neprimjetna poznata je kao "nevidljivo treperenje".
Razlozi za treperenje LED dioda
Problemi s napajanjem: Neučinkovita pretvorba izmjenične struje (AC) u istosmjernu struju (DC) pomoću jeftinih LED pokretača može rezultirati zaostalim oscilacijama.
Tehnike zatamnjivanja: Jedna popularna tehnika zatamnjivanja, puls{0}}width modulation (PWM), brzo uključuje i isključuje LED diode, stvarajući treperenje.
Dizajn strujnog kruga: nekompatibilni dijelovi ili loše konstruirani strujni krugovi mogu učiniti varijacije izraženijima.
Učinci LED treperenja na zdravlje
Treperenje utječe na zdravlje na načine koji su i psihološki i fiziološki. Učestalost, intenzitet, duljina izloženosti i osobna osjetljivost neke su od varijabli koje utječu na ozbiljnost.
1. Naprezanje očiju i poremećaj vida
Stanice zjenice i mrežnice oka moraju se neprestano prilagođavati zbog titranja, što uzrokuje:
Simptomi astenopije uključuju zamagljen vid, suhe oči i probleme s fokusiranjem.
Glavobolje i migrene: Pod bljeskajućim svjetlom osjetljivi ljudi-osobito oni koji pate od migrene-prijavljuju više epizoda.
2. Utjecaj na živce
Treperenje između 3 i 70 Hz može uzrokovati napadaje kod 1 od 4000 osoba s fotosenzitivnom epilepsijom.
Kognitivna izvedba: Istraživanja pokazuju da je treperenje povezano sa smanjenim fokusom i većim brojem pogrešaka u zadacima. Prema istraživanju Lighting Research & Technology iz 2019., sudionici su napravili 23% više pogrešaka dok su treperili na 100 Hz.
3. Poremećaj cirkadijalnog ritma
Stvaranje melatonina regulirano je svjetlom. Čak i pri visokim frekvencijama, treperenje može spriječiti ovaj proces, što može rezultirati:
Poremećaji spavanja uključuju smanjenu kvalitetu sna i odgođeno spavanje zbog smanjene razine melatonina.
Poremećaji raspoloženja: sezonski afektivni poremećaj i depresija povezani su s kroničnim cirkadijalnim poremećajem.
4. Proširene opasnosti
Kronična stanja mogu se pogoršati produljenom izloženošću:
Visoko{0}}frekventno treperenje može ubrzati degeneraciju mrežnice, prema istraživanju na životinjama.
Kronične glavobolje: Stalne glavobolje češće su među uredskim radnicima koji su izloženibljeskajuće LED diode.
Mjerila i instrumenti treperenja
Inženjeri rasvjete koriste specijalizirane alate i kvantitativna mjerenja za procjenu treperenja:
1. Važna metrika
Formula za postotak treperenja je (Amax−Amin)(Amax+Amin)×100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100%=postotak treperenja
gdje su najveći i najmanji svjetlosni izlazi označeni s Amax i Amin. Lošije treperenje označeno je većim postocima.
Indeks treperenja izračunava udio izlazne svjetlosti koji je iznad ili ispod normalnog. Od 0 (bez treperenja) do 1 (ekstremno treperenje), vrijednosti variraju.
Ključni čimbenik u procjeni perceptivnosti je frekvencija. Iako se uglavnom ne može detektirati, treperenje iznad 200 Hz ipak može imati fiziološke učinke.
2. Mjerni instrumenti
Flicker mjerači su ručni instrumenti koji mjere frekvenciju i postotak treperenja, kao što je PRC LMK-5.
Svjetlosni valni oblici mogu se vidjeti pomoću osciloskopa, ali im je potreban fotodetektor.
Aplikacije za pametne telefone: "Flicker Tester" i drugi preliminarni alati pružaju lako dostupne, ali neprecizne procjene.
3. Smjernice i standardi
IEEE 1789-2015: Za aplikacije s niskim rizikom, treperenje treba držati ispod 8% pri 90 Hz ili 3% pri 1200 Hz.
ENERGY STAR: Zahtijeva da LED proizvodi imaju frekvenciju od najmanje 120 Hz i treperenje ne više od 30%.
Ublažavanje treperenja LED rasvjete
1. Dizajn i inženjerska rješenja
Visoko{0}}kvalitetni upravljački programi: Za stabilan izlaz koristite upravljačke programe konstantne struje (CCD) umjesto PWM-a.
Puno{0}}valni ispravljači smanjuju zaostalu valovitost pretvaranjem izmjenične struje u glatku istosmjernu.
PWM i analogno zatamnjenje koriste se u hibridnom zatamnjenju kako bi se smanjilo titranje pri niskim razinama osvjetljenja.
2. Industrijski i regulatorni standardi
IEC TR 61547-1: Uspostavlja standarde otpornosti za rasvjetne uređaje.
Kalifornijski naslov 24: Zahtijeva da komercijalne strukture imaju manje od ili jednako 30% treperenja.
3. Poznavanje potrošača
Certifikati: Provjerite usklađenost s IEEE 1789 ili oznake "bez-treperenja".
Klonite se jeftinih LED dioda jer one često ugrožavaju kvalitetu pogona.
Testirajte prije kupnje: Provjerite treperenje u trgovinama s aplikacijama za pametne telefone.
4. Nadolazeći razvoj događaja
Prilagodljive LED diode u sustavima pametne rasvjete mijenjaju svoj izlaz u skladu s okolnim okruženjem.
Flicker-Free Driver Research: Cilj novih tehnologija je riješiti se treperenja bez ugrožavanja učinkovitosti.
Čak iakoLED rasvjetaima mnogo prednosti, titranje je još uvijek ozbiljan problem sa stvarnim zdravstvenim rizicima. Opasnosti, koje se kreću od kratkotrajne-iritacije oka do dugotrajnih-neuroloških i cirkadijalnih učinaka, naglašavaju potrebu za strogim smjernicama za mjerenje i tehnikama ublažavanja. Sektor rasvjete može jamčiti da LED diode ispunjavaju svoje obećanje kao sigurna, ekološki prihvatljiva opcija naglašavanjem visoko-kvalitetnih komponenti, pridržavanjem propisa i poticanjem edukacije kupaca. Treperenje će se dodatno smanjiti kako istraživanja budu napredovala, štiteći i ljudsko zdravlje i tehnološki napredak.
