Valodiodin energiatehokkuus, kestävyys ja mukautuvuus{0}}(LED) valotovat muuttaneet valaistusalan täysin. Huolet LEDien mahdollisista terveysvaikutuksista ovat kuitenkin nousseet esiin, kun ne korvaavat perinteiset hehku- ja loistelamput. Välkyntä-äkillinen, toistuva vaihtelu valotehossa-on yksi tärkeä ongelma. LED-vilkkuminen ei ole yksinomaan heille, mutta joissakin tilanteissa niiden valmistustapa ja toiminta voivat pahentaa sitä. Tässä artikkelissa tarkastellaan LED-valaistuksen välkynnän kielteisiä terveysvaikutuksia, kuinka se mitataan ja miten sen negatiivisia vaikutuksia voidaan vähentää.
Ymmärtää LED-valaistuksen välkkymistä
Flicker: Mikä se on?
Termi "välkkyntä" kuvaa valon intensiteetin asteittaista muutosta. Se johtuu LED-diodille virtaavan sähkövirran nopeasta vaihdosta. LEDit syttyvät ja sammuvat suhteellisen välittömästi, mikä tekee välkkymisestä havaittavamman, jos sitä ei ohjata. Tämä on toisin kuin hehkulamput, jotka pitävät lämpöä ja hehkuvat jaksojen välillä.
Välkyntätyypit
Näkyvä välkyntä: Paljaalla silmällä näkyvät vaihtelut, joita esiintyy yleensä alle 80 Hz:n taajuuksilla.
Korkeampi-taajuusmodulaatio (yli 80 Hz), jolla voi olla vaikutusta terveyteen, vaikka se olisi huomaamatonta, tunnetaan nimellä "näkymätön välkyntä".
Syitä LED-värähtelyyn
Virtalähteen ongelmat: Vaihtovirran (AC) tehoton muuntaminen tasavirraksi (DC) edullisilla LED-ajureilla voi aiheuttaa jäännösvärähtelyjä.
Himmennystekniikat: Yksi suosittu himmennystekniikka, pulssi{0}}leveysmodulaatio (PWM), sytyttää ja sammuttaa LEDit nopeasti aiheuttaen välkkymistä.
Piirisuunnittelu: Yhteensopimattomat osat tai huonosti rakennetut piirit voivat tehdä vaihteluista selvempiä.
LED-värähtelyn vaikutukset terveyteen
Välkyntä vaikuttaa terveyteen sekä psykologisella että fysiologisella tavalla. Altistuksen tiheys, intensiteetti, kesto ja henkilökohtainen herkkyys ovat joitain muuttujia, jotka vaikuttavat vakavuusasteeseen.
1. Silmien rasitus ja näköhäiriö
Silmän pupilli- ja verkkokalvosolujen on jatkuvasti mukauduttava välkkymisen vuoksi, mikä aiheuttaa:
Astenopian oireita ovat utuinen näkö, kuivat silmät ja keskittymisvaikeudet.
Päänsärky ja migreeni: vilkkuvassa valossa herkät ihmiset-etenkin migreenistä kärsivät-raportoivat enemmän jaksoja.
2. Vaikutus hermoihin
3–70 Hz:n välkyntä voi aiheuttaa kohtauksia 1:lle 4 000 valoherkkää epilepsiaa sairastavasta ihmisestä.
Kognitiivinen suorituskyky: Tutkimukset osoittavat, että välkkyminen liittyy heikentyneeseen keskittymiseen ja useampaan tehtävävirheeseen. Lighting Research & Technologyn vuonna 2019 tekemän tutkimuksen mukaan osallistujat tekivät 23 % enemmän virheitä vilkkuessaan 100 Hz:llä.
3. Vuorokausirytmin häiriö
Melatoniinin tuotantoa säätelee valo. Jopa korkeilla taajuuksilla välkkyminen voi estää tämän prosessin, mikä voi johtaa:
Unihäiriöihin kuuluvat heikentynyt unen laatu ja viivästynyt unen alkaminen melatoniinitason laskun vuoksi.
Mielialahäiriöt: Kausiluonteinen mielialahäiriö ja masennus liittyvät krooniseen vuorokausihäiriöön.
4. Laajentuneet vaarat
Pitkäaikainen altistuminen voi pahentaa kroonisia sairauksia:
Korkeataajuinen{0}}värinä voi nopeuttaa verkkokalvon rappeutumista eläintutkimusten mukaan.
Krooninen päänsärky: Jatkuvat päänsäryt ovat yleisempiä toimistotyöntekijöiden keskuudessavilkkuvat LEDit.
Flicker-mittarit ja instrumentit
Valaistusinsinöörit käyttävät erikoistyökaluja ja kvantitatiivisia mittauksia arvioidakseen välkkymistä:
1. Tärkeitä mittareita
Prosentin välkyntäkaava on (Amax−Amin)(Amax+Amin) × 100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100 %=Prosenttivärinä
missä suurin ja pienin valoteho on merkitty Amax ja Amin. Huonompi välkkyminen on ilmaistu korkeammilla prosenttiosuuksilla.
Flicker Index laskee valotehon osuuden, joka on normaalia suurempi tai pienempi. Arvot vaihtelevat 0:sta (ei välkkymistä) 1:een (äärimmäinen välkyntä).
Avaintekijä havaittavuuden arvioinnissa on taajuus. Vaikka enimmäkseen havaitsematonta, yli 200 Hz:n välkynnällä voi silti olla fysiologisia vaikutuksia.
2. Mittausvälineet
Välkyntämittarit ovat kädessä pidettäviä instrumentteja, jotka mittaavat taajuutta ja välkyntäprosenttia, kuten PRC LMK-5.
Valon aaltomuotoja voidaan nähdä oskilloskoopeilla, mutta ne tarvitsevat valotunnistimen.
Sovellukset älypuhelimille: "Flicker Tester" ja muut alustavat työkalut tarjoavat helposti saatavilla olevia mutta epätarkkoja arvioita.
3. Ohjeet ja standardit
IEEE 1789-2015: Matalariskisissä sovelluksissa välkyntä tulee pitää alle 8 prosentissa 90 Hz:llä tai 3 prosentissa 1 200 Hz:llä.
ENERGY STAR: Vaatii, että LED-tuotteiden taajuus on vähintään 120 Hz ja välkkyminen enintään 30 %.
LED-valaistuksen välkkymisen esto
1. Suunnittelu- ja suunnitteluratkaisut
Laadukkaat{0}}ohjaimet: Tasaisen tulosteen saamiseksi käytä vakiovirta-ajureita (CCD) PWM:n sijaan.
Täys-aaltotasasuuntaajat vähentävät jäännösaaltoilua muuttamalla vaihtovirran tasaiseksi tasavirraksi.
PWM- ja analogista himmennystä käytetään hybridihimmenyksessä vähentämään välkkymistä heikossa valaistuksessa.
2. Teollisuus- ja sääntelystandardit
IEC TR 61547-1: Asettaa häiriönsietostandardit valaistuslaitteille.
Kalifornian otsikko 24: Vaatii, että kaupallisissa rakenteissa on enintään 30 % välkyntä.
3. Kuluttajien tuntemus
Sertifikaatit: Tarkista, onko IEEE 1789 -yhteensopivuus tai "välkymätön{1}}".
Vältä halpoja LEDejä, koska ne usein vaarantavat kuljettajan laadun.
Testaa ennen ostamista: Tarkista välkkyminen myymälöissä älypuhelinsovelluksilla.
4. Tulevat kehitystyöt
Älykkäiden valaistusjärjestelmien mukautuvat LEDit muokkaavat tehoaan ympäröivän ympäristön mukaan.
Flicker{0}}Free Driver Research: Uusien teknologioiden tavoitteena on päästä eroon välkkymisestä tehokkuutta tinkimättä.
VaikkaLED valaistuson monia etuja, välkkyminen on edelleen vakava ongelma, johon liittyy todellisia terveysriskejä. Vaarat, jotka vaihtelevat lyhytaikaisesta-silmä-ärsytyksestä -pitkäaikaisiin neurologisiin ja vuorokausivaikutuksiin, korostavat tiukkojen mittausohjeiden ja lieventämistekniikoiden tarvetta. Valaistusala voi taata, että LEDit täyttävät lupauksensa turvallisena ja ympäristöystävällisenä vaihtoehtona korostamalla korkealaatuisia-komponentteja, noudattamalla säädöksiä ja rohkaisemalla asiakkaiden koulutusta. Vilkkuminen vähenee edelleen tutkimuksen edistyessä, mikä suojaa sekä ihmisten terveyttä että teknologian kehitystä.
