Мерцание (свет) - Flicker (light)

Для использования в других целях см. Мерцание.

Мерцание представляет собой непосредственно видимое изменение яркости источника света, которое может быть связано с колебаниями самого источника света или с внешними причинами, такими как быстрые колебания напряжения источника питания (мерцание линии питания ) или несовместимость с внешним диммером.

Эффекты

Различные научные комитеты оценили потенциальные аспекты, связанные со здоровьем, производительностью и безопасностью, в результате временные световые модуляции (TLM) включая легкое мерцание.[1][2][3] Побочные эффекты мерцания включают раздражение, снижение производительности задачи, зрительное утомление, головную боль и эпилептические приступы у светочувствительных людей. Аспекты видимости мерцания приведены в техническом примечании к CIE; см. CIE TN 006: 2016.[4] В общем, нежелательные эффекты в визуальном восприятии человека-наблюдателя, вызванные колебаниями интенсивности света, называются Световые артефакты времени] (TLA).

Коренные причины

Свет излучается освещение такое оборудование, как светильники и лампы, может изменяться по мощности в зависимости от времени, намеренно или непреднамеренно. Преднамеренные вариации света применяются для предупреждения, сигнализации (например, светофор, мигающие авиационные световые сигналы), развлечения (например, сценическое освещение ) с той целью, чтобы люди воспринимали мерцание. Как правило, световой поток осветительного оборудования также может иметь непреднамеренное изменение уровня освещенности за счет самого осветительного оборудования. Величина, форма, периодичность и частота TLM будут зависеть от многих факторов, таких как тип источника света, частота электросети, технология драйвера или балласта и тип применяемой технологии регулирования света (например, широтно-импульсная модуляция). . Если частота модуляции ниже порог слияния мерцания и если величина TLM превышает определенный уровень, то такие TLM воспринимаются как мерцание. Эти свойства TLM могут изменяться со временем из-за эффекты старения. Сбой компонента в осветительном оборудовании или поведение осветительного оборудования в конце срока службы также может вызвать мерцание.[5] Кроме того, внешние факторы, такие как несовместимость с диммерами или наличие колебания сетевого напряжения (мерцание линии питания ) являются первопричинами мерцания.[6]

Мерцание также можно заметить от естественно модулированный свет источники, такие как свет свечи или освещенная солнцем водная поверхность, или это может наблюдаться при движении вдоль ряда деревьев, освещенных солнцем. TLM и возникающее в результате мерцание можно увидеть также при движении с определенной скоростью по улице или через туннель, освещенный осветительным оборудованием, установленным с регулярным интервалом.[7]

Видимость

Временные световые модуляции становятся видимыми, если частота модуляции ниже порог слияния мерцания и если величина TLM превышает определенные уровни.

Есть намного больше факторы, определяющие видимость TLM как мерцание:

  • Свойства формы светового сигнала (например, синусоидальный, прямоугольный импульс и его рабочий цикл); см. рисунок 1;
  • Средний уровень освещенности источника света и его контраст с уровнем фоновой освещенности в окружающей среде;
  • Угол обзора и изменение направления взгляда наблюдателя;
  • Физиологические факторы, такие как возраст и утомляемость.

Все влияющие величины, связанные с наблюдателем, являются стохастическими параметрами, поскольку не все люди воспринимают одну и ту же световую рябь одинаково. Поэтому восприятие мерцания всегда выражено с определенной вероятностью. Подробные объяснения видимости мерцания и прочего временные световые артефакты приведены в CIE TN 006: 2016[4] и в записанном веб-семинаре «Это все просто мерцает?”.[8]

Объективная оценка мерцания

Световой фликерметр

Рисунок 1: Кривые пороговых значений видимости мерцания для трех различных типов световых модуляций (кривые PstLM = 1)
Рисунок 1: Кривые пороговых значений видимости мерцания для трех различных типов световых модуляций; значения глубины модуляции как функции частоты модуляции, при которых мерцание в среднем заметно (PулLM= 1 кривые)

Для объективной оценки мерцания широко применяется и IEC -стандартизированная метрика, индикатор кратковременного мерцания (пулLM) используется. Эта метрика выводится из краткосрочной метрики интенсивности мерцания. пулV что применяется в качество электроэнергии область для тестирования электрического оборудования на их способность вызывать мерцание из-за колебаний напряжения в электрической сети (см. публикации IEC IEC 61000-3-3[9] и IEC 61000-4-15[10]). Индикатор кратковременного мерцания пулLM реализуется в световой фликерметр который обрабатывает свет, измеренный с помощью светового датчика. Световой фликерметр[11][12] состоит из четырех блоков обработки, которые включают взвешивающие фильтры для учета частотной зависимости видимости TLM, а также статистическую обработку, позволяющую оценивать непериодические TLM. Спецификация светового фликерметра и метод испытаний для объективной оценки мерцания осветительного оборудования опубликованы в техническом отчете МЭК IEC TR 61547-1.[13]

Рекомендуется рассчитать значение пулLM с помощью светового сигнала, записанного не менее трех минут. Это позволяет правильно оценить мерцание, возникающее при низких частотах повторения. 

ПРИМЕЧАНИЕ. - Применяются несколько альтернативных показателей, таких как глубина модуляции, процент мерцания или индекс мерцания. Ни один из этих показателей не подходит для прогнозирования реального человеческого восприятия, потому что на человеческое восприятие влияют глубина модуляции, частота модуляции, форма волны и, если применимо, рабочий цикл TLM.

Набор инструментов Matlab

А Matlab Набор инструментов для оценки мерцания света, включая функцию расчета пулLM и некоторые примеры приложений доступны[14] в Matlab Central через сообщество Mathworks.

Критерий приемки

В шкала восприятия из пулLM (и пулV) выбрано таким образом, чтобы значение 1,0 соответствовало уровню, при котором 50% испытуемых-людей оценивают мерцание как заметное и раздражающее (рис. 1).

Рисунок 1: Типовая установка для проверки светового оборудования на его характеристики мерцания.
Фигура 2: Стандартная установка для проверки светового оборудования на его характеристики мерцания.

Приложения для испытаний и измерений

Объективный фликерметр может использоваться для различных целей (см. Рисунок 2 и IEC TR 61547-1.[13]):

  • Измерение собственных характеристик мерцания осветительного оборудования при стабильном сетевом напряжении;
  • Проверка устойчивости осветительного оборудования к колебаниям напряжения в сети переменного тока;
  • Тестирование эффект светового регулирования осветительного оборудования или эффект внешнего диммера (диммер совместимость).

Публикации организаций по разработке стандартов

  1. IEC TR 61457-1: 2017:[13] спецификация светового фликерметра и метод проверки, а также процедура испытаний на устойчивость к колебаниям напряжения и совместимость с диммером.
  2. NEMA 77-2017:[15] Среди прочего, методы тестирования фликера и руководство по критериям приемлемости.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ IEEE Std 1789: 2015, Рекомендуемые IEEE методы модуляции тока в светодиодах высокой яркости для снижения рисков для здоровья зрителей (ссылка на сайт ).
  2. ^ SCENIHR (Научный комитет по возникающим и недавно выявленным рискам для здоровья), Влияние искусственного света на здоровье, 19 марта 2012 г. (ISBN  978-92-79-26314-9).
  3. ^ SCHEER (Научный комитет ЕС по здоровью, окружающей среде и новым рискам), Окончательное заключение о потенциальных рисках для здоровья человека от светоизлучающих диодов (светодиодов), Июнь 2018.[1]
  4. ^ а б CIE TN 006: 2016, Визуальные аспекты систем освещения с временной модуляцией - определения и модели измерения (pdf ).
  5. ^ Проблемы с мерцанием по окончании срока службы люминесцентных ламп.Люминесцентная лампа # Проблемы с мерцанием
  6. ^ Р. Цай, Исследования взаимодействия мерцания и улучшение фликерметра, Докторская диссертация, Эйндховен: Технический университет Эйндховена, 2009.[2]
  7. ^ См. Проблемы с мерцанием в Queensway Tunnel.
  8. ^ Д. Секуловски, Запись вебинара «Это все просто мерцает?” (YouTube )
  9. ^ IEC 61000-3-3 (изд. 3.1), Электромагнитная совместимость (ЭМС) - Часть 3-3: Пределы - Ограничение изменений напряжения, колебаний напряжения и мерцания в общественных низковольтных системах электроснабжения, для оборудования с номинальным током ≤ 16 А на фазу и не подлежащего условному подключению.[3]
  10. ^ IEC 61000-4-15 (изд. 2), Электромагнитная совместимость (ЭМС) - Часть 4-15: Методы испытаний и измерений - Фликерметр - Функциональные и конструктивные характеристики.[4]
  11. ^ Я. Драпела, Я. Шлезингр, Измеритель мерцания света - Часть I: Дизайн, Материалы 11-й Международной научной конференции «Электроэнергетика 2010», с. 453.[5]
  12. ^ Лэнс Брат, Мерцание света и гармоническое моделирование электрического освещенияДокторская диссертация, Кентерберийский университет, Крайстчерч, Новая Зеландия, 2015 г.[6]
  13. ^ а б c IEC TR 61547-1 (изд. 3), Оборудование для общего освещения. Требования к невосприимчивости к ЭМС. Часть 1. Объективный световой фликерметр и метод испытаний на устойчивость к колебаниям напряжения..[7]
  14. ^ Набор инструментов для оценки мерцания света Matlab Central.[8]
  15. ^ NEMA 77-2017: Временные световые артефакты: методы испытаний и руководство по критериям приемлемости.[9]