Vad är flicker och hur mäts det?

Sedan ”energilampan”, och sedan LED-belysningen, gick sitt segertåg världen över, har det varit mycket fokus på färgåtergivning och färgtemperatur, samt självklart energieffektivitet. Men utöver det skall man vara uppmärksam på flicker, alltså ljusets flimmer – mer exakt variation i ljusintensiteten som en extremt belastande miljöparameter.

Bakgrund

Flickereffekter uppstår pga. variationen i ljuskällans matningsspänning. Glödlampans glödtråd fungerar genom att uppnå en hög temperatur och därmed, ganska enkelt, utsända ljus genom att glöda. Även om den matas av 50Hz växelspänning, som bokstavligen släcker lampan 100 gånger i sekunden, är variationen i glödtrådens temperatur så pass trög, att det inte uppstår den stora variationen i ljusintensiteten- flickereffekten är alltså låg och obetydlig.

LED-ljuskällan släcker däremot i den mikrosekund spänningen bryts- därför kan en LED-ljuskälla inte matas direkt från en växelspänning, då ljusintensiteten skulle gå från 100 till 0% hundra gånger i sekunden, med en tydlig stroboskopeffekt som följd. LED-ljuskällans ljusintensitet varierar alltså ögonblickligen med spänningen.

DC-transformatorer vs. LED-drivers

En typisk lågspännings AC/DC transformator levererar inte en ren DC, men däremot en pulserande AC, där halvdelen av sinuskurvan, bildligt talat, vänds från negativ till positiv, så at det uppstår en serie AC-pulser med samma polaritet, istället för växlande positiv och negativ puls. Spänningen kan vara utjämnad i större eller mindre grad, men variationen i spänningen gör att transformatorn inte är anpassad till LED-matning.

LED-drivern är en DC-transformator av hög kvalitet, som levererar en i det närmaste ren DC-spänning. Det kostar pengar att göra smått och kräver plats att göra billigt. Därför visar erfarenheten att retrofit-ljuskällor (utformade som klassiska ljuskällor) dessvärre ofta har extremt höga flickervärden- det är helt enkelt inte plats i t.ex. E27-sockeln till kylprofil och en driver av hög kvalitet som kan leverera en ren DC. LED-armaturer med extern driver, eller bara gott om plats till en fysiskt stor driver, lider däremot sällan av höga flickervärden. Det är dock ett påstående som skall tas med en nypa salt, då det självklart finns undantag.

Men det är värt att lägga märke till att flickereffekten kommer från spänningskällan och inte från själva ljuskällan.

Fysiologisk påverkan

Flickereffekten, som utöver speciella fall är osynlig för oss, påverkar direkt vårt synsinne där den ”bankar loss” på vårt centrala nervsystem som blir överbelastat med potentiellt skadlig påverkan som följd. Kort sagt kan flicker utgöra en varaktig, synbelastande- och hälsoförstörande påverkan på vår kropp.

Det är extremt svårt att kvantifiera påverkningen av flicker på människor. Påverkan varierar från person till person, liksom ålder, ytterligare naturligt ljusinfall och många andra faktorer spelar in. Men helt säkert är det att mängden av stresshormoner i levande organismer direkt kan mätas i sammanhang med flickerintensiteten, medan man beräknar att ca. 1 av 4000 direkt kan få ett epileptiskt anfall utlöst flicker i allmänbelysning. Flicker förmodas kunna leda till bl.a. stress, huvudvärk och muskelspänningar.

I lantbruket har det i många år varit fokus på flickerfri belysning i artificiell belysning för husdjurshållning, där t.ex. hönsuppfödning vid höga flickervärden kan göra att hönsen börjar hacka på varandra, om de stressas av flicker i belysningen. Här har en ekonomisk aspekt fört till forskning och högkvalitetsbelysning. Tyvärr har vi ännu inte kommit dit för människor.

Matematiken- och lagstiftningen - bakom flicker

Kort sagt har lagstiftningen inte följt med utvecklingen. Flicker mäts klassiskt i flicker%. Efterhand har flickerindex kommit till, som ger en mer rättvisande bild när man har komplexa spänningskällor.

Man talar om gränsvärden så låga som 8% flicker% (vid 50Hz), där även en högkvalitets, retrofit ljuskälla lätt kan ha så höga värden som 50%.

Dessutom håller flera nya begrepp på att få fotfäste, Pst (Short time, flicker genomsnitt över 10 minuter) och Plt (Long time, flicker genomsnitt över 2 timmar), där klassisk flicker betraktas per sinusperiod (20ms), samt t.ex. SVM (Stroboscopic visibility measure) som tar höjd för flera parametrar i belysningen som t.ex. intensitet, modulationsdjup, duty cycle, frekvens osv.

Flicker% 1

Flicker%

Första standarden för flickermätning blev introducerad 1981.

Ett enkelt och lättförståeligt sätt att jämföra förhållandet mellan ljuskällans högsta och lägsta intensitet.

Exempel 1 1

Exempel

Här ses en ljuskälla med en varierande ljusintensitet frå 1 (maxvärde A) till 0,47 (minvärde B).

Formeln ger oss alltså ett flickerværdi på.

Exempel 2 1

Exempel 2

I denna figur visas ett extremt exempel, där ljuskällan släcker fullständigt en del av cykeln, alltså en variation i ljusintensiteten från 1 till 0 (100% till 0%).

Flickerindex

Som framgår av figur 4, är spänningsmatningen inte alltid så jämnt fördelad, att flicker % ger mening. LED-drivers (och DC strömförsörjningar generellt) görs av en mer eller mindre sinusformad AC-spänning, men elektroniken kan dessutom leverera sin pulserande DC i en varierande karaktäristik.

Figur 4 1

Dessutom kan duty cycle, även i en ”fin” fyrkantskurva variera. Bemärk på figur 5 att flicker% är oförändrat från ljuskälla 1 till ljuskälla 2. Även om duty cycle, alltså förhållandet mellan varaktigheten, av max/min intensitet- och därmed ljusutbytet - varierar, är max/min ljusintensitet oförändrad.

Sätter man in värden i formeln för Flicker% är resultatet därmed oförändrat mellan de 2 ljuskällorna. Flickerindex tar däremot höjd för detta förhållande genom att titta på integralen (arean) av ljusintensiteten.

Figur 5 illu 1

Hur mäter man flicker?

Klassiskt har mätning av många ljustekniska parametrar krävt större laboratorieutrustning och en del expertis, men området är i en snabb utveckling och både flicker, färgåtergivning och många andra ljustekniska parametrar kan nu mätas med mindre, handhållen utrustning. Bl.a. flicker%, flickerindex, flicker SVM, färgåtergivning- och temperatur samt många andra parametrar, mäts och dokumenteras nu handhållet, på plats, med ett tryck på en knapp.

Elma Instruments har valt att fokusera på UPRTek för mätning i kampen mot flicker och dåligt ljus. UPRTek har, utöver att vara en leverantör som snabbt anpassar sig till de senaste normerna och mätmetoderna, dessutom visat sig vara extremt duktiga på att löpande uppdatera firmware, så att deras instrument har de senaste funktionerna och följer de senaste standarderna, vilket ökar flickermätarens och andra spektrometrars livslängd väsentligt.

Därför kan alla nu, med et instrument som är enkelt att betjäna, avgöra om en belysning är mogen, eller till och med i kritiskt behov av utbyte, för komfort, arbetsmiljö och säkerhet.

Uprtek 1

Konklusion

Flicker är fortfarande omgärdat med en viss mängd ”mystik” och det är lång väg kvar innan en slutgiltig och heltäckande norm är på plats. Det är många främmande parametrar, påverkningar och individuella skillnader på människor som ännu inte är klarlagda - men det är säkert att flicker påverkar kroppen. Det är glädjande att det forskas och sätts ännu mer fokus på problemet och att det nu är överkomligt för alla som arbetar med ljus att skaffa ett instrument för mätning av ljuskvalitet.

För ytterligare information kontakta Elma Instruments på 08-447 57 70 eller se mer på www.elma-instruments.se

Elma Instruments använder cookies för att ge dig bästa möjliga service. Om du fortsätter med att använda våra tjänster, förutsätter det, att du godkänner användningen av dessa cookies. Läs mer om cookies, och skydd av personliga upplysningar här. >>>>
Acceptera