Енергийната ефективност, издръжливостта и адаптивността на -диода, излъчващ светлина(LED) светлининапълно преобразиха сектора на осветлението. Въпреки това се появиха опасения относно възможните ефекти върху здравето на светодиодите, тъй като те замениха конвенционалните лампи с нажежаема жичка и флуоресцентни лампи. Трептенето-внезапна, повтаряща се промяна в излъчването на светлина-е важен проблем. Светодиодното трептене не е изключително за тях, но в някои ситуации начинът, по който са направени и функционират, може да го влоши. Тази статия разглежда отрицателните последици за здравето от трептенето в LED осветлението, как се измерва и как да се намалят отрицателните му въздействия.
Разбиране на трептенето на LED осветлението
Трептене: Какво е това?
Терминът "трептене" описва постепенната промяна в интензитета на светлината. Това е резултат от бързото превключване на електрическия ток, който захранва диода в светодиодите. Светодиодите се включват и изключват относително моментално, което прави трептенето по-забележимо, ако не се контролира. Това е в контраст с лампите с нажежаема жичка, които задържат топлина и светят между циклите.
Видове трептене
Видимо трептене: Вариации, които се виждат с невъоръжено око, обикновено възникващи при честоти, по-ниски от 80 Hz.
По-високо{0}}честотната модулация (над 80 Hz), която може да има въздействие върху здравето, дори и да е незабележима, е известна като „невидимо трептене“.
Причини за трептене на LED
Проблеми със захранването: Неефективното преобразуване на променлив ток (AC) в постоянен ток (DC) от евтини LED драйвери може да доведе до остатъчни трептения.
Техники за затъмняване: Една популярна техника за затъмняване, широчинно-импулсна модулация (PWM), бързо включва и изключва светодиодите, създавайки трептене.
Дизайн на веригата: Несъвместимите части или лошо конструираните вериги могат да направят вариациите по-изразени.
Ефекти от трептенето на LED върху здравето
Трептенето засяга здравето по начини, които са както психологически, така и физиологични. Честота, интензивност, продължителност на експозиция и лична чувствителност са някои от променливите, които влияят на тежестта.
1. Напрежение на очите и зрителен дистрес
Зеницата и клетките на ретината на окото трябва непрекъснато да се адаптират поради трептене, което причинява:
Симптомите на астенопия включват замъглено зрение, сухи очи и проблеми с фокусирането.
Главоболие и мигрена: При мигаща светлина чувствителните хора-особено тези, които страдат от мигрена-съобщават за повече епизоди.
2. Въздействие върху нервите
Трептенето между 3 и 70 Hz може да причини гърчове при 1 на 4000 души с фоточувствителна епилепсия.
Когнитивна ефективност: Изследванията показват, че трептенето е свързано с намален фокус и повече грешки при задачите. Според проучване от 2019 г. на Lighting Research & Technology участниците са направили 23% повече грешки, докато трептят при 100 Hz.
3. Нарушаване на циркадния ритъм
Генерирането на мелатонин се регулира от светлина. Дори при високи честоти трептенето може да попречи на този процес, което може да доведе до:
Нарушенията на съня включват намалено качество на съня и забавено начало на съня поради потиснати нива на мелатонин.
Нарушения на настроението: Сезонното афективно разстройство и депресията са свързани с хронични циркадни смущения.
4. Разширени опасности
Хроничните състояния могат да се обострят при продължителна експозиция:
Високо{0}}честотното трептене може да ускори дегенерацията на ретината, според изследване върху животни.
Хронично главоболие: Упоритите главоболия са по-чести сред офис работниците, изложени намигащи светодиоди.
Показатели и инструменти за трептене
Инженерите по осветление използват специализирани инструменти и количествени измервания, за да оценят трептенето:
1. Важни показатели
Формулата за процент трептене е (Amax−Amin)(Amax+Amin)×100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100%=процент трептене
където най-високата и минималната светлинна мощност са обозначени с Amax и Amin. По-лошото трептене се обозначава с по-високи проценти.
Индексът на трептене изчислява съотношението на светлинния поток, който е над или под нормалното. От 0 (без трептене) до 1 (екстремно трептене), стойностите варират.
Ключов фактор при оценката на възприемаемостта е честотата. Въпреки че в повечето случаи е неоткриваемо, трептенето над 200 Hz все пак може да има физиологично въздействие.
2. Измервателни уреди
Измервателите на трептене са ръчни инструменти, които измерват честотата и процента на трептене, като например PRC LMK-5.
Светлинните вълни могат да се видят с помощта на осцилоскопи, но те се нуждаят от фотодетектор.
Приложения за смартфони: "Flicker Tester" и други предварителни инструменти предоставят лесно достъпни, но неточни оценки.
3. Насоки и стандарти
IEEE 1789-2015: За приложения с нисък риск, трептенето трябва да се поддържа под 8% при 90 Hz или 3% при 1200 Hz.
ENERGY STAR: Изисква LED продуктите да имат честота най-малко 120 Hz и трептене не повече от 30%.
Намаляване на трептенето на LED осветление
1. Дизайнерски и инженерни решения
Високо{0}}качествени драйвери: За постоянен изход използвайте драйвери с постоянен ток (CCD) вместо ШИМ.
Пълно{0}}вълновите токоизправители намаляват остатъчната пулсация, като преобразуват AC в плавен DC.
ШИМ и аналоговото затъмняване се използват при хибридно затъмняване, за да се намали трептенето при ниски нива на светлина.
2. Индустриални и регулаторни стандарти
IEC TR 61547-1: Установява стандарти за устойчивост на осветителни апарати.
Заглавие 24 в Калифорния: Изисква търговските структури да имат по-малко или равно на 30% трептене.
3. Познаване на потребителите
Сертификати: Проверете за съответствие с IEEE 1789 или маркировки за „-без трептене“.
Избягвайте евтините светодиоди, тъй като те често правят компромис с качеството на драйвера.
Тествайте преди покупка: Проверете трептенето в магазините с приложения за смартфони.
4. Предстоящи развития
Адаптивните светодиоди в интелигентните осветителни системи променят мощността си според околната среда.
Flicker-Free Driver Research: Целта на нововъзникващите технологии е да се отърват от трептенето, без да се прави компромис с ефективността.
Въпреки чеLED осветлениеима много предимства, трептенето все още е сериозен проблем с реални рискове за здравето. Опасностите, които варират от краткосрочно-дразнение на очите до дългосрочни- неврологични и циркадни въздействия, подчертават необходимостта от стриктни насоки за измерване и техники за смекчаване. Секторът на осветлението може да гарантира, че светодиодите отговарят на обещанието си като сигурна, екологична опция чрез наблягане на високо-качествени компоненти, спазване на разпоредбите и насърчаване на обучението на клиентите. Трептенето ще бъде допълнително намалено с напредъка на научните изследвания, защитавайки както човешкото здраве, така и технологичния напредък.
