Hva er flimmer og hvordan måles det?

Siden ”sparepæren” og LED belysningen kom på markedet, har det vært mye fokus på fargegjengivelse og fargetemperatur i tillegg til energieffektivitet. Ut over dette skal man være oppmerksom på lysets flimmer, – mer presis variasjon i lysintensiteten som en ekstremt belastende miljøparameter.

Bakgrunn

Flimmer effekter oppstår pga. variasjonen i lyskildens forsyningsspenning. Glødepærens glødetråd fungerer ved å oppnå en høy temperatur og dermed ganske enkelt sende ut lys ved å gløde. Selv om den forsynes av 50Hz vekselspenning, som bokstavelig talt slukker pæren 100 ganger i sekundet, er variasjonen i glødetrådens temperatur så tilpasset treg, at det ikke oppstår den store variasjon i lysintensiteten. Flimmereffekten er altså lav og ubetydelig.

LED lyskilden slukker derimot i det mikrosekund spenningen brytes- derfor kan en LED lyskilde ikke forsynes direkte av en vekselspenning da lysintensiteten ville gå fra 100 til 0% hundre ganger i sekundet, med en tydelig stroboskop effekt til følge. LED lyskildens lysintensitet varierer altså øyeblikkelig med spenningen.

DC transformatorer vs. LED drivere

En typisk lavspennings AC/DC transformer leverer ikke en ren DC, men derimot en pulserende AC, hvor halvdelen av sinuskurven vendes fra negativ til positiv, slik at det oppstår en serie AC pulser med samme polaritet, istedenfor skiftevis positiv og negativ puls. Spenningen kan være utjevnet i større eller mindre grad, men variasjonen i spenningen gjør at transformeren ikke er velegnet til LED forsyning.

LED driveren er en DC transformer av høy kvalitet som leverer en tilnærmelsesvis ren DC spenning. Derfor viser erfaringen at retrofit lyskilder (utformet som klassiske lyskilder) dessverre ofte har ekstremt høye Flimmerverdier- og får derfor ikke plass i f.eks. E27 sokkel til kjøleprofil og en driver av høy kvalitet som kan levere en ren DC. LED armaturer med ekstern driver, har sjeldent høye Flimmer verdier. Det finnes selvfølgelig unntagelser.

Men det er verdt å legge merke til at Flimmer effekten kommer fra spenningskilden og ikke fra selve lyskilden.

Fysiologisk påvirkning

Flimmereffekten som utover spesielle tilfeller er usynlig for oss og påvirker direkte vår synssans og kan negativ effekt på vårt sentralnervesystem. Kort sagt kan Flimmer utgjøre en vedvarende, synsbelastende- og helbredsforstyrrende påvirkning av vårt legeme.

Det er ekstremt vanskelig å kvantifisere påvirkningen av Flimmer på mennesker. Påvirkningen varierer fra person til person, i tillegg til alder, supplerende naturlig lysinnfall og mange andre faktorer spiller ind. Men helt sikkert er det at mengden av stress hormon i levende organismer direkte kan måles i sammenheng med Flimmer intensiteten, mens man anslår at ca. 1 ut av 4000 direkte kan få utløst epileptiske anfall av Flimmer i allmennbelysning. Flimmer formodes å kunne føre til bl.a. stress, hovedpine og muskelspenninger.

I landbruket har det gjennom mange år vært fokus på Flimmerfri belysning i kunstig belysning til husdyr hvor man f.eks. hønseavl ved høye Flimmerverdier kan begynne å hakke på hverandre hvis de stresses av Flimmer i belysningen. Her har et økonomisk aspekt ført til forskning og høykvalitets belysning. 

Matematikk- og lovgivningen bak Flimmer

Kort sagt er lovgivningen ikke fulgt med utviklingen. Flimmer måles klassisk i Flimmer%. Senere er Flimmer index kommet til, som gir et mer rettvisende bilde ved komplekse spenningskilder.

Det snakkes om grenseverdier så lave som 8% Flimmer% (ved 50Hz), hvor selv en høykvalitets, retrofit lyskilde lett kan ha verdier så høye som 50%.

I tillegg kommer flere nye konsepter å vinne innpass, Pst (Short time, Flimmer gjennomsnitt over 10 minutter) og Plt (Long time, Flimmer gjennomsnitt over 2 timer), hvor klassisk Flimmer betraktes pr. sinusperiode (20ms), og f.eks. SVM (Stroboscopic visibility measure) som tar høyde for flere parametre i belysningen f.eks. intensitet, modulasjonsdybde, duty cycle, frekvens osv.

Flimmer% 1

Flimmer%

Første standard for Flimmer måling blev introdusert i 1981.

En enkel og forståelig måte å sammenligne forholdet mellom lyskildens høyeste og laveste intensitet

Eksempel 1 1

Eksempel 1

Her vises en lyskilde med en varierende lysintensitet fra 1 (maks verdi A) til 0,47 (minimum verdi B).

Formelen ovenfor gir oss altså en Flimmerverdi på.

Eksempel 2 1

Eksempel 2

På denne figur vises det ekstreme eksempel, hvor lyskilden slukker fullstendig et sted i syklusen, altså en variasjon i lysintensiteten fra 1 til 0 (100% til 0%).

Flimmer index

Som det fremgår av figur 4 er spenningsforsyningen ikke alltid så jevnt fordelt at Flimmer % gir mening. LED drivere (og DC strømforsyninger generelt) lades av en mer eller mindre sinusformet AC spenning, men elektronikken kan dessuten levere sin pulserende DC i en varierende karakteristikk.

Figur 4 1

I tillegg kan duty cycle, selv i en ”pen” firkant kurve variere. Bemerk på at på denne figur er Flimmer% uendret fra lyskilde 1 til lyskilde 2. Selv om duty cycle, altså forholdet mellom varigheten av maks/min intensitet- og dermed lysutbyttet- varierer, er maks/min lysintensitet uendret.

Settes verdier inn i formelen ovenfor for Flimmer% er resultatet dermed uendret mellom de 2 lyskilder. Flimmer index tar på den annen side høyde for dette forhold ved se på integralet (arealet) av lysintensiteten.

Figur 5 illu 1

Hvordan måles Flimmer

Klassisk har måling av mange lystekniske parametre krever større laboratorieutstyr og en del ekspertise, men området er i en rivende utvikling og både Flimmer, fargegjengivelse og mange andre lystekniske parametre kan nå måles med mindre håndholdt utstyr. Bl.a. Flimmer%, Flimmer index, Flimmer SVM, fargegjengivelse - og temperatur i tillegg til mange andre parametre som kan måles og dokumenteres håndholdt og on-site.

Elma Instruments har valgt å fokusere på UPRTek til måling i kampen mot Flimmer og dårlig lys. UPRTek har utover å være en leverandør som raskt er ut med de nyeste normer og målemetoder, i tillegg til å være grundige til løpende å oppdatere firmware slik at deres instrumenter følger med de nyeste funksjoner og standarder, hvilket forøker Flimmermålerens og andre spektrometres levetid vesentlig.

Uprtek 1

Konklusjon

Flimmer er stadig omspunnet med en vis mengde ”mystikk” og det er lang vei før en endelig og dekkende norm er på plass. Det er mange fremmede parametre, påvirkninger og individuelle forskjeller på mennesker som enda ikke er klarlagt - men sikkert er det at Flimmer påvirker kroppen. Gledelig er det at det forskes og settes stadig mer fokus på problemet og at det nå er overkommelig for enhver som jobber med lys at anskaffelse seg et instrument for måling av komplett lyskvalitet.

For ytterligere opplysninger kontakt Elma Instruments på 22 1 042 70 eller gå inn på www.elma-instruments.no 

Elma Instruments bruker cookies for å gi deg den beste service. Hvis du fortsetter å bruke våre tjenester, forutsetter det, at du godkjenner bruken av disse cookies. Les mer om cookies, og beskyttelse av personlige opplysninger her. >>>>
Aksepter