- Onderzoek
- 01/02/2019
Inzicht in stroboscopische zichtbaarheid
Licht dat wordt uitgezonden door led's kan flikkeren of een stroboscopisch effect vertonen, wat kan leiden tot ergernis, vermoeidheid en zelfs hoofdpijn. Onderzoekers van de TU/e en Signify, voorheen Philips Lighting, bepaalden bij welke kenmerken van het licht het menselijk oog deze ongewenste effecten niet meer waarneemt. Het ontwikkelde model biedt fabrikanten de mogelijkheid om tijdens het design van hun ledproducten te testen op deze ongewenste effecten.
De elektriciteit die we in Europa gebruiken is wisselstroom die verandert met 50 cycli per seconde (50 Hertz). Hierop sluiten wij via het stopcontact onze huishoudelijke apparaten, televisies en lampen aan. "Gloeilampen moeten heet worden om licht uit te stralen. Omdat thermische processen nogal traag zijn, kunnen we niet zien dat het licht fluctueert," legt Gosia Perz uit. Ze promoveert op 5 februari op dit onderzoek bij de Human Technology Interaction-groep bij de faculteit Industrial Engineering and Innovation Sciences . "Maar de reactie van led's op de fluctuerende stroom is zeer snel, vrijwel direct. Fluctuerend licht kan in led’s daarom zichtbare bijwerkingen veroorzaken.”
De meeste led’s zijn hierom niet direct op het hoofdnet aangesloten, maar bevatten een stukje elektronica - een driver - die de stroom reguleert die door een led beweegt. Deze driver kan de fluctuaties in de stroom verminderen om zo de zichtbare bijwerkingen te voorkomen. Dit vereist een afweging met andere kenmerken van de driver, zoals kosten, grootte, betrouwbaarheid of efficiëntie. "Daardoor kunnen verschillende ontwerpen van drivers leiden tot verschillende ongewenste effecten in het uitgezonden licht van led's", aldus Perz.
“Wat je niet ziet heeft ook geen invloed op je”
Flikkeringen zijn direct zichtbaar, maar het zogeheten stroboscopisch effect is moeilijker waar te nemen als je niet weet waar je op moet letten. Perz: “Als fluctuerend licht op een bewegend object valt, is het effect zichtbaar als een serie stilstaande beelden. In een extreme vorm wordt deze toepassing gebruikt in discotheken.” Het stroboscopische effect heeft invloed op onze perceptie van de lichtkwaliteit. Het menselijk oog neemt het effect namelijk waar, wat kan leiden tot ergernis, vermoeidheid, maar ook hoofdpijn.
“Het is belangrijk om te bepalen wanneer mensen nog zien dat licht stroboscopisch is. Onderzoek op dit gebied laat namelijk zien dat alleen de zichtbare flikkeringen en het stroboscopisch effect biologische reacties induceert die mogelijk van invloed zijn op je gezondheid. Kortom; wat je niet ziet heeft ook geen invloed op je." Ze voegt hier aan toe: "Fabrikanten willen graag weten wat mensen wel en niet waarnemen, zodat ze weloverwogen keuzes kunnen maken bij het ontwerpen van hun drivers."
Internationale standaard
Perz zocht naar de zogenoemde ‘zichtbaarheidsdrempel’ van specifieke lichtparameters waarbij het stroboscopische effect nét onzichtbaar is voor het menselijk oog. Ze nodigde hiervoor meer dan 200 personen uit in een gesimuleerde kantooromgeving om te kijken naar een zwarte schijf met een witte stip onder een led-lichtbron. De schijf draaide met een constante snelheid van 4 meter per seconde, vergelijkbaar met snelle handgebaren in een kantooromgeving.
Tijdens de experimenten manipuleerde Perz verschillende lichtparameters; de frequentie, de amplitude of de modulatiediepte en de vorm van de golf. De proefpersonen gaven per verandering aan of ze een stroboscopisch effect waarnamen of niet. Onderzoekers aan de Southeast University in China herhaalden de experimenten om culturele verschillen uit te sluiten.
Aan de hand van de gevonden drempelwaarden van elke combinatie van de geteste parameters ontwikkelde Perz een open source model dat de zichtbaarheid van het stroboscopische effect van elke lichtgolf kwantificeert. Led-fabrikanten kunnen dit model gebruiken om hun producten te testen. Perz: "De methode die we hebben ontwikkeld, SVM (stroboscopic visibility measure) genoemd, wordt al door de Internationale Commissie voor Illuminatie aanbevolen om de zichtbaarheid van het stroboscopische effect in algemene verlichtingstoepassingen te kwantificeren. Ik hoop dat dit dé internationale standaard zal worden om de zichtbaarheid van stroboscopisch effect voor led's te beschrijven."
Test je eigen led's op het stroboscopisch effect
Als je weet waar je op moet letten, is het heel eenvoudig om te bepalen of een led een stroboscopisch effect vertoont. Zwaai een pen voor je lamp snel op en neer. Zwaai de pen vervolgens – even snel – voor het raam op en neer. Zie je geen verschil, dan is de driver in je led zo ontworpen dat er geen stroboscopisch effect zichtbaar is. Zie je voor het raam een continue vervaging (ofwel een ‘blurry image’), terwijl je voor de lamp een serie stilstaande beelden ziet, dan heb je het stroboscopische effect gevonden in de driver van je led.
Discussie