Eckdaten

Thema des Artikels ist die Einführung von Flicker-Messung und stroboskopischer Sichtbarkeitsmessung (SVM) im Zuge der revidierten Ökodesign-Verordnung für Lichtquellen bis Ende 2019.

Beim Kauf oder der Entwicklung neuer Treiber, Netzteile oder Dimmerelektroniken müssen Ingenieure die Leistungsparameter der LED-Beleuchtung berücksichtigen, einschließlich temporärer Lichtartefakte (TLA), das heißt Flicker- und Stroboskopeffekte. Die Herausforderung in diesem Zusammenhang besteht darin, dass es bisher keine Regelung oder einheitlichen Standard gab, der akzeptable oder minimale Flickerwerte beschreibt. Derzeit arbeitet die Europäische Kommission an der Überarbeitung der Verordnungen über Ökodesign und Energiekennzeichnung für Lichtquellen einschließlich LEDs.

Bild 1: Diagramm des Systems zur Messung des Lichtflickers.

Bild 1: Diagramm des Systems zur Messung des Lichtflickers. GL Optic

Die zukünftige Richtlinie wird voraussichtlich Flicker-Mindestvorschriften beinhalten. Falls diese Änderung bis Ende 2019 eingeführt wird, könnte sie im Jahr 2021 in Kraft treten. Die Mitgliedstaaten und die nationalen Fachverbände der Beleuchtungsbranche diskutieren derzeit über die empfohlenen Grenzwerte und die geeignete Metrik zur Evaluierung des Lichtflickers. Gegenwärtig wird die stroboskopische Sichtbarkeitsmessung (Stroboscopic Visibility Measure, SVM) in der Ökodesign-Verordnung für Lichtquellen von den Mitgliedsstaaten (Regelungsausschuss) mit einem Grenzwert von ≤ 0,4 festgelegt.

Mit der Aufnahme von Flicker-Mindestvorschriften in die europäische Norm wird dieses internationale Rechtsdokument nach California Title 24 das erste sein, das Flickerparameter anerkennt und ein Standardmaß festlegt. Title 24 ist eine Sammlung von Energiestandards, die sich mit der Energieeffizienz von neuen und umgebauten Wohnungen und Geschäftsgebäuden befasst. Seit 1978 sind die Einwohner Kaliforniens verpflichtet, die in Title 24, Part 6, des California Code of Regulations enthaltenen Energieeffizienzstandards einzuhalten. Sollte ein Grenzwert von ≤ 0,4 offiziell verabschiedet werden, könnte dies bedeuten, dass ein Großteil der verfügbaren LED-Netzgeräte nicht der Norm entspricht.

Bevor diese Änderungen in Europa eingeführt werden, empfiehlt es sich, einen genaueren Blick auf die grundlegenden Flickermetriken wie Flickerindex, Flickerprozent und Frequenz zu werfen, um die Messmethoden, die verfügbaren Messgeräte und die vorgeschlagenen Messmethoden zu verdeutlichen. Zudem ist es für alle Lichtprofis wichtig, den Umgang und die Bedeutung der neuen stroboskopischen Sichtbarkeitsmessung zu verstehen, einer von Philips Research entwickelten Metrik. In diesem Artikel werden zudem Details zu Messsystemen vorgestellt und Möglichkeiten zur Verhinderung von Flickereffekten diskutiert.

Lichtflicker in LED-Beleuchtungssystemen

Neben der spektralen Leistungsverteilung des Lichts und dessen Intensität ist der Lichtflicker einer der Faktoren, die den visuellen Komfort am Arbeitsplatz beeinflussen. Lichtflicker ist eine schnelle, periodische Veränderung der Lichtintensität. Unter normalen Bedingungen können die meisten Menschen keinen Flicker von mehr als 80 Hz sehen, was als die untere Grenze der sichtbaren Frequenz gilt.

Langfristiger leichter Flicker kann zu visuellen Beeinträchtigungen bei der Arbeit führen. Es kann Kopfschmerzen, Migräne und epileptische Anfälle verursachen. Im industriellen Umfeld können Unfälle unter Beteiligung von Menschen verursacht werden, da der stroboskopische Effekt durch Lichtflicker zu einer Störung in der Wahrnehmung der Geschwindigkeit von rotierenden Objekten, zum Beispiel Maschinenteilen, führt.

Lichtflicker ist bei Sport- oder bei Konzertveranstaltungen, in deren Kontext qualitativ hochwertige Filmkameras mit der Möglichkeit der schnellen Bildaufnahme (60 Bilder pro Sekunde oder mehr) zum Einsatz kommen, definitiv nicht erwünscht, da der Effekt der Änderung der Lichtintensität sichtbar wird. Das periphere Sehen reagiert empfindlicher auf den Flickereffekt, der beispielsweise zu Konzentrationsstörungen eines Fahrzeugführers und zur Umlenkung der Aufmerksamkeit auf die Lichtquelle führen kann, was die Verkehrssicherheit gefährdet.

Die rasante Entwicklung der Beleuchtungstechnik auf Basis von LEDs hat diese Problematik zunehmend in den Fokus gerückt, da die sehr schnelle Reaktionszeit dieser Art von Halbleiterlichtquellen auf einem Niveau von wenigen oder mehreren Dutzend Nanosekunden liegt. Bei Glühlampen wurde die Reaktionszeit und somit auch die Hertzfrequenz durch die große thermische Trägheit der Faser limitiert. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlicher, dass in LED-Beleuchtungsanlagen Flickern sichtbar wird.

Messsysteme

Photometrische Geräte, bestehend aus einem Hochleistungs-Photodetektionssystem (Photodiode mit Transimpedanzverstärker) und ergänzt durch einen optischen V-Lambdafilter, der es ermöglicht, die Empfindlichkeitskurve des Systems an die Eigenschaften des menschlichen Auges anzugleichen, sollten zur Messung der Flickerparameter der Lichtquelle verwendet werden (Bild 1).

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