Blikání (světlo) - Flicker (light)

Další použití najdete v části Flicker .

Ve vizuálním vnímání je blikání viditelná změna světelného toku osvětleného povrchu nebo světelného zdroje viditelná pro člověka, což může být způsobeno kolísáním samotného světelného zdroje nebo vnějšími příčinami, například rychlými výkyvy napětí napájení ( blikání napájecího vedení ) nebo nekompatibilita s externím stmívačem.

Twinkling , také nazývaný scintilace, je obecný termín pro variace zjevného jasu, barvy nebo polohy vzdáleného světelného objektu pozorovaného médiem.

Blikání existuje pro jiné organismy s různými prahy vnímání.

Světelné měřiče a obrazové senzory mohou potenciálně detekovat blikání v mnohem vyšších frekvenčních pásmech než lidské vidění. Rychlost závěrky používaná v pohybové fotografii může interagovat s vysokofrekvenčním blikáním a vytvářet vizuální artefakty v zachycených snímcích, které prozrazují blikání, které by jinak nebylo zaznamenáno.

Spektrální citlivost lidského oka na blikání závisí na způsobu vizuálního vnímání. Vzhledem k prahu blikání fúze z foveal vidění , stabilní vidění jen zřídka detekovat blikání vyšší než 90 Hz, zatímco blikání lze vnímat při vizuální saccades až do nebo za 1 kHz.

Blikání v důsledku mechanických faktorů, jako je frekvence střídavého proudu (typicky 50 nebo 60 Hz), bude mít stabilní frekvenční strukturu, zatímco blikání vlhké nebo vadné žárovky bude mít často chaotickou nebo nepravidelnou frekvenční strukturu.

Efekty

Různé vědecké výbory posoudily potenciální aspekty související se zdravím, výkonem a bezpečností vyplývající z časových modulací světla ( TLM ) včetně blikání světla. K nežádoucím účinkům blikání patří mrzutost, snížené plnění úkolů, zraková únava, bolest hlavy a epileptický záchvat fotocitlivými osobami. Aspekty viditelnosti blikání jsou uvedeny v technické poznámce CIE ; viz CIE TN 006: 2016. Obecně lze říci, že nežádoucí efekty ve vizuálním vnímání lidského pozorovatele vyvolané fluktuacemi intenzity světla se nazývají časové světelné artefakty ] (TLA).

Kořenové příčiny

Síla světla vyzařovaného osvětlovacími zařízeními, jako jsou svítidla a žárovky, se může lišit v závislosti na čase, ať už úmyslně nebo neúmyslně. Úmyslné světelné variace se používají pro varování, signalizaci (např. Signalizace na semaforu , blikající letecké světelné signály), zábavu (jako jevištní osvětlení ) s cílem, aby lidé vnímali blikání. Obecně může mít světelný výkon osvětlovacího zařízení také neúmyslné modulace úrovně světla v důsledku samotného osvětlovacího zařízení. Velikost, tvar, periodicita a frekvence TLM budou záviset na mnoha faktorech, jako je typ světelného zdroje, frekvence napájecího zdroje, technologie budiče nebo předřadníku a typ použité technologie regulace světla (např. Modulace šířky pulzu) . Pokud je modulační frekvence pod prahem fusion fusion a pokud velikost TLM překročí určitou úroveň, pak jsou takové TLM vnímány jako blikání. Tyto vlastnosti TLM se mohou v průběhu času měnit v důsledku účinků stárnutí . Porucha součásti v osvětlovacím zařízení nebo chování konce životnosti osvětlovacího zařízení může také způsobit blikání. Kromě toho jsou vnějšími faktory, jako je nekompatibilita se stmívači nebo přítomnost kolísání napájecího napětí ( blikání napájecího vedení ), hlavní příčinou blikání.

Blikání lze vnímat také z přirozeně modulovaných světelných zdrojů, jako je světlo svíčky nebo sluneční hladina, nebo jej lze zažít při jízdě podél řady stromů osvětlených sluncem. TLM a výsledné blikání lze vidět také při jízdě určitou rychlostí po ulici nebo tunelem osvětleným osvětlovacím zařízením umístěným s pravidelným rozestupem.

Viditelnost

Dočasné světelné modulace se stanou viditelnými, pokud je modulační frekvence pod prahem fúze a pokud velikost TLM překročí určité úrovně.

Existuje mnohem více faktorů, které určují viditelnost TLM jako blikání:

  • Tvarové vlastnosti světelného průběhu (např. Sinusový, obdélníkový puls a jeho pracovní cyklus); viz obrázek 1;
  • Průměrná úroveň světla zdroje světla a jeho kontrast s úrovní osvětlení pozadí v prostředí;
  • Pozorovací úhel a změny směru pohledu pozorovatelem;
  • Psychologické faktory, jako je věk a únava.

Všechny vlivové veličiny související s pozorovatelem jsou stochastické parametry, protože ne všichni lidé vnímají stejné vlnění světla stejným způsobem. Proto je vnímání blikání vždy vyjádřeno s určitou pravděpodobností. Podrobná vysvětlení viditelnosti blikání a dalších artefaktů dočasného světla jsou uvedena v CIE TN 006: 2016 a v nahraném webináři „ Je to všechno jen blikání? “.

Objektivní posouzení blikání

Světelný flickermetr

Obrázek 1: Prahové křivky viditelnosti blikání pro tři různé typy modulace světla (PstLM = 1 křivky)
Obrázek 1: Prahové křivky viditelnosti blikání pro tři různé typy modulace světla; hodnoty hloubky modulace jako funkce modulační frekvence, při které je blikání v průměru vnímatelné (P st LM = 1 křivky)

Pro objektivní hodnocení blikání, široce používaná a IEC -standardizovaná metrika, se používá indikátor krátkodobého blikání ( P st LM ). Tato metrika je odvozena z krátkodobé metriky závažnosti blikání P st V, která se používá v doméně kvality energie pro testování jejich potenciálu způsobovat blikání kolísáním napětí v elektrické síti (viz publikace IEC IEC 61000-3- 3 a IEC 61000-4-15). Indikátor krátkodobého blikání P st LM je implementován ve světelném flickermetru, který zpracovává světlo měřené pomocí světelného senzoru. Světelný flickermetr se skládá ze čtyř procesorových bloků, které obsahují váhové filtry, které zohledňují frekvenční závislost viditelnosti TLM, a také statistické zpracování, které umožňuje vyhodnocování a-periodických TLM. Specifikace světelného flickermetru a zkušební metoda pro objektivní hodnocení blikání osvětlovacích zařízení je zveřejněna v technické zprávě IEC IEC TR 61547-1.

Doporučuje se vypočítat hodnotu P st LM pomocí světelného průběhu zaznamenaného po dobu nejméně tří minut. To umožňuje správné vyhodnocení blikání, ke kterému dochází při nízkých frekvencích opakování. 

NOTE - Several alternative metrics such as Modulation Depth, Flicker Percentage or Flicker Index are being applied. None of these metrics are suitable to predict actual human perception because human perception is impacted by modulation depth, modulation frequency, wave shape and if applicable the duty cycle of the TLM.

Sada nástrojů Matlab

Sada nástrojů pro posuzování mihotání světla Matlab obsahující funkci pro výpočet P st LM a některé příklady aplikací jsou k dispozici na Matlab Central prostřednictvím komunity Mathworks.

Kritérium přijetí

Zřetelnost stupnice z P st LM (a P st V ) je zvolen tak, že hodnota 1,0 odpovídá na úroveň, při které je 50% lidských testovaných osob posoudit blikání být jak nápadný a dráždivý (obrázek 1).

Obrázek 1: Obecné nastavení pro testování výkonu světelného zařízení pro blikání.
Obrázek 2: Obecné nastavení pro testování výkonu světelného zařízení u jeho blikání .

Testovací a měřicí aplikace

Objektivní flickermetr lze použít pro různé účely (viz obrázek 2 a IEC TR 61547-1):

  • Měření skutečného výkonu blikání osvětlovacích zařízení při napájení stabilním síťovým napětím;
  • Testování odolnosti osvětlovacího zařízení proti poruchám kolísání napětí v síti střídavého proudu;
  • Testování vlivu regulace světla osvětlovacího zařízení nebo vlivu externího stmívače ( kompatibilita stmívače ).

Publikace organizací pro rozvoj standardů

  1. IEC TR 61457-1: 2017: Specifikace a metoda ověření flickermetru světla a zkušební postup pro odolnost proti kolísání napětí a kompatibilitu stmívače.
  2. NEMA 77-2017: mimo jiné metody testování blikání a pokyny pro kritéria přijatelnosti.

Viz také

Reference

  1. ^ Wilkins, Arnold J (27. července 2017). „Vědecký důvod, proč nemáte rádi LED žárovky - a jednoduchý způsob, jak je opravit“ . theconversation.com . Konverzace . Citováno 3. srpna 2021 .
  2. ^ IEEE Std 1789: 2015, IEEE Doporučené postupy pro modulaci proudu v LED s vysokým jasem pro zmírnění zdravotních rizik pro diváky ( odkaz ).
  3. ^ SCENIHR (Vědecký výbor pro vznikající a nově identifikovaná zdravotní rizika), Účinky umělého světla na zdraví , 19. března 2012 ( ISBN  978-92-79-26314-9 ).
  4. ^ SCHEER (Vědecký výbor ES pro zdraví, životní prostředí a nově se objevující rizika), konečné stanovisko k potenciálním rizikům světelných diod (LED) pro lidské zdraví , červen 2018. [1]
  5. ^ a b CIE TN 006: 2016, Vizuální aspekty časově modulovaných osvětlovacích systémů-definice a modely měření ( pdf ).
  6. ^ Problémy s blikáním na konci životnosti zářivky. Zářivka#Problémy s blikáním
  7. ^ R. Cai, Flicker interakční studie a zlepšení flickermetru , disertační práce, Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2009. [2]
  8. ^ Viz problémy s blikáním v tunelu Queensway .
  9. ^ D. Sekulovski, Záznam webináře „ Je to všechno jen blikání? ”( YouTube )
  10. ^ IEC 61000-3-3 (ed. 3.1), Elektromagnetická kompatibilita (EMC)-Část 3-3: Meze-Omezení změn napětí, kolísání napětí a blikání ve veřejných nízkonapěťových napájecích systémech, pro zařízení se jmenovitým proudem ≤ 16 A na fázi a nepodléhá podmíněnému připojení . [3]
  11. ^ IEC 61000-4-15 (ed. 2), Elektromagnetická kompatibilita (EMC)-Část 4-15: Techniky zkoušení a měření-Flickermeter-Funkční a konstrukční specifikace . [4]
  12. ^ J. Drápela, J. Šlezingr, A light-flickermeter-Part I: Design , Proceedings 11. mezinárodní vědecká konference Electric Power Engineering 2010, s. 453. [5]
  13. ^ Lance Frater, blikání světla a harmonické modelování elektrického osvětlení , disertační práce, University of Canterbury, Christchurch, Nový Zéland, 2015. [6]
  14. ^ a b c IEC TR 61547-1 (ed. 3), Zařízení pro obecné osvětlovací účely-Požadavky na odolnost EMC-Část 1: Objektivní metoda testování odolnosti proti blikání světla a kolísání napětí . [7]
  15. ^ Sada nástrojů pro hodnocení lehkého blikání Matlab Central
  16. ^ NEMA 77-2017: Dočasné světelné artefakty: testovací metody a pokyny pro přijímací kritéria . [8]