Migotanie (światło)

W przypadku innych zastosowań zobacz Migotanie .

W percepcji wzrokowej migotanie to widoczna dla człowieka zmiana strumienia świetlnego oświetlanej powierzchni lub źródła światła, która może być spowodowana fluktuacjami samego źródła światła lub przyczynami zewnętrznymi, takimi jak gwałtowne wahania napięcia zasilania. zasilania ( migotanie linii zasilającej ) lub niekompatybilność z zewnętrznym ściemniaczem.

Migotanie , zwane także scyntylacją, jest ogólnym terminem określającym zmiany pozornej jasności, koloru lub położenia odległego, świecącego obiektu widzianego przez medium.

Migotanie istnieje dla innych organizmów o różnych progach percepcyjnych.

Światłomierze i czujniki obrazu mogą potencjalnie wykrywać migotanie przy znacznie wyższych pasmach częstotliwości niż ludzkie widzenie. Czasy otwarcia migawki używane w fotografii ruchomej mogą wchodzić w interakcję z migotaniem o wysokiej częstotliwości, tworząc wizualne artefakty na przechwyconych obrazach, które zdradzają migotanie, które w przeciwnym razie nie zostałoby zauważone.

Widmowa czułość ludzkiego oka na migotanie zależy od trybu percepcji wzrokowej. Ze względu na próg fuzji migotania widzenia dołkowego , stabilne widzenie rzadko wykrywa migotanie powyżej 90 Hz, podczas gdy migotanie można dostrzec podczas sakad wzrokowych do lub powyżej 1 kHz.

Migotanie spowodowane czynnikami mechanicznymi, takimi jak częstotliwość linii prądu przemiennego (zwykle 50 lub 60 Hz), będzie miało stabilną strukturę częstotliwości, podczas gdy migotanie wilgotnej lub zepsutej żarówki będzie często miało chaotyczną lub nieregularną strukturę częstotliwości.

Efekty

Różne komitety naukowe oceniły potencjalne aspekty związane ze zdrowiem, wydajnością i bezpieczeństwem wynikające z czasowych modulacji światła ( TLM ), w tym migotania światła. Negatywne skutki migotania obejmują irytację, zmniejszoną wydajność zadań, zmęczenie wzroku, ból głowy i napady padaczkowe u osób wrażliwych na światło. Aspekty widoczności migotania są podane w nocie technicznej CIE ; patrz CIE TN 006:2016. Ogólnie rzecz biorąc, niepożądane efekty w percepcji wzrokowej ludzkiego obserwatora wywołane fluktuacjami natężenia światła nazywane są tymczasowymi artefaktami świetlnymi (TLA).

Przyczyny źródłowe

Światło emitowane przez sprzęt oświetleniowy , taki jak oprawy oświetleniowe i lampy, może różnić się siłą w funkcji czasu, celowo lub nieumyślnie. Zamierzone zmiany światła są stosowane do ostrzegania, sygnalizowania (np. sygnalizacja świetlna , migające sygnały świetlne lotnicze), rozrywki (np. oświetlenie sceniczne ) w celu dostrzeżenia migotania przez ludzi. Ogólnie strumień świetlny sprzętu oświetleniowego może również podlegać niezamierzonym modulacjom poziomu światła ze względu na sam sprzęt oświetleniowy. Wielkość, kształt, okresowość i częstotliwość TLM będą zależeć od wielu czynników, takich jak rodzaj źródła światła, częstotliwość zasilania elektrycznego, technologia sterownika lub statecznika oraz rodzaj zastosowanej technologii regulacji światła (np. modulacja szerokości impulsu) . Jeśli częstotliwość modulacji jest poniżej progu fuzji migotania i jeśli wielkość TLM przekracza pewien poziom, wówczas takie TLM są postrzegane jako migotanie. Te właściwości TLM mogą zmieniać się w czasie ze względu na efekty starzenia . Migotanie mogą również powodować awarie komponentów w sprzęcie oświetleniowym lub zachowanie sprzętu oświetleniowego pod koniec okresu eksploatacji. Ponadto przyczyną migotania są czynniki zewnętrzne, takie jak niekompatybilność ze ściemniaczami lub występowanie wahań napięcia w sieci zasilającej ( migotanie linii zasilającej ).

Migotanie można również dostrzec w naturalnie modulowanych źródłach światła, takich jak światło świecy lub oświetlona słońcem tafla wody, lub można go doświadczyć podczas jazdy wzdłuż rzędu drzew oświetlonych słońcem. TLM i wynikające z nich migotanie można zaobserwować również podczas jazdy z określoną prędkością po ulicy lub w tunelu oświetlonym przez urządzenia oświetleniowe rozmieszczone w regularnych odstępach.

Widoczność

Czasowe modulacje światła stają się widoczne, jeśli częstotliwość modulacji jest poniżej progu fuzji migotania i jeśli wielkość TLM przekracza określony poziom.

Istnieje znacznie więcej czynników, które określają widoczność TLM jako migotania:

  • Właściwości kształtu fali świetlnej (np. impuls sinusoidalny, prostokątny i jego współczynnik wypełnienia); patrz rysunek 1;
  • Średni poziom światła źródła światła i jego kontrast z poziomem oświetlenia tła w otoczeniu;
  • Kąt widzenia i zmiany kierunku widzenia obserwatora;
  • Czynniki fizjologiczne, takie jak wiek i zmęczenie.

Wszystkie wielkości wpływające na obserwatora są parametrami stochastycznymi, ponieważ nie wszyscy ludzie postrzegają tę samą falę światła w ten sam sposób. Dlatego percepcja migotania jest zawsze wyrażana z pewnym prawdopodobieństwem. Szczegółowe wyjaśnienia dotyczące widoczności migotania i innych czasowych artefaktów świetlnych podano w CIE TN 006:2016 oraz w nagranym seminarium internetowym „ Czy to wszystko tylko migotanie? ”.

Obiektywna ocena migotania

Miernik migotania światła

Figure 1: Flicker visibility threshold curves for three different types of light modulations (PstLM=1 curves)
Rysunek 1: Krzywe progowe widoczności migotania dla trzech różnych typów modulacji światła; wartości głębokości modulacji w funkcji częstotliwości modulacji, przy której średnio odczuwalne jest migotanie (krzywe P st LM =1)

obiektywnej Pst LM ). oceny migotania, szeroko stosowanej i znormalizowanej przez IEC miary, używany jest krótkoterminowy wskaźnik migotania ( Ta metryka wywodzi się z krótkoterminowej metryki natężenia migotania P st V , która jest stosowana w dziedzinie jakości energii do testowania urządzeń elektrycznych pod kątem ich potencjału powodowania migotania poprzez wahania napięcia w sieci elektrycznej (patrz publikacje IEC IEC 61000-3- 3 i IEC 61000-4-15). Wskaźnik migotania krótkookresowego P st LM jest zaimplementowany w mierniku migotania światła , który przetwarza światło mierzone za pomocą czujnika światła. Miernik migotania światła składa się z czterech bloków przetwarzających, które obejmują filtry ważące w celu uwzględnienia zależności częstotliwości widoczności TLM, a także przetwarzanie statystyczne umożliwiające ocenę a-okresowych TLM. Specyfikacja miernika migotania światła i metoda testowa obiektywnej oceny migotania sprzętu oświetleniowego opublikowana jest w raporcie technicznym IEC IEC TR 61547-1.

Zaleca się obliczenie wartości P st LM na podstawie przebiegu świetlnego zarejestrowanego przez co najmniej trzy minuty. Umożliwia to właściwą ocenę migotania występującego przy niskich częstotliwościach powtarzania. 

UWAGA — Stosowanych jest kilka alternatywnych wskaźników, takich jak głębokość modulacji, procent migotania lub wskaźnik migotania. Żadna z tych metryk nie jest odpowiednia do przewidywania rzeczywistej percepcji człowieka, ponieważ na percepcję człowieka wpływa głębokość modulacji, częstotliwość modulacji, kształt fali i, jeśli ma to zastosowanie, cykl pracy TLM.

Przybornik Matlaba

Zestaw narzędzi Matlab do oceny migotania światła, zawierający funkcję obliczania P st LM i kilka przykładów aplikacji, jest dostępny w Matlab Central za pośrednictwem Mathworks Community.

Kryterium akceptacji

Skala odczuwalności P st LM (i P st V ) jest dobrana tak, że wartość 1,0 odpowiada poziomowi, przy którym 50% badanych ludzi ocenia migotanie jako zauważalne i irytujące (Rysunek 1) .

Figure 1: Generic setup to test lighting equipment for its flicker performance.
Rysunek 2: Ogólna konfiguracja do testowania sprzętu oświetleniowego pod kątem migotania .

Aplikacje testowe i pomiarowe

Obiektywny miernik migotania światła może być stosowany do różnych celów (patrz rysunek 2 i IEC TR 61547-1):

  • Pomiar wewnętrznego efektu migotania sprzętu oświetleniowego, gdy jest on zasilany stabilnym napięciem sieciowym;
  • Badanie odporności urządzeń oświetleniowych na wahania napięcia w sieci AC;
  • Badanie efektu regulacji oświetlenia sprzętu oświetleniowego lub działania zewnętrznego ściemniacza ( kompatybilność ściemniacza ).

Publikacje organizacji opracowujących normy

  1. IEC TR 61457-1:2017: Specyfikacja i metoda weryfikacji migotomierza światła oraz procedura testowa odporności na wahania napięcia i kompatybilności ściemniacza.
  2. NEMA 77-2017: m.in. metody testu migotania i wytyczne dotyczące kryteriów akceptacji.

Wentylatory sufitowe i turbiny wiatrowe

Inne przykłady migotania światła mogą czasami być związane z wentylatorami sufitowymi lub turbinami wiatrowymi. Dzieje się tak, gdy obracająca się łopatka stale blokuje źródło światła (np. oświetlenie sufitowe lub słońce), powodując wizualne migotanie.

Zobacz też

  1. ^ Wilkins, Arnold J (27 lipca 2017). „Naukowy powód, dla którego nie lubisz żarówek LED — i prosty sposób ich naprawy” . theconversation.com . Rozmowa . Źródło 3 sierpnia 2021 r .
  2. ^ IEEE Std 1789:2015, IEEE Zalecane praktyki dotyczące modulowania prądu w diodach LED o wysokiej jasności w celu ograniczenia zagrożeń dla zdrowia widzów ( link ).
  3. ^   SCENIHR (Komitet Naukowy ds. Pojawiających się i Nowo Rozpoznanych Zagrożeń dla Zdrowia), Skutki zdrowotne sztucznego światła , 19 marca 2012 r. ( ISBN 978-92-79-26314-9 ).
  4. ^ SCHEER (Komitet Naukowy KE ds. Zdrowia, Środowiska i Pojawiających się Zagrożeń), Opinia końcowa w sprawie potencjalnych zagrożeń dla zdrowia ludzi związanych z diodami elektroluminescencyjnymi (LED) , czerwiec 2018 r. [1]
  5. ^ a b CIE TN 006:2016, Wizualne aspekty systemów oświetlenia z modulacją czasową - definicje i modele pomiarowe ( pdf ).
  6. ^ Problemy z migotaniem lamp fluorescencyjnych pod koniec okresu eksploatacji. Lampa fluorescencyjna #Problemy z migotaniem
  7. ^ R. Cai, badania interakcji migotania i doskonalenie miernika migotania , rozprawa doktorska, Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2009. [2]
  8. ^ Zobacz problemy z migotaniem w tunelu Queensway .
  9. ^ D. Sekulovski, Nagranie webinaru „ Czy to tylko migotanie? ” ( YouTube )
  10. ^ IEC 61000-3-3 (ed. 3.1), Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) - Część 3-3: Ograniczenia - Ograniczenie zmian napięcia, wahań napięcia i migotania w publicznych systemach zasilania niskiego napięcia, dla urządzeń o prądzie znamionowym ≤ 16 A na fazę i nie podlega warunkowemu podłączeniu . [3]
  11. ^ IEC 61000-4-15 (ed. 2), Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) – Część 4-15: Techniki testowania i pomiarów – Miernik migotania – Specyfikacje funkcjonalne i konstrukcyjne . [4]
  12. ^ J. Drápela, J. Šlezingr, Miernik migotania światła - Część I: Projektowanie , Materiały 11. Międzynarodowa Konferencja Naukowa Elektroenergetyka 2010, s. 453. [5]
  13. ^ Lance Frater, Light Flicker and Harmonic Modeling of Electrical Lighting , praca doktorska, University of Canterbury, Christchurch, Nowa Zelandia, 2015. [6]
  14. ^ a b c IEC TR 61547-1 (ed. 3), Sprzęt do celów oświetlenia ogólnego – Wymagania dotyczące odporności EMC – Część 1: Obiektywny miernik migotania światła i metoda testowania odporności na wahania napięcia . [7]
  15. ^ Zestaw narzędzi do oceny migotania światła Matlab Central
  16. ^ NEMA 77-2017: Tymczasowe artefakty świetlne: metody testowe i wytyczne dotyczące kryteriów akceptacji . [8]
  17. Bibliografia   _ Cheung, Toby; Li, Jiayu; Schiavon, Stefano (2020). „Eksperymentalna ocena migotania obrazu spowodowanego przez wentylatory sufitowe” . Budownictwo i Środowisko . 182 : 107060. doi : 10.1016/j.buildenv.2020.107060 . S2CID 225305290 .
  18. Bibliografia    _ Harding, Parmela; Li, Arnold; Wilkins, Stefano (2008). „Turbiny wiatrowe, migotanie i padaczka światłoczuła: Charakteryzowanie błysków, które mogą wywoływać napady padaczkowe i optymalizacja wytycznych, aby im zapobiegać” . padaczka . 46 (6): 1095–1098. doi : 10.1111/j.1528-1167.2008.01563.x . PMID 18397297 . S2CID 16197834 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Flicker_(light)&oldid=1094131219 ”