L'efficienza energetica, la durata e l'adattabilità dei diodi a emissione di luce-(LED) lucihanno completamente trasformato il settore dell’illuminazione. Tuttavia, sono emerse preoccupazioni riguardo ai possibili effetti sulla salute dei LED poiché sostituiscono le tradizionali lampade a incandescenza e fluorescenti. Lo sfarfallio-una variazione improvvisa e ricorrente nell'emissione luminosa-è un problema importante. Lo sfarfallio dei LED non è una loro esclusiva, ma in alcune situazioni il modo in cui sono realizzati e il loro funzionamento potrebbero peggiorare la situazione. Questo articolo esamina le implicazioni negative sulla salute dello sfarfallio nell'illuminazione a LED, come viene misurato e come ridurne gli impatti negativi.
Comprendere lo sfarfallio dell'illuminazione a LED
Sfarfallio: cos'è?
Il termine "sfarfallio" descrive il cambiamento graduale dell'intensità della luce. È il risultato della rapida commutazione della corrente elettrica che alimenta il diodo nei LED. I LED si accendono e si spengono in modo relativamente istantaneo, il che rende lo sfarfallio più evidente se non controllato. Ciò è in contrasto con le luci a incandescenza, che trattengono il calore e si illuminano tra un ciclo e l'altro.
Tipi di sfarfallio
Flicker visibile: variazioni visibili ad occhio nudo, che di solito si verificano a frequenze inferiori a 80 Hz.
Una modulazione di frequenza-più alta (oltre 80 Hz) che può avere un impatto sulla salute anche se è impercettibile è nota come "sfarfallio invisibile".
Motivi dello sfarfallio del LED
Problemi con l'alimentazione: una conversione inefficiente della corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) da parte di driver LED economici può provocare oscillazioni residue.
Tecniche di regolazione: una tecnica di regolazione molto diffusa, la modulazione di larghezza di impulso-(PWM), accende e spegne rapidamente i LED, creando sfarfallio.
Progettazione del circuito: parti incompatibili o circuiti mal costruiti possono rendere le variazioni più pronunciate.
Effetti dello sfarfallio del LED sulla salute
Lo sfarfallio influisce sulla salute in modi sia psicologici che fisiologici. Frequenza, intensità, durata dell'esposizione e sensibilità personale sono alcune delle variabili che influenzano la gravità.
1. Affaticamento degli occhi e disagio visivo
La pupilla e le cellule della retina dell'occhio devono adattarsi continuamente a causa dello sfarfallio, che provoca:
I sintomi dell'astenopia comprendono visione offuscata, secchezza degli occhi e difficoltà di messa a fuoco.
Mal di testa ed emicrania: sotto la luce lampeggiante, le persone sensibili-soprattutto quelle che soffrono di emicrania-riportano più episodi.
2. Impatto sui nervi
Lo sfarfallio tra 3 e 70 Hz può causare convulsioni in 1 persona su 4.000 con epilessia fotosensibile.
Prestazioni cognitive: la ricerca indica che lo sfarfallio è associato a una diminuzione della concentrazione e a più errori nelle attività. Secondo una ricerca del 2019 condotta da Lighting Research & Technology, i partecipanti hanno commesso il 23% in più di errori durante lo sfarfallio a 100 Hz.
3. Interruzione del ritmo circadiano
La generazione di melatonina è regolata dalla luce. Anche alle alte frequenze lo sfarfallio può ostacolare questo processo, il che potrebbe provocare:
I disturbi del sonno comprendono una ridotta qualità del sonno e un inizio ritardato del sonno a causa della soppressione dei livelli di melatonina.
Disturbi dell'umore: il disturbo affettivo stagionale e la depressione sono associati a disturbi circadiani cronici.
4. Pericoli estesi
Le condizioni croniche possono essere esacerbate dall'esposizione prolungata:
Secondo una ricerca sugli animali, lo sfarfallio ad alta-frequenza può accelerare la degenerazione della retina.
Mal di testa cronico: il mal di testa persistente è più comune tra gli impiegati espostiLED lampeggianti.
Metriche e strumenti dello sfarfallio
Gli ingegneri dell'illuminazione utilizzano strumenti specializzati e misurazioni quantitative per valutare lo sfarfallio:
1. Metriche importanti
La formula per lo sfarfallio percentuale è (Amax−Amin)(Amax+Amin)×100%.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100%=percentuale sfarfallio
dove le emissioni luminose massima e minima sono indicate con Amax e Amin. Lo sfarfallio peggiore è indicato da percentuali più alte.
L'indice di sfarfallio calcola la percentuale di emissione luminosa superiore o inferiore al normale. Da 0 (nessuno sfarfallio) a 1 (sfarfallio estremo), i valori variano.
Un fattore chiave nella valutazione della percettibilità è la frequenza. Anche se per lo più non rilevabile, lo sfarfallio sopra i 200 Hz può comunque avere impatti fisiologici.
2. Strumenti di misura
I misuratori di sfarfallio sono strumenti portatili che misurano la frequenza e la percentuale di sfarfallio, come il PRC LMK-5.
Le forme d'onda della luce possono essere viste utilizzando gli oscilloscopi, ma necessitano di un fotorivelatore.
App per smartphone: "Flicker Tester" e altri strumenti preliminari forniscono valutazioni facilmente disponibili ma imprecise.
3. Linee guida e standard
IEEE 1789-2015: per le applicazioni a basso rischio, lo sfarfallio deve essere mantenuto al di sotto dell'8% a 90 Hz o del 3% a 1.200 Hz.
ENERGY STAR: richiede che i prodotti LED abbiano una frequenza di almeno 120 Hz e uno sfarfallio non superiore al 30%.
Mitigazione dello sfarfallio dell'illuminazione a LED
1. Soluzioni di progettazione e ingegneria
Driver di alta-qualità: per un output costante, utilizza driver a corrente costante (CCD) anziché PWM.
I raddrizzatori-a onda intera riducono l'ondulazione residua convertendo la corrente alternata in corrente continua uniforme.
PWM e dimmer analogico vengono utilizzati nel dimming ibrido per ridurre lo sfarfallio a bassi livelli di illuminazione.
2. Standard di settore e normativi
IEC TR 61547-1: stabilisce gli standard di immunità per gli apparecchi di illuminazione.
Titolo California 24: richiede che le strutture commerciali abbiano uno sfarfallio inferiore o uguale al 30%.
3. Conoscenza dei consumatori
Certificazioni: verifica la conformità IEEE 1789 o i marchi "flicker-free".
Evita i LED economici poiché spesso compromettono la qualità del driver.
Prova prima dell'acquisto: verifica lo sfarfallio nei negozi con applicazioni per smartphone.
4. Prossimi sviluppi
I LED adattivi nei sistemi di illuminazione intelligente modificano la loro potenza in base all'ambiente circostante.
Sfarfallio-Ricerca sui driver gratuiti: l'obiettivo delle tecnologie emergenti è eliminare lo sfarfallio senza comprometterne l'efficacia.
NonostanteIlluminazione a LEDha molti vantaggi, lo sfarfallio è ancora un problema serio con rischi reali per la salute. I rischi, che vanno dall'irritazione oculare a breve-termine agli impatti neurologici e circadiani a lungo-termine, evidenziano la necessità di linee guida di misurazione e tecniche di mitigazione rigorose. Il settore dell'illuminazione può garantire che i LED mantengano le promesse di un'opzione sicura e rispettosa dell'ambiente enfatizzando componenti di alta-qualità, rispettando le normative e incoraggiando l'educazione dei clienti. Lo sfarfallio sarà ulteriormente ridotto man mano che la ricerca avanza, proteggendo sia la salute umana che il progresso tecnologico.
