تموجات السطوع: الحقائق والآليات والمعايير

نبضات التدفق الضوئي لمصادر الضوء محدودة بالمعايير الصحية ، وتنخفض كل عام. ولكن على تموج سطوع الشاشات لا توجد معايير صحية. على الرغم من حقيقة أن الناس ينظرون بالفعل إلى الشاشات والهواتف لفترة أطول من المشاهد غير المتصلة بالإنترنت.


دعونا نرى كيف وماذا يؤثر نبض سطوع المشاهد المرصودة وكيف تنبض مصادر الضوء والشاشات في الواقع.

آلية تأثير نبضات السطوع على صحة الإنسان

تصوير الدماغ لشخص لديه ذروة مميزة عند تكرار الإضاءة النابضة منذ الستينيات تم نشره كدليل على الآثار الضارة لنبضات الضوء على الجهاز العصبي.


على اليسار يوجد التحكم EEG ، على اليمين ، مع ذروة عند تردد 120 هرتز عند تشغيل الإضاءة النابضة بتردد 120 هرتز.

اليوم ، وفقا لعلماء الفيزيولوجيا العصبية ، لا يمكن أن يؤذي فرض إيقاع إضافي عالي التردد على الجهاز العصبي. تظهر الصورة فقط حساسية الجهاز العصبي لنبضات الضوء. تزحف الذروة على EEG مع تكرار تغيير المعلمة البيئية الهامة - أحسنت ، بصحة جيدة!

ومع ذلك ، مع العمل البصري المكثف لفترات طويلة ، فإن نبضات الإضاءة الواضحة ضارة حقًا ، لأنها تتداخل مع حركة النظرة.


النظرة المجمدة عمياء ؛ لنرى ، يحتاج المرء لتحريك النظرة. نظرة على وجه إحدى أجمل النساء في التاريخ ، ألفريد ياربوس ، 1965.

إن نظرة الشخص تتحرك بشكل متشنج - ساكيد. لا يدرك الوعي التموجات عند ترددات 100 هرتز أو أكثر ، ولكن الانخفاضات في الإنارة في لحظة قصيرة من القفزة تمنع المنظر من "اللحاق" بنقطة جديدة.

يتجلى نفس التأثير عندما يتحرك الجسم بسرعة (اختبار قلم رصاص) ، وتتحول الكاميرا ، وتتحرك العين بسرعة: يرى المراقب أثرًا متقطعًا من أشباح الأجسام المضاءة. هذا يجعل من الصعب تغيير مظهر الهدف المقصود ، وتصبح الأكياس أكثر تواترا وفوضوية.


ظهور أشباح الأجسام المتحركة تحت إضاءة نابضة.

يعد الملخص الأكثر شمولية وموثوقية للبيانات الحالية حول تأثيرات نبضات الإضاءة على صحة الإنسان هو الممارسات الموصى بها من قبل IEEE لتعديل التيار في مصابيح LED عالية السطوع للتخفيف من المخاطر الصحية على المشاهدين . تظهر الدراسات التي استشهدت بها الوثيقة ما يلي:

1. تتسبب نبضات الإضاءة عالية التردد في زيادة التعب وانخفاض الأداء البصري وإرهاق العين والصداع والقلق.
2. مع زيادة عمق النبضات ، تزداد شدة التأثير السلبي.
3. بتواتر متزايد ، يتم تقليل مخاطر الآثار السلبية.

يعتمد التقدير الأكثر تفاؤلاً للحد الأعلى لتأثير النبضات في التردد على حقيقة أن الوقت المميز لتطوير إمكانات عمل ألياف الأعصاب البشرية هو 5 مللي ثانية ، وهو ما يتوافق مع عرض النطاق الترددي 200 هرتز. يصف GOST المحلي عدم مراعاة النبضات أو التوافقيات من النبضات المعقدة على تردد أكثر من 300 هرتز. ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، يستجيب نظام معقد لعدد كبير من الخلايا العصبية المتفاعلة لترددات تصل إلى كيلو هرتز.

يقدم معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) معايير مستوى المخاطر التالية:

1. مستوى منخفض من المخاطر عند ترددات أقل من f = 90 هرتز يتوافق مع مستوى التموج ، في نسبة لا تتجاوز 0.025⋅f ؛ أكثر من 90 هرتز - لا تتجاوز 0.08⋅f. في الترددات فوق 1250 هرتز ، لا توجد قيود على مستوى التموج. بالنسبة للتردد الحالي البالغ 100 هرتز ، فإن مستويات التموج المقابلة لمستوى الخطر المنخفض لا تزيد عن 8٪.
2. مستوى آمن لعمق التموج حيث لا يوجد تأثير إحصائي - 0.01 0f للترددات أقل من 90 هرتز و 0.0333 ميكرومتر للترددات فوق 90 ​​هرتز. لتردد 100 هرتز ، لا يتجاوز المستوى الآمن المعروف للتموج 3 ٪.

ماذا يقول القانون عن نبضات السطوع

تطبيع المعايير المحلية "التموج فقط" بترددات تصل إلى 300 هرتز ، وهذا صحيح ، لأنه من غير الواقعي جعل الملايين من الناس يأخذون في الاعتبار الميزات الطيفية للإضاءة النابضة ، سيكون من الجيد مراعاة رقم واحد على الأقل.

لكن لا يزال الرقم واحدًا لم ينجح ، فقد نظمت المعايير الصحية منذ أيام الاتحاد السوفييتي مستوى النبضات في حالات مختلفة لا تزيد عن 20 ٪ و 15 ٪ و 10 ٪ و 5 ٪. ومع مرور الوقت ، يزداد عدد الوثائق التنظيمية التي تشير في أي الحالات إلى أي نوع من أنواع التموج المسموح به ، فقط.

ولكن في المعايير غير الحكومية ، يمكن بل ويجب استخدام المعايير المبسطة. يكفي قبول أنه في أماكن الإقامة المستمرة للنبضات لا تزيد عن 3 ٪ مسموح بها . هذا له ما يبرره ، ومن الواضح أنه يلبي جميع المعايير الصحية ، وفي معظم الحالات يتم تنفيذه تلقائيًا.

قبل خمس سنوات ، كان من الصعب للغاية تحقيق نبضات سطوع ، على سبيل المثال ، لمصباح LED ، أقل من 15 ٪. واليوم هناك حالات مع مستوى تموج بعشرات بالمائة ، خاصة في كثير من الأحيان بين المصابيح الصغيرة الحجم (مثل G9 ، وما إلى ذلك) بسبب صعوبات وضع سائق يعمل بكامل طاقته في مثل هذا الحجم الصغير وحتى مقابل القليل من المال. ولكن بالنسبة لمصباح LED الحديث المصمم بضمير حي ، فإن تموج الإضاءة عند مستوى 1-2 ٪ هو القاعدة. ومعيار ممتاز!

ولكن لا تكن منشد الكمال. إن المطالبة بمستوى نبض يبلغ 0.5٪ أو أقل اليوم يعني الدخول في سعر مبالغ فيه ، وأحيانًا حتى في الخداع. من غير المعقول إنتاج شيء مثالي ، أي مطور سيؤكد ذلك. لا يتواصل المشتري مع المطور ، ولكن مع المدير ، الذي تتمثل وظيفته في الوعد "- نعم ، بالطبع ، لدينا بالضبط ما تحتاجه."

تموج القيم الحقيقية للسطوع

في عام 2015 ، كنت في موقع التمثيل أشرف رئيس تحرير مجلة "هندسة الإضاءة" على دراسة المعلمات الفعلية لأجهزة الإضاءة في السوق. على وجه الخصوص ، نقلت إلى LampTest.ru 5 قطع من المصابيح الضوئية التي تم فحصها في مختبر معتمد ، والتأكد من أن نتائج قياسات AlexeyNadezhin تتوافق مع قياساتنا ، قمنا بتضمينها في البيانات الإحصائية على أكثر من أربعمائة مصباح ضوئي من مشروعه.

ومع طلاب قسم هندسة الإضاءة MPEI قاموا بقياس طيف وعمق النبضات لـ 111 طرازًا مختلفًا من الشاشات الموجودة في غرف بيت الشباب. استخدمنا في العمل eLait02 مقياس سطوع ضوء متر-مقياس سطوع pulsmeter الذي تم تسجيله في سجل أدوات القياس وعداد ضوء تم التحقق منه.

وهذا ما كشفوه:

يبلغ مستوى التموج النموذجي لمصابيح الصوديوم في الشوارع حوالي 30 ٪. مستوى النبض النموذجي للمصابيح مع 4 × 18 مصابيح الفلورسنت مع EMPR "الكلاسيكي" ، الموجود في معظم المؤسسات والمؤسسات التعليمية ، أكثر من 40 ٪.


ينبض مصباح الفلورسنت النموذجي بتردد مزدوج لجهد التيار الكهربائي 100 هرتز مع عمق تموج أكثر من 40 ٪.

تنبض المصابيح المتوهجة أقل الفلورسنت ، ولكنها أيضًا صحية. تتوافق بيانات LampTest مع البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق القياس المباشر في مختبر Eco-E من قبل المدير الفني سيرجي مامايف ، حيث أحضرت للقياسات حقيبة من المصابيح المتوهجة المختلفة التي تم شراؤها في المتاجر الكبيرة. مع زيادة القوة ، يصبح توهج الفتيل المتوهج أكثر خمولًا ، وينخفض ​​مستوى التموج ، لكنه لا يزال أعلى من القيمة المقبولة.

تموجات في التدفق الضوئي للمصابيح المتوهجة ذات القوى المختلفة. فيما يلي ، من الواضح أن المستوى الآمن طبقًا لمعايير IEEE مظلل باللون الأخضر.

تنبض مصابيح الفلورسنت المدمجة حوالي نصف كمية المصابيح المتوهجة (6-10٪ مقابل 15-20٪). تأتي مصابيح LED في نوعين - معظمها جيد جدًا ، وأقل نبضًا بقدر ما يصل إلى 100 ٪ (رعب - رعب). أضواء LED لجميع الخطوط تكون في الغالب جيدة ، تموج منخفض.


معامل التموج لمصابيح CFL (أ) ، ومصابيح LED (ب) ومصابيح LED للمكاتب ، ومصابيح LED للشوارع والصناعية (g).

في 2016-2017 ، جمعت بين منصب رئيس مختبر إضاءة الإنتاج وقياس العديد من التركيبات من مختلف الشركات المصنعة. اليوم ، مستوى التموج لمصباح LED فوق 10 ٪ أمر مثير للدهشة. القيم حتى 3٪ هي المعيار الفعلي.

وقد حدثت هذه التغييرات بسرعة. في الآونة الأخيرة ، سقطت العينات المستخدمة لواحد من أفضل أضواء المسار لمتاحف الإضاءة - ERCO ، في أيدي. كفاءة حوالي 90 lm / W عند CCT = 3000 K و Ra = 90 هي المستوى لـ ERCO قبل سنتين إلى ثلاث سنوات ، ولكنها مقبولة اليوم. ولكن ما هو: أقوم بتحويل مقياس الزوايا مع المصباح ورؤية صافرة على الشاشة ، أتحقق من مستوى التموج - أكثر من 30 ٪. يجب التخلص من مصادر الطاقة Thridonic Tridonic من هذه التركيبات واستبدالها بأخرى حديثة مع تموج بنسبة 1 ٪ تقريبًا.

حسنًا ، الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو نبضات سطوع شاشات العرض . تكون مستويات النبض الأكثر صرامة للمعايير المحلية محدودة في الغرف المنزلية مع شاشات العرض بسبب الظروف التالية: إذا كنت تضيء مشهدًا في وقت واحد مع مصدرين ينبضان على ترددات مختلفة ، فإن كلا من هذه الترددات ومجموعة كاملة من مشتقاتها ، بما في ذلك فرق التردد المنخفض ، تؤثر على الجهاز العصبي. حتى في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، لم يعرفوا كيفية التعامل مع نبض سطوع الشاشات و "المكسرات" المعتادة على تقنيي الإضاءة.

إن تموج سطوع الشاشات والشاشات ناتج عن التحكم PWM في الإضاءة الخلفية ، لذلك ، عند السطوع بنسبة 100 ٪ ، تكون التموج عادة صفر ، وتزداد عندما ينخفض ​​السطوع. على سبيل المثال ، لا تحتوي شاشة AOC i2769vm على تموج عند أقصى سطوع ، عند 95٪ سطوع تموج 8.5٪ ؛ بنصف سطوع (انظر الشكل أدناه) تصل إلى 100٪ ؛ وعندما يكون السطوع أقل من النصف ، لا يزال عمق التموج 100٪ ، لكن فترات توقف الظلام تظهر بين ومضات الضوء .


AOC i2769vm تموج سطوع الشاشة. هنا وأدناه لقطات من برنامج Ecolight-AP

مثال نموذجي لطبيعة وطيف التموجات على شاشة الهاتف الذكي باستخدام Samsung S7 Edge كمثال - عندما يتم تقليل السطوع ، تزداد التموجات من 5٪ إلى 69٪ ، ويتغير التردد الأساسي من 60 هرتز إلى 241 هرتز. يمكن تغيير التردد بسبب ميزة تصميم شاشات AMOLED ذاتية الإضاءة. لاحظ أن زيادة التردد وفقًا لمعايير IEEE لم يُخرج معلمات التموج للشاشات من منطقة الخطر.


الشكل (العلوي) وطيف التموج (أسفل) سطوع شاشة Samsung S7 Edge بمستويات سطوع 100٪ و 50٪.

لذلك ، قبل إجراء القياسات للإحصاءات ، تم ضبط سطوع الشاشات وشاشات الهواتف الذكية على 50٪. كانت النتائج كارثية. فقط جزء صغير من العينات دخل إلى المنطقة الخضراء وحتى في المنطقة الصفراء. تحتوي بعض الشاشات على تناغم رئيسي عند تردد أقل من 70 هرتز ، مما يؤدي ، وفقًا لـ IEEE ، إلى أمراض شديدة وصداع وحتى نوبات صرع.


تردد وعمق تموجات شاشات الشاشات وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والإلكترونيات القابلة للارتداء.

هل تموج شاشة الهاتف كارثة؟ لا ، ولكن عند القراءة ، من المستحسن ضبط السطوع على 100٪ ، وفي وسائل النقل لا تنظر إلى الهاتف ، ولكن إلى الفتيات.

ملاحظة 1: المنشور هو عرض شعبي للنتائج المنشورة في المجلة الضوئية باللغة الروسية ونشر OSA باللغة الإنجليزية .
ملاحظة 2: إذا كنت في موسكو ولديك إمكانية الوصول إلى عدد كبير من الشاشات والهواتف قيد التشغيل (صالة عرض لمتجر إلكترونيات؟) ، أقترح إعادة قياس جميع أجهزتك.