Las pulsaciones del flujo luminoso de las fuentes de luz están limitadas por los estándares sanitarios y disminuyen cada año. Pero en la ondulación del brillo de las pantallas no hay estándares sanitarios. A pesar de que las personas ya miran los monitores y los teléfonos por más tiempo que en las escenas sin conexión.
Veamos cómo y qué afecta la pulsación de brillo de las escenas observadas, y cómo las fuentes de luz y las pantallas pulsan en la realidad.
El mecanismo de influencia de las pulsaciones de brillo en la salud humana.Un encefalograma de una persona con un pico característico a la frecuencia de la iluminación pulsante se ha publicado desde los años 60 como evidencia del efecto nocivo de las pulsaciones de iluminación en el sistema nervioso.
A la izquierda está el EEG de control, a la derecha, con un pico a una frecuencia de 120 Hz cuando se enciende la iluminación que pulsa con una frecuencia de 120 Hz.Hoy, según los neurofisiólogos, la imposición de un ritmo adicional de alta frecuencia en el sistema nervioso no puede doler. La imagen solo muestra la sensibilidad del sistema nervioso a las pulsaciones de luz. El pico se arrastra en el EEG con la frecuencia del cambio de un parámetro ambiental significativo: ¡bien hecho, saludable!
Sin embargo, con un trabajo visual intenso prolongado, las pulsaciones pronunciadas de iluminación son realmente dañinas, ya que interfieren con el movimiento de la mirada.
La mirada congelada es ciega; para ver, uno necesita mover la mirada. La mirada en el rostro de una de las mujeres más bellas de la historia, Alfred Yarbus, 1965.La mirada de una persona se mueve espasmódicamente: sacadas. La conciencia no percibe ondas a frecuencias de 100 Hz o más, pero las caídas de luminancia en un breve momento de un salto impiden que la vista se "atrape" en un nuevo punto.
El mismo efecto se manifiesta cuando el objeto se mueve rápidamente (prueba de lápiz), la cámara se mueve y el ojo se mueve rápidamente: el observador ve un rastro intermitente de los fantasmas de los objetos iluminados. Esto hace que sea difícil cambiar la mirada hacia el objetivo deseado, las sacádas se vuelven más frecuentes y caóticas.
La aparición de fantasmas de objetos en movimiento bajo iluminación pulsante.El resumen más completo y confiable de los datos actuales sobre los efectos de las pulsaciones de luz en la salud humana es el documento de las
Prácticas recomendadas de IEEE para modular la corriente en LED de alto brillo para mitigar los riesgos de salud para los espectadores . Los estudios citados por el documento muestran lo siguiente:
- Las pulsaciones de iluminación de alta frecuencia causan fatiga aumentada, disminución del rendimiento visual, fatiga ocular, dolores de cabeza y ansiedad.
- Con el aumento de la profundidad de las pulsaciones, aumenta la gravedad del impacto negativo.
- Con frecuencia creciente, se reducen los riesgos de efectos adversos.
La estimación más optimista del límite superior de la influencia de las pulsaciones en la frecuencia se basa en el hecho de que el tiempo característico para el desarrollo del
potencial de acción de una fibra nerviosa humana es de 5 ms, que corresponde a un ancho de banda de 200 Hz. GOST nacional prescribe no tener en cuenta las pulsaciones o armónicos de pulsaciones complejas a una frecuencia de más de 300 Hz. Sin embargo, en la práctica, un sistema complejo de una gran cantidad de neuronas que interactúan responde a frecuencias de hasta kilohercios.
IEEE presenta los siguientes criterios de nivel de riesgo:
- un bajo nivel de riesgo a frecuencias inferiores a f = 90 Hz corresponde al nivel de ondulación, en porcentaje que no excede 0.025⋅f; más de 90 Hz - sin exceder 0.08⋅f. A frecuencias superiores a 1250 Hz no hay restricciones en el nivel de ondulación. Para la frecuencia actual de 100 Hz, los niveles de ondulación correspondientes al bajo nivel de riesgo no son superiores al 8%.
- Un nivel seguro de profundidad de ondulación en el que no hay un efecto detectado estadísticamente: 0.01 0f para frecuencias inferiores a 90 Hz y 0.0333⋅f para frecuencias superiores a 90 Hz. Para una frecuencia de 100 Hz, un nivel de ondulación seguro conocido no es superior al 3%.
Lo que dice la ley sobre las pulsaciones de brillo.Los estándares nacionales normalizan la "ondulación" en frecuencias de hasta 300 Hz, y esto es correcto, ya que no es realista hacer que millones de personas tengan en cuenta las características espectrales de la iluminación pulsante, sería bueno tener en cuenta al menos una figura.
Pero una cifra aún no funcionó, las normas sanitarias desde los días de la URSS han regulado el nivel de pulsaciones en diferentes situaciones no superiores al 20%, 15%, 10% y 5%. Y con el tiempo, la cantidad de documentos reglamentarios que indican en qué casos qué tipo de onda es permisible, solo aumenta.
Pero en los estándares no estatales, las normas simplificadas pueden y deben ser utilizadas. Es suficiente aceptar que
en lugares de permanencia constante de personas se permiten pulsaciones de no más del 3% . Esto está justificado y obviamente cumple con todos los estándares sanitarios, y en la mayoría de los casos se realiza automáticamente.
Hace cinco años era extremadamente difícil lograr pulsaciones de brillo, por ejemplo, de una lámpara LED, menos del 15%. Y hoy hay instancias con un nivel de fluctuación de decenas de por ciento, especialmente a menudo entre lámparas de pequeño tamaño (como G9, etc.) debido a las dificultades de colocar un controlador completamente funcional en un volumen tan pequeño e incluso por poco dinero. Pero para una típica lámpara LED moderna fabricada concienzudamente, la ondulación de la iluminación al nivel del 1-2% es la norma. Y una excelente norma!
Pero no seas perfeccionista. Exigir un nivel de pulsación de 0.5% o menos hoy significa encontrarse con un precio demasiado caro y, a veces, incluso con engaño. Producir algo ideal es excesivamente costoso, cualquier desarrollador lo confirmará. El comprador no se comunica con el desarrollador, sino con el gerente, cuyo trabajo es prometer ", sí, por supuesto, tenemos exactamente lo que necesita".
Valores reales de ondulación del brilloEn 2015, estaba en la posición de actuar El editor jefe de la revista "Lighting Engineering" supervisó un estudio de los parámetros reales de los dispositivos de iluminación en el mercado. En particular, transferí a LampTest.ru 5 piezas de bombillas examinadas en un laboratorio acreditado, y asegurándome de que los resultados de
las mediciones de
AlexeyNadezhin coincidan con las nuestras, incluimos en los datos estadísticos de más de cuatrocientas bombillas de su proyecto.
Y con los estudiantes del Departamento de Ingeniería de Iluminación, MPEI midió el espectro y la profundidad de las pulsaciones de 111 modelos de monitores diferentes que se encuentran en las habitaciones del albergue MPEI. En el trabajo utilizamos el
medidor de luz eLait02 medidor de brillo-medidor de pulso introducido en el registro de
instrumentos de medición y un
medidor de luz verificado.
Y esto es lo que revelaron:
Un nivel de ondulación típico de las
lámparas de sodio de la calle es de aproximadamente el 30%. El nivel de pulsación típico de las
luminarias con lámparas de tubo fluorescente 4 × 18 con un EMPR "clásico" , que se encuentra en la mayoría de las instituciones e instituciones educativas, es más del 40%.
Una lámpara fluorescente típica pulsa a una frecuencia doble de la tensión de red de 100 Hz con una profundidad de ondulación de más del 40%.Las lámparas incandescentes pulsan menos fluorescentes, pero también son saludables. Los datos de LampTest son consistentes con los datos obtenidos por medición directa en el laboratorio Eco-E por su director técnico Sergey Mamaev, donde traje para mediciones una bolsa de varias bombillas incandescentes compradas en grandes cadenas de tiendas. Con el aumento de la potencia, el brillo del filamento incandescente se vuelve más inercial, el nivel de ondulación cae, pero aún permanece por encima de un valor aceptable.
Ondas en el flujo luminoso de lámparas incandescentes de diferentes capacidades. En lo sucesivo, el nivel obviamente seguro de acuerdo con los criterios de IEEE se resalta en verde.Las lámparas fluorescentes compactas (CFL) pulsan aproximadamente la mitad que las lámparas incandescentes (6-10% versus 15-20%). Las lámparas LED vienen en dos variedades: la mayoría son muy buenas, menos pulsaciones tanto como se desee hasta el 100% (horror-horror). Las luces LED de todas las rayas son en su mayoría buenas, de baja ondulación.
El coeficiente de ondulación de los CFL investigados (a), lámparas LED (b) y lámparas LED de oficina, lámparas LED de calle e industriales (g).En 2016-2017, combiné la posición del jefe de un laboratorio de iluminación de producción y midí muchos accesorios de diferentes fabricantes. Hoy, el nivel de ondulación de una luminaria LED por encima del 10% es sorprendente. Valores de hasta el 3% son la norma real.
Y estos cambios han ocurrido rápidamente. Recientemente, los especímenes usados de una de las mejores luces de riel para la iluminación de museos, ERCO, cayeron en manos de. La eficiencia de aproximadamente 90 lm / W a CCT = 3000 K y Ra = 90 es el nivel para ERCO hace dos o tres años, pero hoy es aceptable. Pero de qué se trata: giro el goniómetro con la lámpara y veo un silbato en la pantalla, compruebo el nivel de ondulación: más del 30%. Las fuentes de alimentación Thridonic Tridonic de estos dispositivos deberán desecharse y reemplazarse por las modernas con una fluctuación de ~ 1%.
Bueno, lo más interesante son las pulsaciones de brillo de las
pantallas del
monitor . Los niveles de pulsación más estrictos de los estándares domésticos están limitados en habitaciones domésticas con pantallas debido a la siguiente circunstancia: si ilumina una escena simultáneamente con dos fuentes que pulsan en diferentes frecuencias, ambas frecuencias y un montón de sus derivados, incluida la diferencia de baja frecuencia, afectan el sistema nervioso. Incluso en la URSS no sabían cómo manejar la pulsación del brillo de los monitores y habitualmente "enloquecían" a los técnicos de iluminación.
La ondulación del brillo de los monitores y pantallas es causada por el control PWM de la luz de fondo, por lo tanto, al 100% de brillo, la ondulación suele ser cero y aumenta cuando el brillo disminuye. Por ejemplo, el monitor AOC i2769vm no tiene ondulación con el brillo máximo, al 95% el brillo de
ondulación es 8.5% ; a la mitad del brillo (ver la figura a continuación) alcanza el 100%; y
cuando el brillo es inferior a la mitad, la profundidad de la ondulación sigue siendo del 100%, pero aparecen pausas de oscuridad entre destellos de luz .
AOC i2769vm carácter de ondulación de brillo de pantalla. Aquí y abajo hay capturas de pantalla del programa Ecolight-APUn ejemplo típico de la naturaleza y el espectro de las ondas en la pantalla de un teléfono inteligente usando el Samsung S7 Edge como ejemplo: cuando se reduce el brillo, las ondas aumentan del 5% al 69%, y la frecuencia fundamental cambia de 60 Hz a 241 Hz. Es posible un cambio de frecuencia debido a la característica de diseño de las pantallas AMOLED autoluminosas. Tenga en cuenta que aumentar la frecuencia de acuerdo con los criterios de IEEE no sacó los parámetros de ondulación de las pantallas de la zona de peligro.
La forma (arriba) y el espectro de ondulación (abajo) del brillo de la pantalla del Samsung S7 Edge a niveles de brillo del 100% y 50%.Por lo tanto, antes de las mediciones para las estadísticas, el brillo de los monitores y pantallas de los teléfonos inteligentes se estableció en 50%. Los resultados son catastróficos. Solo una pequeña fracción de los especímenes llegó al verde e incluso a la zona amarilla. Algunas pantallas tienen un armónico principal a una frecuencia de menos de 70 Hz, que, según IEEE, conduce a dolencias graves, dolores de cabeza e incluso convulsiones epilépticas.
La frecuencia y la profundidad de la ondulación de las pantallas de monitores, computadoras portátiles y dispositivos electrónicos portátiles.¿La ondulación de la pantalla del teléfono es un desastre? No, pero al leer es deseable configurar el brillo al 100%, y en el transporte no mire al teléfono, sino a las chicas.
Nota 1: La publicación es una presentación popular de los resultados publicados en el Optical Journal en ruso y la publicación de OSA en inglés .
Nota 2: Si se encuentra en Moscú y tiene acceso a un gran volumen de monitores y teléfonos encendidos (¿sala de exposición de una tienda de electrónica?), Le propongo que vuelva a medir todos sus dispositivos.