Riak kecerahan: fakta, mekanisme dan norma

Denyut fluks cahaya sumber cahaya dibatasi oleh standar sanitasi, dan berkurang setiap tahun. Tetapi pada riak kecerahan layar tidak ada standar sanitasi. Terlepas dari kenyataan bahwa orang sudah melihat monitor dan ponsel lebih lama dari pada adegan offline.


Mari kita lihat bagaimana dan apa dampak dari kecerahan pemandangan yang diamati, dan bagaimana sumber cahaya dan layar berdenyut dalam kenyataan.

Mekanisme pengaruh denyut kecerahan pada kesehatan manusia

Sebuah ensefalogram seseorang dengan puncak karakteristik pada frekuensi pencahayaan berdenyut telah diterbitkan sejak tahun 60an sebagai bukti efek berbahaya dari pancaran iluminasi pada sistem saraf.


Di sebelah kiri adalah kontrol EEG, di sebelah kanan, dengan puncak pada frekuensi 120 Hz ketika pencahayaan berdenyut dengan frekuensi 120 Hz dihidupkan.

Hari ini, menurut ahli saraf, pengenaan ritme tambahan frekuensi tinggi pada sistem saraf tidak bisa menyakitkan. Gambar hanya menunjukkan sensitivitas sistem saraf terhadap denyut cahaya. Puncaknya merayap keluar pada EEG dengan frekuensi perubahan parameter lingkungan yang signifikan - dilakukan dengan baik, sehat!

Namun, dengan kerja visual yang intens yang berkepanjangan, denyutan cahaya yang diucapkan benar-benar berbahaya, karena mengganggu gerakan pandangan.


Tatapan beku itu buta, untuk melihat, orang perlu menggerakkan tatapan itu. Raut wajah salah satu wanita paling cantik dalam sejarah, Alfred Yarbus, 1965.

Pandangan seseorang bergerak secara spasmodik - saccades. Riak-riak pada frekuensi 100 Hz atau lebih tidak dirasakan oleh kesadaran, tetapi luminance turun dalam waktu singkat dari lompatan mencegah pandangan dari "menangkap" pada titik baru.

Efek yang sama dimanifestasikan ketika objek bergerak cepat (tes pensil), kamera bergeser, dan mata bergerak cepat: pengamat melihat jejak terputus-putus dari bayangan benda-benda yang menyala. Ini membuatnya sulit untuk menggeser tampilan pada target yang dituju, saccades menjadi lebih sering dan kacau.


Munculnya bayangan benda bergerak di bawah pencahayaan yang berdenyut.

Ringkasan data terkini yang paling komprehensif dan dapat diandalkan tentang efek denyut nadi pencahayaan pada kesehatan manusia adalah Praktek yang Direkomendasikan IEEE untuk Memodifikasi Arus dalam LED Kecerahan Tinggi untuk Memitigasi Risiko Risiko Kesehatan terhadap dokumen Pemirsa . Studi yang dikutip oleh dokumen menunjukkan sebagai berikut:

1. Frekuensi tinggi dari iluminasi menyebabkan peningkatan kelelahan, penurunan kinerja visual, kelelahan mata, sakit kepala dan kecemasan.
2. Dengan meningkatnya kedalaman denyut, keparahan dampak negatif meningkat.
3. Dengan meningkatnya frekuensi, risiko efek samping berkurang.

Perkiraan paling optimis dari batas atas pengaruh denyutan dalam frekuensi didasarkan pada fakta bahwa waktu karakteristik untuk pengembangan potensial aksi serat saraf manusia adalah 5 ms, yang sesuai dengan bandwidth 200 Hz. GOST Domestik menyarankan untuk tidak memperhitungkan denyut nadi atau harmonik dari denyut nadi kompleks pada frekuensi lebih dari 300 Hz. Namun, dalam praktiknya, sistem kompleks sejumlah besar neuron yang berinteraksi merespons frekuensi hingga kilohertz.

IEEE memperkenalkan kriteria tingkat risiko berikut:

1. tingkat risiko rendah pada frekuensi kurang dari f = 90 Hz sesuai dengan tingkat riak, dalam persentase tidak melebihi 0,025⋅f; lebih dari 90 Hz - tidak melebihi 0,08⋅f. Pada frekuensi di atas 1250 Hz tidak ada batasan pada tingkat riak. Untuk frekuensi 100 Hz saat ini, tingkat riak yang sesuai dengan tingkat risiko rendah tidak lebih tinggi dari 8%.
2. tingkat kedalaman riak yang aman di mana tidak ada efek yang terdeteksi secara statistik - 0,01 0f untuk frekuensi di bawah 90 Hz dan 0,0333f untuk frekuensi di atas 90 Hz. Untuk frekuensi 100 Hz, tingkat riak yang diketahui aman tidak lebih tinggi dari 3%.

Apa yang dikatakan undang-undang tentang denyut kecerahan

Standar domestik menormalkan "hanya riak" pada frekuensi hingga 300 Hz, dan ini benar, karena tidak realistis untuk membuat jutaan orang mempertimbangkan fitur spektral dari pencahayaan yang berdenyut, akan lebih baik untuk memperhitungkan setidaknya satu angka.

Tetapi satu angka masih tidak berhasil, standar sanitasi sejak zaman Uni Soviet telah mengatur tingkat getaran dalam situasi yang berbeda tidak lebih tinggi dari 20%, 15%, 10% dan 5%. Dan seiring berjalannya waktu, jumlah dokumen peraturan yang menunjukkan dalam hal apa jenis riak diizinkan, hanya bertambah besar.

Tetapi dalam standar non-negara, norma yang disederhanakan dapat dan harus digunakan. Sudah cukup untuk menerima bahwa di tempat-tempat orang tetap berdenyut tidak lebih dari 3% diperbolehkan . Ini dibenarkan, dan jelas memenuhi semua standar sanitasi, dan dalam banyak kasus dilakukan secara otomatis.

Lima tahun yang lalu sangat sulit untuk mencapai denyut kecerahan, misalnya, dari lampu LED, kurang dari 15%. Dan hari ini ada contoh dengan tingkat riak puluhan persen, terutama sering di antara lampu berukuran kecil (seperti G9, dll.) Karena kesulitan menempatkan driver yang berfungsi penuh dalam volume kecil dan bahkan dengan sedikit uang. Tetapi untuk lampu LED modern yang diproduksi dengan teliti dan modern, riak pencahayaan pada level 1-2% adalah normanya. Dan norma yang luar biasa!

Tapi jangan menjadi perfeksionis. Untuk menuntut tingkat denyut 0,5% atau kurang hari ini berarti berlari ke harga yang terlalu mahal, dan kadang-kadang bahkan menjadi penipuan. Sangat tidak masuk akal untuk menghasilkan sesuatu yang ideal, pengembang mana pun akan mengonfirmasi hal ini. Pembeli tidak berkomunikasi dengan pengembang, tetapi dengan manajer, yang tugasnya menjanjikan "- ya, tentu saja, kami memiliki apa yang Anda butuhkan."

Nilai nyata dari riak kecerahan

Pada 2015, saya berada di posisi akting Pemimpin redaksi jurnal "Teknik Pencahayaan" mengawasi studi parameter aktual perangkat pencahayaan di pasar. Secara khusus, saya mentransfer ke LampTest.ru 5 buah bola lampu diperiksa di laboratorium terakreditasi, dan memastikan bahwa hasil pengukuran AlexeyNadezhin bertepatan dengan milik kami, kami memasukkan dalam data statistik lebih dari empat ratus bola lampu dari proyeknya.

Dan dengan siswa dari Departemen Teknik Pencahayaan MPEI mengukur spektrum dan kedalaman denyut 111 model monitor yang berbeda yang ditemukan di kamar asrama MPEI. Dalam karya kami menggunakan meter cahaya-kecerahan meter-kecerahan eLait02 dimasukkan dalam daftar alat ukur dan meter cahaya diverifikasi.

Dan inilah yang mereka ungkapkan:

Tingkat riak khas lampu natrium jalan adalah sekitar 30%. Tingkat denyut khas luminer dengan lampu tabung fluoresen 4 × 18 dengan EMPR "klasik" , yang ditemukan di sebagian besar lembaga dan lembaga pendidikan, lebih dari 40%.


Lampu fluoresen tipikal berdenyut pada frekuensi ganda tegangan listrik 100 Hz dengan kedalaman riak lebih dari 40%.

Lampu pijar berdenyut kurang fluoresen, tetapi juga sehat. Data LampTest konsisten dengan data yang diperoleh dengan pengukuran langsung di laboratorium Eco-E oleh direktur teknisnya Sergey Mamaev, di mana saya membawa untuk pengukuran sekantong berbagai lampu pijar yang dibeli di toko-toko rantai besar. Dengan meningkatnya kekuatan, cahaya filamen pijar menjadi lebih inersia, tingkat riak turun, tetapi masih tetap di atas nilai yang dapat diterima.

Riak dalam fluks bercahaya lampu pijar dengan kapasitas yang berbeda. Selanjutnya, tingkat yang jelas aman menurut kriteria IEEE disorot dengan warna hijau.

Lampu neon kompak (CFL) berdenyut sekitar setengah sebanyak lampu pijar (6-10% berbanding 15-20%). Lampu LED datang dalam dua varietas - kebanyakan sangat baik, pulsa kurang sebanyak yang diinginkan hingga 100% (horor-horor). Lampu LED dari semua garis sebagian besar bagus, riak rendah.


Koefisien riak dari CFL yang diteliti (a), lampu LED (b) dan lampu LED kantor, lampu jalan dan lampu LED industri (g).

Pada 2016-2017, saya menggabungkan posisi kepala laboratorium pencahayaan produksi dan mengukur banyak perlengkapan dari berbagai produsen. Saat ini, tingkat riak luminer LED di atas 10% mengejutkan. Nilai hingga 3% adalah norma yang sebenarnya.

Dan perubahan ini terjadi dengan cepat. Baru-baru ini, spesimen yang digunakan dari salah satu lampu track terbaik untuk museum pencahayaan - ERCO, jatuh ke tangan. Efisiensi sekitar 90 lm / W pada CCT = 3000 K dan Ra = 90 adalah level untuk ERCO dua hingga tiga tahun yang lalu, tetapi dapat diterima saat ini. Tapi ada apa: Saya memutar goniometer dengan lampu dan melihat peluit di layar, saya memeriksa tingkat riak - lebih dari 30%. Catu daya Tridonic Tridonic dari perlengkapan ini harus dibuang dan diganti dengan yang modern dengan riak ~ 1%.

Nah, hal yang paling menarik adalah denyut kecerahan layar monitor . Tingkat denyut yang paling ketat dari standar domestik terbatas di kamar domestik dengan tampilan karena keadaan berikut: jika Anda menerangi pemandangan secara bersamaan dengan dua sumber yang berdenyut pada frekuensi yang berbeda, kedua frekuensi ini dan sejumlah besar turunannya, termasuk perbedaan frekuensi rendah, memengaruhi sistem saraf. Bahkan di Uni Soviet mereka tidak tahu bagaimana menghadapi denyut kecerahan monitor dan biasanya "memutar mur" pada teknisi pencahayaan.

Riak kecerahan monitor dan layar disebabkan oleh kontrol PWM lampu latar, oleh karena itu, pada kecerahan 100%, riak biasanya nol, dan meningkat dengan penurunan kecerahan. Sebagai contoh, monitor AOC i2769vm tidak memiliki riak pada kecerahan maksimum, pada kecerahan riak 95% adalah 8,5% ; setengah kecerahan (lihat gambar di bawah) mencapai 100%; dan ketika kecerahan kurang dari setengah, kedalaman riak masih 100%, tetapi jeda kegelapan muncul di antara kilatan cahaya .


Karakter riak kecerahan layar AOC i2769vm. Berikut dan di bawah ini adalah screenshot dari program Ecolight-AP

Contoh khas sifat dan spektrum riak pada layar ponsel cerdas menggunakan Samsung S7 Edge sebagai contoh - ketika kecerahan berkurang, riak meningkat dari 5% menjadi 69%, dan frekuensi dasar berubah dari 60 Hz menjadi 241 Hz. Perubahan frekuensi dimungkinkan karena fitur desain layar AMOLED bercahaya sendiri. Perhatikan bahwa meningkatkan frekuensi sesuai dengan kriteria IEEE tidak membuat parameter riak layar keluar dari zona bahaya.


Bentuk (atas) dan spektrum riak (bawah) dari kecerahan layar Samsung S7 Edge pada tingkat kecerahan 100% dan 50%.

Karena itu, sebelum pengukuran statistik, kecerahan monitor dan layar smartphone ditetapkan 50%. Hasilnya adalah bencana. Hanya sebagian kecil spesimen yang masuk ke zona hijau dan bahkan ke zona kuning. Beberapa layar memiliki harmonik utama pada frekuensi kurang dari 70 Hz, yang menurut IEEE, menyebabkan penyakit parah, sakit kepala, dan bahkan kejang epilepsi.


Frekuensi dan kedalaman riak layar monitor, laptop, dan elektronik yang dapat dikenakan.

Apakah riak layar ponsel adalah bencana? Tidak, tetapi ketika membaca diinginkan untuk mengatur kecerahan ke 100%, dan dalam pengangkutan melihat bukan pada telepon, tetapi pada gadis-gadis.

Catatan 1: Posting adalah presentasi populer dari hasil yang diterbitkan dalam Jurnal Optik dalam bahasa Rusia dan penerbitan OSA dalam bahasa Inggris .
Catatan 2: Jika Anda berada di Moskow dan memiliki akses ke sejumlah besar monitor dan telepon dihidupkan (ruang pamer toko elektronik?), Saya mengusulkan untuk mengukur ulang semua perangkat Anda.