2024-11-19
Flimmer – fortfarande ett problem
Flimmer kan vara irriterande, men framför allt kan det ha en negativ effekt på människors hälsa, orsaka irritation, huvudvärk, ögonansträngning och migrän.
I och med införande av LED-lampor har flimmer åter blivit ett problem, ett problem som hanterades och löstes under 80- och 90-talen, då flimmer var ett problem hos lysrör. Då löstes problemet genom utvecklandet av högfrekvensdon.
När det gäller LEDs, eller ljusemitterande dioder, är det viktigt att påpeka att det är aldrig ljusdioden i sig själv som flimrar. Det är alltid den drivande elektroniken som avgör om LEDen kommer flimra eller ej. Eller för att vara mer precis: om LEDen kommer att modulera i tiden eller inte. För flimmer handlar om mer, än vad vi menar med ordet ”flimmer” till vardags.
Vad är flimmer?
I vardagligt tal används oftast ordet flimmer för att beskriva något som en lampa, eller ljuset från en lampa, gör, nämligen att den hastigt blinkar eller fluktuerar i intensitet. Så som ordet flimmer är definierat rent vetenskapligt är detta faktiskt inkorrekt. Flimra är inget en lampa gör. Flimmer är något man ser. Vad lampan gör, är att den ger upphov till temporal ljusmodulation, eller TLM (Temporal Light Modulation), dvs ljus som varierar/modulerar med tiden.
TLM kan ge upphov till flera olika observerbara effekter, varav flimmer är ett. Tre effekter är definierade:
1. Flimmer
Om du ser att ljusintensiteten från en lampa varierar – då ser du flimmer. Men detta gäller bara om du inte rör dina ögon och inte heller ljuskällan rör sig. Detta innebär att flimmer bara går att se så länge modulationsfrekvensen är under ungefär 90 Hz. Över 90 Hz, kan våra ögon inte lägre se variationer i tiden.
2. Stroboskopiska effekter
Men om det är rörelse inblandat, t.ex. att ljuskällan rör sig eller om någonting rör sig i ljuset (som en hand eller en penna) och man ser mönster, då kallas detta stroboskopiska effekter, se figur 1.
Figur 1: Illustration av stroboskopiska effekter. Foto: J.Rydeman
3. Phantom array effects
Och slutligen finns det en tredje effekt, som uppstår vid ögonrörelser. Om du ser mönster under det korta ögonblick du rör på ögonen, då ser du Phantom arrays, se figur 2.
Figur 2: Illustration av phantom arrays. Foto: J.Ledig
Både stroboskopiska effekter och phantom array effects är synliga vid mycket högre frekvenser än 90 Hz. Stroboskopiska effekter är synliga vid frekvenser upp till 2000 Hz och phantom array effects vid frekvenser så höga som 11 000 Hz.
Alla dessa tre effekter – flimmer, stroboskopiska effekter och phantom array effects – är exempel på temporala ljusartefakter, eller TLAs (Temporal Light Artefacts), som orsakas av temporal ljusmodulation, se figur 3.
Figur 3: Översikt över olika effekter till följd av temporal ljusmodulation (TLM)
Dessa tre ljusartefakter är per definition visuella effekter. Men det har också visats att TLM kan ge upphov till icke-visuella effekter, så som huvudvärk, migrän och ögonbesvär. Det kan också påverka kognitiv prestation och läshastighet. Dessutom har man sett att barn och överkänsliga personer påverkas mer än andra.
Dessa neurologiska och kognitiva effekter är antagligen allvarligare än de visuella temporala ljusartefakterna, då de personer som påverkas av dem inte alltid nödvändigtvis inser eller förstår att det just är ljuset som är orsaken till problemen.
Hur mäter man TLM?
För tillfället finns det två mätstandarder: short-term flicker indicator med symbolen PstLM för flimmer (upp t.o.m. 90 Hz) och Stroboscopic effect Visibility Measure (förkortat SVM) med symbolen MVS för stroboskopiska effekter (upp t.o.m. 2000 Hz). Alldeles nyligen publicerades ett förslag på mått för Phantom array effects, kallat PAVM (Phantom Array Visibility Measure).
Allt tre måtten är designade så att ett mätvärde på 1 betyder att effekterna har en chans på 50% att vara synliga, för en standardobservatör.
Tyvärr finns det ännu inga mått för de allvarligaste effekterna – de neurologiska och kognitiva effekterna. Det är dessa effekter som borde ligga till grund för vilka gränsvärden som borde gälla för modulation för allmänbelysning. Här behövs mer forskning, och nyligen avslutades ett projekt vid Lunds universitet där försökspersoner undersökts i en MR-kamera samtidigt som de utsattes för TLM. Resultaten håller på att sammanställas och kommer inom kort publiceras i vetenskapliga tidskrifter.
Varför är detta viktigt?
Det finns gränsvärden för flimmer och stroboskopiska effekter i EU:s eco-designdirektiv. PstLM får inte överskrida ett värde på 1, och stroboscopic effect visibility measure (SVM) får inte överskrida 0,4.
Men det är framför allt uppdateringen av eco-designdirektivet och direktivet om begränsning av skadliga ämnen (RoHS) som gör ämnet med flimmer och TLM mer aktuellt än någonsin. Uppdateringen av dessa direktiv är nämligen det som ligger bakom lysrörsutfasningen. Det har uppskattats att 17 miljoner armaturer behöver bytas ut i Sverige de kommande 5 åren, vilket skulle innebära en fyrdubblering av produktionstakten. Risken är överhängande att övergången leder till förhastade lösningar och att undermåliga produkter (inte bara i avseende på TLM) sätts upp i skolor, på arbetsplatser, på sjukhus, i offentliga utrymmet, etc.
Att TLM ger upphov till både visuella och icke-visuella effekter är oomtvistat, och de icke-visuella effekter av TLM är extra stora för en undergrupp av individer i befolkningen, som är mer känsliga än andra för visuell stress. Risken är stor att denna undergrupp blir onödigt lidande i lysrörsutfasningen. Det finns all anledning att fortsätta ställa extra stora kvar på god belysning för en lång tid framöver.
Johannes Lindén, oktober 2024
PhD Physics, LTH
[email protected]