Временные световые артефакты

Временные световые артефакты ( TLA ) представляют собой нежелательные эффекты в зрительном восприятии человека-наблюдателя, вызванные временными модуляциями света . Двумя хорошо известными примерами таких нежелательных эффектов являются мерцание и стробоскопический эффект . Мерцание – это непосредственно видимая модуляция света на относительно низких частотах (< 80 Гц) и небольших уровнях модуляции интенсивности. Стробоскопический эффект может стать видимым для человека, когда движущийся объект освещается модулированным светом с несколько более высокими частотами (>80 Гц) и большими изменениями интенсивности.

Актуальность

Различные научные комитеты оценили потенциальные аспекты, связанные со здоровьем, производительностью и безопасностью, возникающие в результате временных модуляций света. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} TLA должны быть ограничены определенными уровнями, чтобы избежать раздражения из-за прямой видимости людей и предотвратить потенциальные проблемы со здоровьем. После длительного воздействия TLA могут снизить производительность задач и вызвать утомляемость. Возможные последствия для здоровья конкретных людей: фоточувствительные эпилептические припадки, ^{[ 4 ]} мигрень и ухудшение аутистического поведения. Неправильное восприятие движения объекта из-за стробоскопического эффекта может быть недопустимо в рабочих условиях с быстродвижущимися или вращающимися машинами. ^{[ 5 ]}

Типы

TLA, как правило, представляют собой нежелательные эффекты, которые могут восприниматься людьми из-за того, что светоотдача осветительного оборудования меняется со временем. Различные явления TLA, связанные с ними термины и определения, а также аспекты их наглядности приведены в технических примечаниях CIE ; см. CIE TN 006:2016. ^{[ 6 ]} В CIE TN 006:2016 ^{[ 6 ]} выделяют три типа ТЛА:

Мерцание относится к неприемлемому (раздражающему) изменению света источника света, которое воспринимается обычным человеком либо напрямую, либо через отражающую поверхность;
Стробоскопический эффект — это нежелательный эффект, который может стать видимым для обычного человека, когда движущийся или вращающийся объект освещается модулированным во времени источником света;
Фантомная матрица (или ореолы ) может восприниматься обычным человеком, когда он совершает скачок глаз над небольшим источником света, имеющим периодические колебания, тогда источник света воспринимается как серия пространственно протяженных световых пятен.

Дополнительная информация и объяснения различных явлений TLA даны на записанном вебинаре « Неужели все это просто мерцание? ». ^{[ 7 ]} Модели видимости мерцания и стробоскопического эффекта временного поведения световой мощности светодиодов находятся в докторской диссертации Перца. ^{[ 8 ]}

Коренные причины

Основной причиной возникновения TLA является изменение силы света осветительного оборудования. Важными факторами, которые могут способствовать и которые определяют величину и тип модуляции света осветительного оборудования, являются:

Технология источника света : ^{[ 9 ]} Светодиоды по своей сути не производят временную модуляцию; они просто очень хорошо воспроизводят форму входного тока, и любая пульсация формы тока воспроизводится легкой пульсацией, поскольку светодиоды имеют быстрый отклик; поэтому по сравнению с традиционными технологиями освещения (лампы накаливания, люминесцентные лампы) для светодиодного освещения наблюдается большее разнообразие свойств TLA.
Технология источника питания (драйвер, электрический балласт ) : применяются многие типы и топологии драйверов светодиодов и электрических балластов; более простая электроника и ограниченное количество буферных конденсаторов или их отсутствие часто приводят к большей пульсации остаточного тока и, следовательно, к большей временной модуляции света.
Регулирование освещенности . Технологии регулирования яркости, применяемые либо с внешними диммерами (несовместимые диммеры), либо с внутренними регуляторами уровня освещенности, могут иметь большое влияние. уровень временной модуляции света обычно увеличивается при более низких уровнях освещенности.
Колебания напряжения в сети : Изменения напряжения в сети ^{[ 10 ]} вызваны переключением или изменением нагрузки электрического оборудования, подключенного к электросети, или могут быть преднамеренно применены, например, для связи по линиям электропередачи .
Технологии связи видимого света : могут применяться преднамеренные временные модуляции света, такие как LiFi, например, в целях связи; эти дополнительные TLM могут привести к появлению нежелательных TLA.

Метрики

несколько простых показателей, таких как глубина модуляции , индекс мерцания и процент мерцания . Для оценки приемлемости мерцания часто используются ^{[ 11 ]} Ни один из этих показателей не подходит для объективной оценки видимости и приемлемости TLA для людей. На человеческое восприятие TLA влияют различные факторы: глубина модуляции, частота, форма волны и рабочий цикл.

Для объективной оценки видимости TLA были разработаны и проверены более сложные метрики: ^{[ 6 ]}

для мерцания индикатор кратковременного мерцания P _st^ЛМ,
для стробоскопического эффекта – мера видимости стробоскопического эффекта SVM . ^{[ 8 ]}^{[ 12 ]}

Для мерцания также получены две альтернативные меры для измерения его заметности: показатель видимости мерцания FVM и показатель видимости мерцания во временной области TFVM. ^{[ 8 ]}

ПРИМЕЧАНИЕ. – Применение метрики SVM ограничено для восприятия человеком стробоскопического эффекта в обычных условиях применения (жилых помещениях, офисах), где скорость движения людей и/или объектов ограничена. Для эффекта фантомного массива метрика еще не определена. ^{[ 6 ]}

Методы измерения

Стандартизированные методы испытаний и измерений

Измерение P _ст^ЛМи, опционально, проверка влияния колебаний сетевого напряжения или регулировки яркости: см. IEC TR 61547-1, издание 3; ^{[ 13 ]}
Измерение SVM и, опционально, проверка эффекта регулирования яркости: см. IEC TR 63158; ^{[ 14 ]}
TLA: Методы испытаний и рекомендации по критериям приемки, см. NEMA 77-2017; ^{[ 15 ]}
Руководство по измерению временной модуляции света источников света и систем освещения: см. CIE TN 012. ^{[ 16 ]}

Неправильное использование камер для оценки TLA

Если камеры смартфонов, видеокамеры или пленочные фотоаппараты используются в присутствии модулированного во времени света, на изображении или записи могут быть видны различные артефакты, например, вертикальные или горизонтальные полосы с различной яркостью (эта категория нежелательных эффектов). – временная интерференция света – TLI ). Однако тип артефакта во многом зависит от технологии камеры и ее настроек. Различные камеры будут показывать разные артефакты в зависимости от типа затвора, частоты кадров и мер по снижению помех, принятых в камере. Помимо возможного разнообразия эффектов, которые можно увидеть, существует также разница между тем, что люди воспринимают напрямую, и тем, что люди воспринимают через камеру, дисплей или монитор. ^{[ 17 ]} Следовательно, использование обычных камер не является действенным и объективным средством оценки потенциального ВПО от осветительного оборудования.

См. также

Ссылки

^ IEEE Std 1789:2015, Рекомендуемые IEEE методы регулирования тока в светодиодах высокой яркости для снижения риска для здоровья зрителей ( ссылка ).
^ SCENIHR (Научный комитет по возникающим и вновь выявленным рискам для здоровья), Влияние искусственного света на здоровье , 19 марта 2012 г. ( ISBN 978-92-79-26314-9 )
^ SCHEER (Научный комитет ЕС по вопросам здоровья, окружающей среды и возникающим рискам), Заключительное заключение о потенциальных рисках для здоровья человека, связанных со светоизлучающими диодами (светодиодами) , июнь 2018 г. [1] .
^ Светочувствительная эпилепсия
^ Опасности стробоскопического эффекта .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д CIE TN 006:2016, Визуальные аспекты систем освещения с модуляцией времени. Определения и модели измерения ( pdf ).
^ Д. Секуловский, Запись вебинара « Это все просто мерцание? » ( YouTube )
^ Jump up to: ^а ^б ^с М. Перц, Моделирование видимости временных световых артефактов , диссертация Технологического университета Эйндховена, 02.05.2019 ( ISBN 978-90-386-4681-7 ) [2]
^ Обзор технологий и приложений освещения.
^ Мерцание линии электропередачи .
^ Примечание. Во многих случаях не всегда было ясно, для какого именно явления фактически использовались эти показатели и связанные с ними предельные уровни. Тот же термин «мерцание» часто применяется для обозначения основной причины (модуляции света) и нежелательных эффектов видимости (мерцания и стробоскопического эффекта), а также для явлений интерференции ( TLI ) оборудования, такого как камеры.
^ «Измерение стробоскопической видимости – понимание того, как люди испытывают колебания светодиодного света» .
^ IEC TR 61547-1 (ред. 3), Оборудование для общего освещения. Требования к электромагнитной совместимости. Часть 1. Объективный световой фликерметр и метод испытания на устойчивость к колебаниям напряжения . https://webstore.iec.ch/publication/64795
^ IEC TR 63158:2018 + COR 1 , Оборудование для общего освещения. Метод объективных испытаний на стробоскопические эффекты осветительного оборудования , 19 марта 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б NEMA 77-2017, Временные световые артефакты: методы испытаний и рекомендации по критериям приемки . [3]
^ МКО (2021). «CIE TN 012:2021 Руководство по измерению временной модуляции света источников света и систем освещения» . дои : 10.25039/ТН.012.2021 . Проверено 3 октября 2023 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Временная световая интерференция камер.

Дальнейшее чтение

Документ с изложением позиции LightingEurope TLA , Документ с изложением позиции LightingEurope по мерцанию и стробоскопическому эффекту (временные световые артефакты) , сентябрь 2016 г.;
Документ с изложением позиции NEMA TLA , Временные световые артефакты (мерцание и стробоскопические эффекты), 15 июня 2015 г.;
Информационный документ ZVEI, Temporal Light Artefacts – TLA , март 2017 г. (на немецком и английском языках );
Техническая записка CIE CIE TN 008:2017 , Итоговый отчет Семинар CIE для заинтересованных сторон по стандартам временной модуляции света для систем освещения .

[1] IEEE Std 1789:2015, Рекомендуемые IEEE методы регулирования тока в светодиодах высокой яркости для снижения риска для здоровья зрителей ( ссылка ).

[2] SCENIHR (Научный комитет по возникающим и вновь выявленным рискам для здоровья), Влияние искусственного света на здоровье , 19 марта 2012 г. ( ISBN 978-92-79-26314-9 )

[3] SCHEER (Научный комитет ЕС по вопросам здоровья, окружающей среды и возникающим рискам), Заключительное заключение о потенциальных рисках для здоровья человека, связанных со светоизлучающими диодами (светодиодами) , июнь 2018 г. [1] .

[4] Светочувствительная эпилепсия

[5] Опасности стробоскопического эффекта .

[:0-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д CIE TN 006:2016, Визуальные аспекты систем освещения с модуляцией времени. Определения и модели измерения ( pdf ).

[7] Д. Секуловский, Запись вебинара « Это все просто мерцание? » ( YouTube )

[:2-8] Jump up to: ^а ^б ^с М. Перц, Моделирование видимости временных световых артефактов , диссертация Технологического университета Эйндховена, 02.05.2019 ( ISBN 978-90-386-4681-7 ) [2]

[9] Обзор технологий и приложений освещения.

[10] Мерцание линии электропередачи .

[11] Примечание. Во многих случаях не всегда было ясно, для какого именно явления фактически использовались эти показатели и связанные с ними предельные уровни. Тот же термин «мерцание» часто применяется для обозначения основной причины (модуляции света) и нежелательных эффектов видимости (мерцания и стробоскопического эффекта), а также для явлений интерференции ( TLI ) оборудования, такого как камеры.

[12] «Измерение стробоскопической видимости – понимание того, как люди испытывают колебания светодиодного света» .

[13] IEC TR 61547-1 (ред. 3), Оборудование для общего освещения. Требования к электромагнитной совместимости. Часть 1. Объективный световой фликерметр и метод испытания на устойчивость к колебаниям напряжения . https://webstore.iec.ch/publication/64795

[14] IEC TR 63158:2018 + COR 1 , Оборудование для общего освещения. Метод объективных испытаний на стробоскопические эффекты осветительного оборудования , 19 марта 2018 г.

[:1-15] Jump up to: ^а ^б NEMA 77-2017, Временные световые артефакты: методы испытаний и рекомендации по критериям приемки . [3]

[16] МКО (2021). «CIE TN 012:2021 Руководство по измерению временной модуляции света источников света и систем освещения» . дои : 10.25039/ТН.012.2021 . Проверено 3 октября 2023 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[17] Временная световая интерференция камер.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]