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Parpadeo y efecto estroboscópico en LED

Los efectos no deseados en la percepción visual de un observador dentro de un ambiente luminoso, se denominan “Fenómenos Temporales de la Luz” (Temporal Light Artifacts o TLA en sus siglas en inglés). Estos fenómenos son inducidos por un estímulo de la luz cuya luminancia fluctúa con el tiempo. Dos ejemplos bien conocidos de tales efectos no deseados son el parpadeo y el efecto estroboscópico.

Parpadeo y efecto estroboscópico en LED

¿Qué son los TLA´s y cómo nos afectan?

Los TLA´s son los Fenómenos Temporales de la Luz. Un ejemplo de estos efectos serían el parpadeo (también llamado flicker) o el efecto estroboscópico producido por una fuente de luz artificial. La existencia de estos fenómenos es preocupante, ya que conduce a una reducción del rendimiento laboral, dolores de cabeza, a la creación de entornos de trabajo inseguros para las personas, etc.

La sensibilidad de cada persona puede hacer que los efectos sean mayores o menores en intensidad, e incluso que no se noten, pero no implica que no vayan afectando a la salud. Entre los ejemplos podemos mencionar determinados casos de epilepsia, autismo, jaquecas o migrañas que tienen una correlación directa con la variación periódica de la luminancia que da lugar a una respuesta neurológica. Todo ello además afecta al cansancio ocular en el medio y largo plazo.

La falta de parámetros medibles y observables, o el uso de métricas que no son las apropiadas, que permitan clasificar la iluminación LED susceptible de presentar algún TLA, como el efecto flicker, para su medición y control es uno de los problemas a los que se enfrenta la tecnología LED en su desarrollo futuro.

Parpadeo y efecto estroboscópico en LED

¿Qué causa los efectos TLA´s?

Son varias las causas que provocan TLA´s, entre ellas la forma en la que los dispositivos de alimentación o drivers alimentan a las luminarias, ya que al utilizar una frecuencia de red de 50 Hz en corriente alterna nos encontramos en la situación por la que en cada segundo hay 100 momentos con tensión cero, lo que para una fuente de luz convencional como la luz incandescente no es un problema, pues hace uso de la inercia térmica de los materiales para que no se note demasiado, sin embargo no ocurre lo mismo en las luces LED. Asimismo la regulación del flujo emitido puede acentuar la modulación de la luz y, por lo tanto, la percepción de la sensación molesta del parpadeo. Lo que puede provocar esta modulación pueden ser elementos tan variados como los siguientes:

  • La tecnología de la fuente de luz y la tipología de su driver.
  • La atenuación de la tecnología de reguladores de intensidad de aplicación externa o reguladores de nivel de luz interno.
  • El nivel de atenuación.
  • Las fluctuaciones de tensión de la red causada por los aparatos eléctricos conectados a la red eléctrica o intencionalmente aplicados a propósitos de señalización.

De todo ello, las fluctuaciones pueden derivar en periódicas o no periódicas, si a ello se le añaden los parámetros de frecuencia, magnitud de la luminancia, forma de la onda de la luz, los objetos observados y su movimiento, además de la sensibilidad del observador, se presenta un coctel perfecto para obtener TLA´s que afecten a los usuarios.

Parpadeo y efecto estroboscópico en LED

Cómo medir los TLA´s

En la actualidad se usan la “Profundidad de Modulación” (MD) ‐ también llamada porcentaje de parpadeo ‐ y el “Índice de Flicker” (FI) o índice de parpadeo, que se aplica a menudo para evaluar la gravedad del parpadeo y el efecto estroboscópico. Estas métricas asumen un comportamiento periódico de la ondulación de la luz y no tienen en cuenta las propiedades críticas de la forma de onda de la ondulación de la luz, por ejemplo, la frecuencia. Además, la agregación de los diferentes componentes de frecuencia de la ondulación de luz no se considera. Por lo tanto, las métricas MD y FI no deben ser utilizadas para describir y limitar el “parpadeo” y el “efecto estroboscópico” para los seres humanos, puesto que sus valores no representan correctamente la situación percibida.

A partir de diversos estudios de percepción se sabe que la sensación de “parpadeo” y del “efecto estroboscópico” depende de la frecuencia. El flicker se hace visible si la frecuencia de las modulaciones de luz varía de unas pocas décimas de Hercios (Hz) hasta aproximadamente 80 Hz, mientras que los efectos estroboscópicos se pueden producir para frecuencias de modulación de la luz de hasta 2 kHz.

Para ambos efectos TLA´s el umbral de percepción depende también de la forma en que la ondulación de la luz varía en el transcurso del tiempo. Por ejemplo, el parpadeo y los efectos estroboscópicos inducidos por ondulaciones sinusoidal, diente de sierra y variaciones de luz rectangular se perciben de manera diferente. Además, si el rizado de la luz contiene varios componentes de frecuencia, el efecto suma de estos componentes de frecuencia debe estar presente. Para la evaluación objetiva del efecto estroboscópico se ha desarrollado la Medida de la Visibilidad Estroboscópica (SVM) [5]. La métrica SVM incorpora el efecto de dependencia de frecuencia, forma de onda y sumatorios de los componentes de frecuencia.

Cómo solucionar los TLA´s en luces LED

Como ya hemos mencionado, el parpadeo o efecto flicker existe en todas las luminarias, pero en las incandescentes es más difícil que se note, y por otro lugar la tecnología LED tiene gran cantidad de variaciones, como los LED SMD 5630, 5050, LED COB, MICROLED,  etc. Por lo que no es sencillo encontrar una solución única, pero os dejamos una serie de recomendaciones para resolver los problemas:

  • Asegurarse que no hay corrientes residuales en la línea que alimenta al LED
  • Utilizar LED de fabricantes reconocidos con calidad y que cumplan los estándares europeos, evitando productos sin marcado CE
  • Utilizar LED con controladores mejorados, los LED más contemporáneos llevan nuevos controladores, o drivers, que han sido diseñados específicamente para atenuar la corriente a la salida y reducir los ciclos de parpadeo. También incorporan sistemas para elevar la frecuencia por encima de los 150 Hz, valor a partir del cual es difícil que sea percibido por el ojo humano.
  • Evitar instalaciones mixtas con tecnología LED y tecnologías convencionales (dicroicas, halógenas, etc.) pues en estas últimas puede haber pequeñas variaciones de tensión o intensidad que pueden afectar al LED, necesitado de muy poca intensidad para activarse. En caso de instalar tecnologías mixtas, será necesario disponer una resistencia en paralelo para que derive el consumo.

Un Reglamento único para iluminación

El Reglamento Único de Iluminación, que consiste en sustituir el Reglamento CE 244/2009, 245/2009 y 1194/2012 de la Directiva sobre eco‐diseño 2009/125 / CE, también podría adoptar requisitos para los TLA´s. El Reglamento Único de Iluminación trata sobre el eco‐diseño y el ahorro de energía, por lo que sería extraño que se incluyeran requerimientos de TLA´s en él. Sin embargo, si la Unión Europea insiste en incluirlo, desde Anfalum se propondrá limitar los TLA´s a stLM ≤1.0.