Fakta om LED och flimmer

Att säga att LED-tekniken har introducerat flimmer är en felaktig generalisering. Ljusmodulering och flimmer är inte ett specifikt problem för LED utan förekommer även med traditionella ljuskällor. Problem kan däremot uppstå vid användning av undermåliga produkter och/eller vid felaktiga installationer. Att tänka på är att det även kan skilja i teknisk specifikation mellan en produkt avsedd för professionell användning, exempelvis arbetsplatser, respektive produkt huvudsakligen avsedd för bruk hemma.

FLIMMER – TLA

Begreppet flimmer avser egentligen bara de variationer i ljusflöde som ögat kan uppfatta, alltså enbart det vi kan se. Övriga störningar såsom stroboskopisk effekt samt phantom array kallas inte för flimmer utan är en del inom samlingsnamnet TLA, Temporal Light Artefacts. På svenska ”Temporär oönskad störning av ljus”. TLA är med en viss frekvens återkommande förändring av ljusflöde över tid och samtliga typer av ljuskällor kan i någon form ge upphov till denna typ av störning, generellt uttryckt som ”flimmer”.

Vilken typ av störning som uppkommer och vilken nivå den har är beroende av:
• Aktuell frekvens, hög eller låg
• Ström, variationer från bör-värde
• Duty cycle, kurvformens utseende
• Aktuell färgtemperatur
• Aktuellt ljusflöde
”Flimmer” kan delas upp i olika typer av störningar beroende av ovan parametrar

FREKVENSOMRÅDEN

Synligt flimmer uppfattas upp till c:a 80 Hz. Vid frekvenser 80 Hz–2 kHz kan stroboskopiska effekter eller problem med phantom array uppstå. Vi högre frekvenser kan störningar, eller interferens, med teknisk utrustning såsom kameror och streckkodsläsare uppstå. Olika typer av kameror eller streckkodsläsare har varierande känslighet. Det är exempelvis stor skillnad mellan övervakningskameror och HDTV med slow motion. Det är väldigt svårt för en armaturtillverkare att testa mot alla förekommande system. Därför kan det vara nödvändigt att genomföra praktiska tester med aktuell utrustning.

Låg frekvens (Hz)
• Synligt flimmer (~upp till 80–100 Hz)
Såväl öga som ljusalstrare är i fasta positioner.

• Stroboskopiska effekter, (80 Hz–2 kHz)
Ett belyst rörligt föremål, blick fast.

• Phantom Array Effect, (80 Hz–2 kHz)
Blicken förflyttas över en fixerad ljusalstrare.
Hög frekvens (>2 kHz)
• Interferens med annan teknisk utrustning, kameror eller streckkodsläsare.

DRIFTDONETS PÅVERKAN

Driftdonets påverkan på ljuskvalitén är stor eftersom det styr och reglerar strömmen till LED. Ljusflödet från en LED beror på driftström. Även små och korta avvikelser från önskad driftström resulterar direkt i ett förändrat ljusflöde. Dessa oönskade variationer eller avvikelser från önskad driftström benämns som ripple.

Rippleström mäts som plus/minus % i förhållande till bör-/medelvärdet. Ripplenivå bör även definieras tillsammans med ett frekvensområde. Förutom själva ripplet har kurvformen, ”Duty Cycle”, en avgörande betydelse för vilken nivå på ”flimmer” som i slutändan erhålls.

I begreppen PstLM och SVM inkluderas såväl ripple, kurvform samt frekvens. PstLM- och SVM-värden är därmed en mer rättvisande beskrivning av upplevt flimmer respektive TLA (se separat avsnitt).

LJUSREGLERING AV LED

I driftdon avsedda för ljusreglering i professionell miljö förekommer tre huvudsakliga styrtekniker. Dessa driftdon styrs via analog 1–10V, faspuls eller digitalt (exempelvis DALI). Sker via separata styrledare. Val av styrteknik har i sig ingen påverkan på flimmer eller TLA. Avgörande är driftdonets valda regleringsteknik.

Pulsviddsmodulation (PWM)
Innebär att man driver lysdioderna med en modulerad fast driftström. Frekvensen kan variera beroende på val av driftdon.

Strömreduktion (CCR) /Amplitudmodulering (AM)
Innebär att strömmen till lysdioderna regleras ner och därmed sänks ljusflödet.

Hybrid dimming
är en teknik där ovanstående system kombineras. Vid högre ljusflöden används AM teknik och vid låga ljusflöden (< ~35%) växlar driftdonet automatiskt över till PWM-teknik.

DE OLIKA TEKNIKERNA FÖR ATT LJUSREGLERA – FÖR- OCH NACKDELAR

PWM teknik
+ konstant färgtemperatur inom reglerområdet
+ ljusflöde på enskilda LED på en LED modul är det samma
– lägre effektivitet jämfört med AM
– risk för stroboskopiska effekter
– risk för missljud

Amplitudmodulering (AM)
+ högre effektivitet jämfört med PWM.
+ ingen PWM frekvens som kan ge upphov till störningar (TLA) eller interferens.
– färgskiftningar kan uppstå vid låga ljusnivåer.
– ljusflöde kan vid låg ljusnivå variera mellan olika LED på samma LED-modul

ICKE KOMPATIBLA DIMRAR, 230 V FRAMKANT ELLER BAKKANT OCH LED-LJUSKÄLLOR

LED-ljuskällor finns i många olika format samt kvaliteter. Vissa av dom är möjliga att ljusreglera. Driftdon är integrerat i lampsockeln men av utrymmesskäl kan man inte få plats med alla de komponenter som ingår i ett vanligt driftdon.

Flimmerproblemet kan öka om icke kompatibla dimrar för 230V används eller där fel typ av dimmer ansluts till vald ljuskälla. Denna dimteknik är vanligt förekommande när LED-ljuskällor (glöd- eller halogenersättare) används men det finns även driftdon där tekniken används. Ljusreglering sker genom förändring av kurvformen för 230 V. För den här typen av installationer är det extremt viktigt att man konsulterar sina leverantörer vilken kombination av LED-produkt och dimmer som rekommenderas.

GRÄNSVÄRDEN SAMT MÄTMETODER

Den 1 september 2021 träder Ekodesigndirektivet 2019/2020 i kraft. I detta direktiv anges gränsvärden för synligt flimmer, PstLM, och stroboskopisk effekt, SVM. Gränsvärden avser för närvarande  nätspänningsanslutna LED-ljuskällor. Mätmetod samt krav på mätutrustning för PstLM och SVM specificeras i standard IEC TR 61547-1 resp. IEC TR 63158.

Synligt flimmer:
Mäts inom frekvensområdet 0-80Hz. Redovisas som PstLM. PstLM är en förkortning av engelskans Short Term Light Modulation. Enligt ECO design direktiv är max tillåtna nivån för PstLM 1.0.
Stroboskopisk effekt:
Mäts inom frekvensområde 80Hz-2kHz. Redovisas som SVM. SVM är en förkortning av engelskans Stroboscopic Visibility Measure. Enligt ECO design direktiv är max tillåtna nivån för SVM 0.9. Från 2024 gäller max SVM 0.4.
Phantom array:
Finns f.n. ingen föreslagen mätmetod. Arbete pågår.

Det föreslås ibland att man kan kontrollera om en ljuskälla ”flimrar” genom att hålla mobilkameran nära ljuskällan. Om det då uppstår ”ränder” på bildskärmen så indikerar det på att ljuskällan ”flimrar”. Dessa ”ränder” beror på interferens mellan mobilkamerans bildfrekvens och ljuskällans eventuella ”flimmer”. Mobilkameran är dock inte ett tillförlitligt mätinstrument för att definiera ljuskällans ev. ”flimmer”. Olika kameror har olika bildfrekvens och även kamerans inställningar kan påverka resultatet på olika sätt. En mobilkamera kan, till exempel visa en korrekt bild utan ränder men det säkerställer/bevisar inte att det är ”flimmerfritt” även om kameran i detta exempel inte visar någon interferens. Likaså kan mobilkameran visa på/indikera ”flimmer”, dock säger det inte något om vilka nivåer eller typ av störning (som ex frekvens) som det handlar om utan endast att det förekommer någon form av störning.

Det finns idag inte några enkla sätt att mäta ”flimmer” på ett korrekt sätt utan man får fråga leverantören av aktuella produkter eller använda en för uppgiften fastställd metod samt utrustning (IEC TR 61547-1, IEC TR 63158).

Branschföreningens arbete strävar efter att god belysningsteknik kommer till användning. Fokus ligger på energibesparing, god ljuskvalité samt komfort 