Dobór zasilacza LED a nowe wymagania Ekoprojektu

Z początkiem września 2021 roku wejdzie w życie nowe rozporządzenie Komisji UE 2019 2020 (Ekoprojekt). Zmieniają się szczegółowe wymagania dotyczące sprzętu elektrotechnicznego, w tym źródeł światła LED. Oprócz nowych klas efektywności energetycznej wprowadzone zostały zupełnie nowe minimalne wymogi w zakresie migotania światła i tzw. efektu stroboskopowego.

Nowe wymagania, stary problem

LED-y to źródła półprzewodnikowe, które natychmiast reagują na zmienne parametry zasilania. W konwencjonalnych źródłach inercja cieplna znacząco spowalniała zmiany poziomu strumienia świetlnego przy zmiennych warunkach zasilania, dlatego zmiany te nie były tak widoczne. W przypadku LED dobierając odpowiedni zasilacz lub projektując nowy układ sterowania, należy wziąć pod uwagę nie tylko kwestie elektryczne, ale również parametry optyczne. Klasa zastosowanego zasilacza będzie miała bezpośredni wpływ na parametry świetlne.

Migotanie i efekt stroboskopowy

Migotanie to okresowa i szybka zmiana wielkości fotometrycznych (strumienia świetlnego) źródła światła wynikających z zakłóceń i charakteryzujących się niejednorodnym (aperiodycznym) przebiegiem. Migotanie światła może powodować dyskomfort wzrokowy w pracy. Może również powodować migreny, a nawet napady padaczkowe. Efekt stroboskopowy oznacza zmianę w postrzeganiu ruchu przez obserwatora w zmieniających się w czasie warunkach oświetleniowych. Zmiany te mogą być okresowe i nieokresowe oraz może je wywoływać samo źródło światła lub źródło zasilania. W środowisku przemysłowym może powodować wypadki z udziałem ludzi, ponieważ efekt stroboskopowy spowodowany tętnieniem światła prowadzi do zaburzenia percepcji prędkości obracających się obiektów, np. części maszyn.

Nowe miary PstLM oraz SVM

PstLM to wskaźnik migotania światła wprowadzony do rozporządzenia, gdzie „st” (ang. short term) oznacza krótki okres, a „LM” metodę pomiaru migotania światła, jak określono w normach. Wartość Pst LM = 1 oznacza, że prawdopodobieństwo, iż przeciętny obserwator zauważy migotanie, wynosi 50%. W tabeli 4 rozporządzenia określono wymagany poziom Pst LM ≤ 1 przy pełnym obciążeniu i dotyczy on zasilanych z sieci LED i OLED.

Zobacz także: Metody pomiaru wskaźnika migotania światła – PstLM

SVM to miara widocznego efektu stroboskopowego (Stroboscopic Visibility Measure) – nowy parametr określający prawdopodobieństwo wystąpienia efektu stroboskopowego. Progiem widoczności efektu stroboskopowego jest wartość SVM równa lub większa od 1. Przy wartości poniżej 1 efekt stroboskopowy nie będzie widoczny dla obserwatora. Maksymalny dopuszczalny poziom SVM przy pełnej mocy wynosi 0,4.

Jak mierzyć?

Pomiary tych wielkości muszą być wykonywane za pomocą fotometrycznych przyrządów pomiarowych. Takie urządzenie składa się z wysoko wydajnego systemu światłoczułego (fotodioda ze wzmacniaczem transimpedancyjnym) uzupełnionego filtrem optycznym V-lambda, umożliwiającym dostosowanie krzywej czułości systemu do charakterystyki oka ludzkiego (patrz Rys. 1).

Mierniki tętnienia światła różnią się czasami pomiaru, częstotliwościami próbkowania, maksymalną częstotliwością przenoszenia oraz rozdzielczością częstotliwościową zależną od rozmiaru FFT. Urządzenia wysokiej klasy próbkują sygnał z wysokim nadpróbkowaniem 10× większym niż najwyższa spodziewana częstotliwość sygnału mierzonego, co jest istotne dla odtworzenia kształtu przebiegu sygnału tętnień. Pomiary wykonuje się w ciemni fotometrycznej, umieszczając miernik w określonej odległości od źródła światła. Przyrząd pomiarowy i źródło światła powinny być stabilne, ponieważ drgania mogą generować dodatkowe, niskie częstotliwości w sygnale. Należy pamiętać o stabilizacji źródła przed pomiarem przez 25 min. Złącze półprzewodnikowe PN diody ma ujemny współczynnik temperaturowy, a więc wartość prądu płynącego przez diodę będzie narastać wraz z jej nagrzewaniem. Inną metodą jest wykorzystanie układu miernika z kulą całkującą, który przy pomiarze strumienia świetlnego pozwala na weryfikacje charakterystyki tętnienia.

Czym mierzyć?

GL Optic jako jedyna firma w naszej części Europy od ponad 10 lat w Polsce produkuje kompleksowe systemy do pomiarów optycznych źródeł światła, komponentów optycznych oraz lamp i opraw. Do pomiarów tętnienia, migotania i efektu stroboskopowego oferowane są obecnie dwa wysokiej klasy urządzenia pomiarowe. Urządzenia zostały pozytywnie zweryfikowane w ramach współpracy z Philips Research oraz wysoko ocenione przez Amerykański Departament ds. Energii (DOE).

• GL Photometer 3.0 LS + Flicker jest fotometrem klasy laboratoryjnej. Został zaprojektowany z myślą o szybkim fotometrowaniu opraw, a jego elektronika została zoptymalizowana do szybkiej integracji i dużego zakresu pomiarowego. Jest to urządzenie USB stosowane w laboratoryjnych pomiarach na ławie optycznej lub jako część układu pomiarowego z kulą całkującą lub goniofotometrem. Zakres pomiarowy od 0,0001 lx do 1 000 000 lx, częstotliwość próbkowania 125 kHz, klasa filtra A < 3% oraz 18-bitowy przetwornik A/C.
• GL SPECTIS 1.0 T Flicker to przenośny „smart” spektroradiometr. Łączy pomiar tętnienia światła ze spektralną analizą światła. Korzystanie z urządzenia nie wymaga specjalistycznej wiedzy. Jeden przycisk uruchamia pomiar, prezentując kluczowe dane: natężenie oświetlenia, CRI, TM-30, temperaturę barwową, CCT i inne. Po wybraniu funkcji „Flicker” i ponownym naciśnięciu przycisku pomiaru spektrometr natychmiast ukazuje dane tętnienia światła, PstLM i SVM. Urządzenie ma wygodny dotykowy ekran, intuicyjny system operacyjny Android, automatyczne zapisywanie danych, przesyłanie danych kablem USB na PC oraz Wi-Fi.

Podsumowanie

Projektując układy zasilające oraz sterujące pracą diod LED, należy mieć na uwadze omawiane w artykule parametry tętnienia światła. W wielu przypadkach wystarczy kierowanie się dobrymi regułami projektowymi, jednak coraz wyższe wymagania odnośnie do parametrów oświetlenia sprawiają, że dokładne pomiary parametrów tętnienia światła stają się koniecznością.

GL Optic Polska

tel. 61 819 40 03 / office@gloptic.com