Todo lo que debes saber del efecto Flicker
En ambientes donde hay luz artificial se produce el efecto flicker, también conocido como «parpadeo de luz», este efecto se produce de las fuentes luminosas. El parpadeo puede ser de 2 tipos: parpadeo visible perceptible al ojo humano y el parpadeo de altas frecuencias que se encuentran más allá del rango visualmente perceptible. Los estudios han demostrado que este tipo de parpadeo puede influir en nuestro organismo. pero el alcance y la gravedad del parpadeo dependen de varias variables
¿Qué es el parpadeo o Flicker?
El Flicker es el cambio rapido de la potencia luminosa de una lámpara que, dependiendo de la frecuencia, puede ser perceptible visualmente o no. Este efecto se produce cuando fluctúa el voltaje de la línea de alimentación de la luminaria y como consecuencia la intensidad (algunos le dicen: salida de luz, brillo o atenuación) de la luz fluctua entre un valor mínimo y máximo. Cuanto mayor es la diferencia entre los picos maximo y minimo, mayor es el parpadeo. Si la diferencia es cero eso significa que no hay parpadeo de luz o Flicker.
En la siguiente figura se puede aprecias la diferencia entre una luminación sin parpadeo versus iluminación parpadeante.
¿Que tipo de iluminación tienen Flicker?
Existen diferentes tipos de luz, entre las cuales se pueden mencionar:
Foco incandescentes
Es el tipo mas antiguo de foco, fué considerado uno de los mejores inventos de la historia, emite una luz amarilla y tiene una baja eficiencia energética, su consumo energetico es alto, emite mucho calor y su tiempo de vida util es corta.
Este tipo de focos no suelen presentar el problema de parpadeo porque los filamentos que irradian luz normalmente demoran en apagarse cuando el voltaje AC tiene cero de voltaje durante su ciclo de onda. Esto evita que la luz se atenúe notablemente durante ese intervalo pequeño de tiempo. Puedes hacer esta prueba, energiza el foco y descenergizalo, te daras cuenta que demora un tiempo en apagarse completamente, entonces a la frecuencia de 50Hz o 60 Hz la variación del voltaje es imperceptible. para el foco.
Lámpara Fluorescente
Es el tipo de iluminación que utiliza una tecnología diferente a la de los focos incandescentes. Emiten luz mediante un proceso que involucra gases y un recubrimiento de fósforo en el interior del tubo del bulbo. Es mas eficiente en términos de energía comparado a los focos incandescentes ademas que tiene un mayor tiempo de vida y no emite mucho calor sin embargo es un tipo de lampara que tiene un «efecto flicker» o parpadeo.
El efecto flicker en fluorescentes es causado por la frecuencia con la que la corriente alterna (CA) oscila o cambia de dirección. En la mayoría de los países, la corriente eléctrica de CA oscila a una frecuencia de 50 o 60 hertzios (Hz), lo que significa que se invierte 50 o 60 veces por segundo. Esto puede crear un parpadeo imperceptible a simple vista, pero que algunas personas pueden notar o sentir de manera subconsciente.
Luces Led
La lámpara de luz LED (diodos emisores de luz) son el tipo de bombilla más comercial y de una alta eficiencia energética comparado con sus antecesores. La luz led no se energiza directamente de la red eléctrica que tenemos en casa (voltaje AC) sino que a través de un circuito electrónico (llamado también driver o controlador) se hace la conversión a un menor voltaje, pero en DC debido a que las luces LED para funcionar requieren un suministro de corriente continua (CC).
La lámpara led también generan un efecto flicker o parpadeo y esto se debe a que la energía eléctrica AC es oscilante y en ese periodo de la onda cuando su valor es cero, el led se apaga completamente en ese corto periodo de tiempo para luego encenderse. Aunque el controlador o driver trata entregar al led un voltaje DC estable, este tendrá una variación cuando el voltaje AC este en voltaje cero.
¿Cuales son las causas del efecto Flicker?
Entre los causantes del Flicker en la iluminación está:
Red eléctrica AC
En la sección anterior mencioné que la energia eléctrica AC es un causante directo del efecto flicker en las diferentes tipos de luminaria. las lamparas flourescentes e incandecentes tienen un retardo en apagar la bombilla cuando el voltaje AC es cero voltios, ese retardo hace que el efecto flicker no sea tan evidente. Con las bombillas led es diferente, Son mucho mas sencibles a las variaciones y pertubaciones de la energia eléctrica AC, El flicker es evidente cuando la iluminación emitida se degrada.
Electricidad Sucia
La «electricidad sucia» se refiere a problemas en la calidad de la energía eléctrica suministrada que pueden afectar negativamente el funcionamiento de dispositivos electrónicos y eléctricos, por consiguiente la electricidas sucia afecta el funcionamiento de la luminaria en un grado mas que otro segun el tipo de lámpara. Las interferencias en la red eléctrica circulan en forma de armónicos y transitorios.
- Asumiendo condiciones perfectas de la línea de alimentación AC (Puramente sinusoidal con frecuencia constante y voltaje pico constante), el efecto del armónico hace que la forma de onda de voltaje y corriente se deforme y no sea puramente sinusoidales, lo que puede interferir con el funcionamiento de dispositivos electrónicos.
- Los transitorios son fluctuaciones inesperadas en la tensión eléctrica suministrada a un dispositivo o sistema.
En general, los diferentes tipos de dispositivos (artefactos eléctricos, luminarias, motores, etc ) conectados a la red eléctrica generan «electricidad sucia» y esto influirá en el desempeño de la luminaria con flicker visible o no visible al ojo humano.
Driver o controlador
Se utilizan para luminarias tipo LED, el driver o controlador sirve para convertir la fuente de alimentación AC (normalmente 220 V, 60 Hz) a 12-24 V DC, los LEDs funcionan a bajo voltaje DC con corriente continua pues no funcionan con la red eléctrica directa. En este contexto, para una ilumiación sin flucker se requiere tener un adecuado driver que provea un voltaje DC estable al LED.
El controlador LED puede estar en dos formatos:
- Separado del LED y en caso se dañe puede ser remplazado sin cambiar la lámpara led.
- El controlador dentro de la base de la bombilla, en la siguiente foto se puede aprecias que esta embebido dentro en la lámpara. No es una pieza remplazable, si se daña se tiene que remplazar la bombilla.
El controlador em ambos formatos cumple la misma función que es de regular el Voltaje DC para el led.
Modulación de ancho de pulso (PWM)
La modulación de ancho de pulso (PWM) se utiliza para el tipo de bombillas LED y su función consiste en convertir una señal digital en una señal analógica cambiando el tiempo durante el cual permanece encendida y apagada. En el siguiente gráfico se puede aprecias el porcentaje o relación de cuánto tiempo permanece encendido en comparación con cuando se apaga.
• Frecuencia de modulación • Amplitud de modulación • Componente CC • Ciclo de trabajo
El PWM se utiliza en el controlador o driver. Cuanto más largos sean los pulsos de “encendido” y más cortos los de “apagado”, más brillantes parecerán los LED. Siempre que esto tenga lugar a una frecuencia superior a aproximadamente 200 Hz, el ojo humano no podrá ver ningún parpadeo y el cerebro promediará el nivel de brillo percibido.
La desventaja de usar el PWM es que al generar una onda cuadrada en la frecuencia de la red eléctrica, es más probable que sea visible el flicker cuando se baja los niveles de atenuación, es decir, si la onda cuadrada tiene menos del 50% del estado «ON», en ese escenario, lo mas probable es que el flicker sea mas evidente.
NORMA REGULADORA DEL EFECTO FLICKER EN LED
La IEEE1789 es el estándar más utilizado para regular el flicker de los LED. En resumen, el estandar IEEE1789 indica que la frecuencia y la amplitud deben ser tomados en cuenta si se quiere eliminar o minimizar el parpadeo.
Las recomendaciones del IEEE para limitar los posibles efectos biológicos adversos del flicker se resumen en el siguiente gráfico:
Asumiendo condiciones perfectas de la línea de alimentación AC (Puramente sinusoidal con frecuencia constante y voltaje pico constante) para limitar los efectos biológicos y la detección de parpadeo en iluminación general, la modulación (%) debe mantenerse dentro de la región sombreada.
- Por debajo de 90Hz la modulación (%) debe ser inferior a 0,025 de la frecuencia.
- Entre 90Hz y 1250Hz, la modulación (%) debe ser por debajo de 0,08 de la frecuencia.
- Por encima de 1250Hz, no hay restricciones de modulación.
Si se desea operar dentro de los niveles recomendados de riesgo bajo y niveles sin efecto observable (NOEL:no observable effect level) de flicker, entonces el porcentaje de modulación de parpadeo debe reducirse en 2.5 veces por debajo del nivel de efecto biológico limitado dado en la Recomendación anterior:
- Por debajo de 90 Hz, el porcentaje de modulación debe inferior a 0.01×la frecuencia.
- Entre 90 Hz y 3000 Hz, el porcentaje de modulación debe inferior a 0.0333×la frecuencia.
- Por encima de 3000 Hz, no hay restricción en el porcentaje de modulación (Modulación %).
- Independientemente de la frecuencia de funcionamiento, la modulación debería ser lo más lenta posible, aunque se debe tener en cuenta una mayor tolerancia al aumentar la frecuencia. Esto se muestra en el siguiente gráfico. La frecuencia en funcion de la modulación.
EFECTO DEL FLICKER EN EL SER HUMANO
- Problemas neurológicos, incluidas crisis epilépticas.
- Dolores de cabeza, fatiga, visión borrosa, fatiga visual
- Migrañas
- Reducción del rendimiento de las tareas visuales
- Aumento de conductas autistas, especialmente en niños.
- Aparente desaceleración o parada del movimiento (efecto estroboscópico)
- Distracción
RECOMENDACIONES
Si utilizas iluminación artificial durante el día o la noche, asegúrese de que las luces no tenga parpadeo o en caso no puedas evitar el parpadeo, que este sea bajo para que no afecte tu salud.