L'efficacité énergétique, la durabilité et l'adaptabilité des-diodes électroluminescentesLumières (LED)ont complètement transformé le secteur de l'éclairage. Cependant, des inquiétudes concernant les effets possibles des LED sur la santé ont fait surface à mesure qu'elles remplacent les lampes à incandescence et fluorescentes conventionnelles. Le scintillement-une variation soudaine et récurrente du flux lumineux-est un problème important. Le scintillement des LED ne leur est pas exclusif, mais dans certaines situations, la façon dont elles sont fabriquées et fonctionnent peut aggraver la situation. Cet article examine les implications négatives sur la santé du scintillement de l’éclairage LED, comment il est mesuré et comment atténuer ses impacts négatifs.
Comprendre le scintillement de l'éclairage LED
Scintillement : Qu'est-ce que c'est ?
Le terme « scintillement » décrit le changement progressif de l’intensité lumineuse. Cela résulte de la commutation rapide du courant électrique qui alimente la diode des LED. Les LED s'allument et s'éteignent relativement instantanément, ce qui rend le scintillement plus visible s'il n'est pas contrôlé. Cela contraste avec les lampes à incandescence, qui retiennent la chaleur et brillent entre les cycles.
Types de scintillement
Scintillement visible : variations visibles à l'œil nu, se produisant généralement à des fréquences inférieures à 80 Hz.
Une modulation de fréquence-plus élevée (supérieure à 80 Hz) qui peut avoir un impact sur la santé même si elle est imperceptible est connue sous le nom de "scintillement invisible".
Raisons du scintillement des LED
Problèmes d'alimentation électrique : une conversion inefficace du courant alternatif (AC) en courant continu (DC) par des pilotes de LED peu coûteux peut entraîner des oscillations résiduelles.
Techniques de gradation : une technique de gradation populaire, la modulation de largeur d'impulsion (PWM), allume et éteint rapidement les LED, créant ainsi un scintillement.
Conception des circuits : des pièces incompatibles ou des circuits mal construits peuvent rendre les variations plus prononcées.
Effets du scintillement des LED sur la santé
Le scintillement affecte la santé de manière à la fois psychologique et physiologique. La fréquence, l'intensité, la durée de l'exposition et la sensibilité personnelle sont quelques-unes des variables qui affectent la gravité.
1. Fatigue oculaire et détresse visuelle
La pupille et les cellules rétiniennes de l’œil doivent continuellement s’adapter en raison du scintillement, ce qui provoque :
Les symptômes de l'asthénopie comprennent une vision floue, des yeux secs et des difficultés de concentration.
Maux de tête et migraines : sous la lumière clignotante, les personnes sensibles-en particulier celles qui souffrent de migraines-signalent davantage d'épisodes.
2. Impact sur les nerfs
Un scintillement compris entre 3 et 70 Hz peut provoquer des convulsions chez 1 personne sur 4 000 souffrant d'épilepsie photosensible.
Performance cognitive : la recherche indique que le scintillement est associé à une diminution de la concentration et à davantage d'erreurs dans les tâches. Selon une étude réalisée en 2019 par Lighting Research & Technology, les participants ont commis 23 % d'erreurs en plus en scintillent à 100 Hz.
3. Perturbation du rythme circadien
La génération de mélatonine est régulée par la lumière. Même à hautes fréquences, le scintillement peut entraver ce processus, ce qui peut entraîner :
Les troubles du sommeil comprennent une qualité de sommeil réduite et un début de sommeil retardé en raison de la suppression des niveaux de mélatonine.
Troubles de l'humeur : les troubles affectifs saisonniers et la dépression sont associés à des perturbations circadiennes chroniques.
4. Dangers étendus
Les affections chroniques peuvent être exacerbées par une exposition prolongée :
Selon des recherches réalisées sur des animaux, le scintillement à haute fréquence-peut accélérer la dégénérescence de la rétine.
Maux de tête chroniques : les maux de tête persistants sont plus fréquents chez les employés de bureau exposés àLED clignotantes.
Métriques et instruments de scintillement
Les ingénieurs éclairage utilisent des outils spécialisés et des mesures quantitatives pour évaluer le scintillement :
1. Mesures importantes
La formule du pourcentage de scintillement est (Amax−Amin)(Amax+Amin)×100 %.
(Amax+Amin)(Amax−Amin)×100 %=Pourcentage de scintillement
où les rendements lumineux les plus élevés et les plus minimaux sont désignés par Amax et Amin. Un scintillement pire est indiqué par des pourcentages plus élevés.
L'indice de scintillement calcule la proportion de puissance lumineuse supérieure ou inférieure à la normale. De 0 (pas de scintillement) à 1 (scintillement extrême), les valeurs varient.
Un facteur clé dans l’évaluation de la perceptibilité est la fréquence. Bien que pour la plupart indétectables, les scintillements supérieurs à 200 Hz peuvent néanmoins avoir des impacts physiologiques.
2. Instruments de mesure
Les compteurs de scintillement sont des instruments portables qui mesurent la fréquence et le pourcentage de scintillement, tels que le PRC LMK-5.
Les formes d'onde lumineuses peuvent être observées à l'aide d'oscilloscopes, mais elles nécessitent un photodétecteur.
Applications pour smartphones : « Flicker Tester » et d'autres outils préliminaires fournissent des évaluations facilement disponibles mais imprécises.
3. Lignes directrices et normes
IEEE 1789-2015 : pour les applications à faible risque, le scintillement doit être maintenu en dessous de 8 % à 90 Hz ou de 3 % à 1 200 Hz.
ENERGY STAR : exige que les produits LED aient une fréquence d'au moins 120 Hz et un scintillement ne dépassant pas 30 %.
Atténuation du scintillement de l'éclairage LED
1. Solutions de conception et d'ingénierie
Pilotes de haute-qualité : pour une sortie stable, utilisez des pilotes à courant constant (CCD) plutôt que PWM.
Les redresseurs pleine onde-réduisent l'ondulation résiduelle en convertissant le courant alternatif en courant continu lisse.
La gradation PWM et analogique est utilisée dans la gradation hybride pour réduire le scintillement à de faibles niveaux de lumière.
2. Normes industrielles et réglementaires
CEI TR 61547-1 : Établit des normes d'immunité pour les appareils d'éclairage.
California Title 24 : exige que les structures commerciales aient un scintillement inférieur ou égal à 30 %.
3. Connaissance des consommateurs
Certifications : vérifiez la conformité à la norme IEEE 1789 ou les marques « sans scintillement -.
Évitez les LED bon marché car elles compromettent souvent la qualité du pilote.
Testez avant d'acheter : vérifiez le scintillement dans les magasins avec des applications pour smartphone.
4. Développements à venir
Les LED adaptatives des systèmes d'éclairage intelligents modifient leur puissance en fonction de l'environnement.
Flicker-Recherche sur les pilotes gratuits : l'objectif des technologies émergentes est d'éliminer le scintillement sans compromettre l'efficacité.
Même siÉclairage LEDprésente de nombreux avantages, le scintillement reste un problème sérieux avec de réels risques pour la santé. Les dangers, qui vont de l'irritation oculaire à court-terme aux impacts neurologiques et circadiens à long-, soulignent la nécessité de directives de mesure strictes et de techniques d'atténuation. Le secteur de l'éclairage peut garantir que les LED tiennent leurs promesses en tant qu'option sûre et respectueuse de l'environnement en mettant l'accent sur des composants de haute-qualité, en respectant les réglementations et en encourageant l'éducation des clients. Le scintillement sera encore réduit à mesure que la recherche progresse, protégeant à la fois la santé humaine et les progrès technologiques.
