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Ursachen und Folgen von Flickern

Ursachen und Folgen von Flickern (Bild: © spuno - stock.adobe.com)

Flickern (engl. für flackern oder flimmern) ist als Problem von Fluoreszenzlampen bekannt. Immer leistungsfähigere elektronische Vorschaltgeräte haben diese Erscheinung jedoch weitestgehend aus der Wahrnehmung verbannt. Da sich LEDs im Bereich der Beleuchtungstechnik durchsetzen und die Ansprüche an die Beleuchtungsqualität gewachsen sind, wird diese Problematik wieder in den Vordergrund gerückt. 

Was bedeutet Flickern?

Der Begriff Flickern beschreibt die Veränderung des Lichtstroms über einen bestimmten Zeitraum hinweg. Dieses Phänomen ist besonders deutlich wahrnehmbar, wenn es sich mit anderen Frequenzen überlagert und es zu Interferenzen kommt. Diese Interferenzen können mit der Bildwiederholfrequenz von Bildschirmen, mit der Bildrate von TV Kameras bei Zeitlupenaufnahmen oder an Arbeitsplätzen mit schnell drehenden Maschinen auftreten. Abhängig von Lichtanwendung und Frequenz können geringere Flickerfrequenzen (bis 120 Hz) das Wohlbefinden von Menschen beeinflussen.   

Wie entsteht Flickern bei LEDs?

Für viele ist Rippelstrom der Verursacher der Flickerproblematik. Rippelstrom ist ein (trotz Gleichrichtung, Transformation und Filterung des Eingangsstroms durch den LED-Treiber ) verbleibender Wechselstromanteil.

 

Der Rippelstrom ist dem Gleichstrom für die Versorgung der LED überlagert und kann unterschiedliche Frequenzen und Kurvenformen aufweisen. Er führt am LED-Modul zu Stromschwankungen, die wiederum Änderungen des Lichtstroms hervorrufen. Entscheidend für die resultierenden Flickererscheinungen sind die Höhe von Amplitude und Frequenz des überlagerten Wechselstromanteils.

Welche Auswirkungen hat Flicker auf den Menschen?

"Flimmerfrequenzen wirken sich, bewusst oder unbewusst wahrgenommen, negativ aus auf Augen, Gehirn, Hirnströme, Hormone, Nervosität, neurologische Abläufe, Verarbeitungs- und Steuerungszentren, Koordination, Stoffwechsel, Glukoseverbrauch, kapillaren Blutfluss oder Schlafqualität und können Migräne, Kopfschmerz oder epilepsieartige Anfälle auslösen."

 

Dissertation von Dr. Christin Steigerwald

 © BAUBIOLOGIE MAES

Auch wenn die Lichstromschwankungen außerhalb des wahrnehmbaren Bereichs liegen, kann Flicker das Wohlbefinden des Menschen beeinträchtigen. Wie stark Flicker wahrgenommen wird, ist vom peripheren Sehen, vom persönlichen Empfinden, von der jeweiligen Sehkraft und von den vorherrschenden Lichtverhältnissen ab.

 

Am Empfindlichsten reagieren die meisten Menschen bei Frequenzen um 0 Hz. Veränderungen über 70 Hz werden meist nicht mehr bewusst wahrgenommen. Dennoch können bei lichtsensitiven Menschen auch bei etwas höheren Frequenzen Probleme wie Müdigkeit und Kopfschmerzen auftreten.

Flicker und das Dimmen von LEDs

Ob Flicker bei LEDs auftritt, ist vordergründig vom verwendeten Betriebsgerät abhängig. Speziell beim Dimmen zeigen sich große Unterschiede. So kann das Dimmen von LEDs über Pulsweitenmodulation Flickererscheinungen, die vom Betriebsgerät ausgehen, verstärken oder sogar verursachen.

 

LEDs setzen den Betriebsstrom im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtquellen sofort und ohne große Glättungseffekte in Licht um. Damit LED Leuchtmittel möglichst flickerfrei betrieben werden können, sind hochwertige LED-Treiber sowie die Kompatibilität zwischen Treiber, Dimmer und LED-Modul entscheidend.

 

Wichtige Informationen für die Beurteilung von Betriebsgeräten liefern die Datenblätter. Interessant sind hier Parameter wie »Ausgangsstrom NF Restwelligkeit«, »Output Current Ripple« oder »überlagerter Wechselstrom« Die dort aufgeführten Werte beziehen sich in der Regel auf 100 Hz. Je niedriger sie sind, desto geringer ist das Flickerrisiko.

„Die Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies (ASSIST) … betrachtet bei 100 Hz einen Flimmeranteil von mehr als 20% als nicht mehr akzeptabel, bei 120 Hz von über 30%.“

 © http://www.elektronikpraxis.vogel.de/opto/articles/471093/ 

Wie kann Flickern verhindert werden?

Daten zu Rippleströmen im LED-Treiber und Angaben zur kompletten Leuchte geben Hinweise auf das Flickerrisiko. Wie hoch die Wahrscheinlichkeit von Flickererscheinungen ist, kann durch die Höhe der Frequenzverläufe festgestellt werden. Hierbei sind Werte zwischen 0 und 120 Hz ideal. Der Bereich zwischen 10 und 70 Hz ist besonders zu beachten, denn hier hat Flickering den größten Einfluss auf das Wohlbefinden. Wird nun noch auf Dimmung ohne reine Pulsweitenmodulation verzichtet, ist der Grundstein für eine flickerfreie Beleuchtungsumgebung gelegt.


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