Title optional second line - media.osram.info · 5 Stroboskopische Effekte Modulation (100 Hz)...
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Lichtqualität mit OSRAM LED-Treibern
Juni 2017 | Garching
Light is OSRAM
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Lichtmodulation und relevante Frequenzbänder
Seite
1. Sichtbarer Flicker (0 Hz...80 Hz) 03
2. Stroboskopische Effekte (80 Hz….2 kHz) 05
3. Kameraanwendungen (25 Hz....10 kHz) 08
4. Barcode-Lesegeräte (10 kHz….100 kHz) 09
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Sichtbarer Flicker
Der sichtbare Flicker (Kelly-Metrik <0,003) ist
äquivalent zur bzw. sogar noch strikter als 𝐏𝐬𝐭𝐋𝐌
Flicker-Messmetrik gemäß DTR – IEC/TR 61547-1
*) Siehe U. Henger: Investigations for the development of measurement equipment to determine the flicker factor
(Untersuchungen zur Entwicklung von Messausrüstung zur Ermittlung des Flickerfaktors)
7. Lichttechnische Gemeinschaftstagung Pp. 251-256 Baden bei Wien, 13. bis 16. Mai 1986
Der wahrgenommene, sichtbare Flicker entspricht
der Akkumulation von spektral aufgelösten
Lichtniveaus, gewichtet durch die Kernel-Funktion
Grenzwert *)
FVTh ≤ 0,003 = 0,3%
Bewertung der Lichtmodulation mit der Kelly-Metrik (0…80 Hz)
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Lichtmodulation und relevante Frequenzbänder
Seite
1. Sichtbarer Flicker (0 Hz...80 Hz) 03
2. Stroboskopische Effekte (80 Hz….2 kHz) 05
3. Kameraanwendungen (25 Hz....10 kHz) 08
4. Barcode-Lesegeräte (10 kHz….100 kHz) 09
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Stroboskopische Effekte
Modulation (100 Hz) verschiedener Betriebsgeräte
In der Praxis liefern viele Treiber einen signifikanten Anteil
an 100 Hz Modulation.
Im Vergleich zu traditionellen Leuchtstofflampen verwandeln
LEDs ihren Betriebsstrom unmittelbar in Licht ohne
Glättungseffekte. Daher ist die Qualität des LED-Treibers
entscheidend für die Lichtqualität. Einfache, kostenoptimierte
Treiber-Schaltungen können eine verminderte Lichtqualität zur
Folge haben.
Die Lichtmodulationstiefe kann von der Strommodulationstiefe
abgeleitet werden.
Rippelstrom ~ Lichtmodulation
EVG Leuchtstofflampe: QUICKTRONIC LED-Treiber: OPTOTRONIC
QTI DALI/QTI…DIM < 10% OTi DALI 1…3% SELV, 1 %
non-isolated
QTP OPTIMAL < 10% OTi < 10%
QT FIT < 10% OT FIT 5%
Magnetisches
Vorschaltgerät
25...35% OTe 20...35%
*Stark abhängig vom LED-Modul
Modulation, auch MD genannt:
Modulation Depth = Flicker in ProzentLichtmodulation =
Φ(Wobei dem Lichtstrom entspricht)
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Stroboskopeffekte
Die Lichtmodulationstiefe ist äquivalent zur Modulationstiefe des Ausgangsstroms des Treibers (d.h. fast der gleiche
Wert).
Lichtmodulation auch MD genannt: Modulation Depth = Flicker in Prozent
Organisationen wie CIE, IEEE bzw. NEMA entwickeln derzeit Messverfahren zur Bewertung der Lichtmodulation (PstLM, SVM,
Flicker-Index, MD). Dabei zeichnet sich bei CIE, ZVEI und Lighting Europe eine Präferenz für die Messverfahren 𝐏𝐬𝐭𝐋𝐌 und
SVM ab.
Lichtmodulation = Lichtstrom Rippelstrom =
Messung von Lichtmodulation/Rippelstrom
Φ(Wobei dem Lichtstrom entspricht)
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Lichtmodulation und relevante Frequenzbänder
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1. Sichtbarer Flicker (0 Hz...80 Hz) 03
2. Stroboskopische Effekte (80 Hz….2 kHz) 05
3. Kameraanwendungen (25 Hz....10 kHz) 08
4. Barcode-Lesegeräte (10 kHz….100 kHz) 09
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Modulationstiefe 20 %
Modulationstiefe 10 %
• Die Rolling-Frame-Technolgie spielt eine wichtige Rolle bei
der Bildverzerrung; wird in den gängigsten Anwendungen
eingesetzt
• Betroffenes Frequenzband 25 Hz … 10 kHz
• Das Ausmaß der Bildverzerrung hängt von der Beleuchtung,
den Kameraeinstellungen, der jeweiligen Szene sowie der
Aufmerksamkeit des Betrachters ab
CCD- und CMOS-Sensoren mit Rolling Shutter
oder globaler Shutter-Technologie
Kameraanwendung
(Smartphone und Überwachungskameras)
* Für Anwendungen im Innenbereich
Die Erkennbarkeit der Modulation hängt ebenfalls von der
Beleuchtung, den Kameraeinstellungen und ist
beleuchtungsszenen- und betrachterabhängig.
Empfehlung von OSRAM:* MD < 10 %
kamerageeignet / kamerafreundlich
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LED-Treiber von OSRAM
Lichtmodulation
Sichtbarer
Flicker
Für
stroboskopische
Anwendung
geeignet
Geeignet für Kamera-
anwendungen
Geeignet für
Barcode-
Lesegeräte
Produktgruppe Dimm-
Techno-
logie
SELV/… Modulationstiefe
100 Hz in %
0…80Hz 80 Hz…2 kHz 25 Hz…10kHz > 10 KHz…100
kHz
OTi DALI linear HD SELV <1
Kein sichtbarer
Flicker
Gut / DoA
Gut
Gut / DoA
Gut
Kein Einfluss
auf CCD-Barcode-
Lesegeräte
bekannt***
OTi DALI linear
(G3)*
AD Non-isolated <1
OT FIT linear (G2) SELV <5
Gut GutOT FIT LT2 linear Non-isolated <1
OT FIT linear Non-isolated <10
OTi DALI Compact
(G2)
ADSELV
<2Gut Gut
OTe PC Compact PC SELV 25 oder <35 DoA DoA
OT FIT Compact SELV <1**..5 Gut Gut
OTe Compact SELV 20, 25 oder 30 Zufriedenstellen
dZufriedenstellend
ELEMENT SELV <40DoA DoA
OT Outdoor ON/OFF Non-isolated < 30
OT 4DIMLT2 E AD SELV / double isolated <3-15 Gut Gut
OT 2DIMLT2 P AD SELV / d. isol. <30 DoA DoA
* G3: Amplitudendimmen bis 1 % ab Aug. 17
** 1 % OT FIT LT2 CS
*** Detaillierte Tests auf Laser-Scannern in
Vorbereitung
DoA = Depending on Application /
Abhängig von der Anwendung
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OSRAM AC Light Engines
Lichtmodulation
Sichtbarer Flicker Geeignet für
Anwendungen mit
Stroboskopeffekten
Geeignet für Kamera-
anwendungen
Geeignet für
Barcode-Lesegeräte
Produktgruppe Spannung Modulationstiefe
100 Hz in %
0…80Hz 80 Hz…2 kHz 25 Hz…10kHz > 10 KHz…100 kHz
PL-Coin AC 50 220-240 V typ. 30 %
Kein sichtbarer
Flicker
Gut
DoA
Kein Einfluss
auf CCD-Barcode-
Lesegeräte
bekannt**
PL-Coin AC 111 220-240 V typ. 30 %
PL-Core AC 220-240 V typ. 99 % DoA
PL-Core AC PRO 220-240 V typ. 35 %
Gut
PL-Cube AC 1100 220-240 V typ. 18 %
PL-Cube AC 2000 220-240 V typ. 25 %
PL-Cube AC 3000 220-240 V typ. 25 %
PL-Flat AC 220-240 V typ. 25 %
PL-Flat AC DALI 220-240 V typ. 25 %
PL-Flat AC HF 220-240 V typ. 25 %
PL-Flat AC 4000 220-240 V typ. 37 %
* beim PWM-Dimmen in der unteren Dimmposition
** Detaillierte Tests auf Laser-Scannern in Vorbereitung
DoA = Depending on Application / Abhängig von der Anwendung
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Hybrid-Dimmen bei Büroanwendungen
(AM/PWM- (460 Hz) Dimmen)
Büroanwendung mit Tageslicht
> 7 m < 5 m
LED-Licht
AM-Dimmen PWM-Dimmen PWM-Dimmen
Dimmstellung30…100 %
AM-Dimmen
1…30 %
PWM (460 Hz)
1 …5 %
PWM (460 Hz)
Modulation des
LED-Treibers5-10 % 100% 100%
Tageslicht-Anteil < 2% > 80% 99%
Modulation des
Gesamt-Lichtes5-10% 20 % < 5 %
Vorteil: Dimmen mit stabiler Farbqualität und gleich hellen LEDs bei moderater
Lichtmodulation
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Einfluss auf den Menschen:
Geringe Lichtmodulation wirkt sich positiv auf das Wohlbefinden aus
Der Einsatz von EVGs und LED-Treibern mit geringer
Lichtmodulation wirkt sich positiv auf das Arbeitsumfeld
aus. Starkes Flickern bei niedrigen Frequenzen sollte im
Allgemeinen vermieden werden. Es ist bekannt, dass eine kleine
Untergruppe von Epilepsie-Patienten lichtempfindlich ist und auf
Flickern reagieren. Durch Erhöhen der Lichtmodulations-frequenz
nimmt das Risiko von Reaktionen drastisch ab. Laut
wissenschaftlichen Publikationen wurde oberhalb von 70 Hz bei
Epilepsie-Patienten keine Reaktion auf Flickern in
Allgemeinbeleuchtungs-Anwendungen festgestellt.
Selbst bei Frequenzen bis 400 Hz können negative Aus-
wirkungen auf das Wohlbefinden nicht ganz ausgeschlossen
werden.
In diesem Frequenzbereich schlagen Experten aus der
Wissenschaft vor, die Lichtmodulation zu minimieren.
Negative Auswirkungen bei Modulationsfrequenzen oberhalb
400 Hz konnten in keiner Studie nachgewiesen werden.
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Erläuterungen
𝐏𝐬𝐭𝐋𝐌-Messverfahren:
Das Messverfahren „Kurzzeitige Lichtmodulation“ (PstLM) bietet
eine Möglichkeit zur Bewertung des sichtbaren Flickerns
resultierend aus der Lichtmodulation im Frequenzbereich von
0,3 Hz bis 80 Hz. Detaillierte Informationen sind in den
Dokumenten DTR – IEC/TR 61547-1 und IEC 61000-4-15
enthalten.
Grenzwerte für 𝐏𝐬𝐭𝐋𝐌:
Das Berechnungsverfahren „Kurzzeitige Lichtmodulation“ (PstLM)
ist auf den Grenzwert der Wahrnehmbarkeit des Flickers durch
das menschliche Auge normalisiert. Aus diesem Grund ist ein
Wert kleiner oder gleich 1 für PstLM wünschenswert: 𝐏𝐬𝐭
𝐋𝐌 ≤ 𝟏.
Die zugrunde liegende Normalisierungsfunktion wurde aus
Vergleichsmessungen mit einer repräsentativen Testgruppe
abgeleitet.
SVM-Messverfahren:
Das SVM-Messverfahren bewertet den Einfluss von
stroboskopischen Effekten resultierend aus der
Lichtmodulation im Frequenzbereich von 80 Hz bis 2000 Hz
im Zusammenhang mit beweglichen Objekten.
Grenzwerte für SVM:
Es wurden noch keine Grenzwerte definiert. Für bestimmte
Anwendungsfälle relevante Grenzwerte werden derzeit
diskutiert.
𝐏𝐬𝐭𝐋𝐌: Wahrnehmung von kurzzeitiger Lichtmodulation
www.osram.com
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.