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

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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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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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2. Stroboskopische Effekte (80 Hz….2 kHz) 05

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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.