Co to jest współczynnik flickera czyli migotanie światła

Co to jest współczynnik flickera czyli migotanie światła

Współczynnik flickera, czyli migotanie światła, to zjawisko, którego zazwyczaj nie dostrzegamy gołym okiem. Pojawia się przy źródłach LED i choć jest niewidoczne, potrafi realnie wpływać na nasze samopoczucie. Im wyższy flicker, tym większe ryzyko zmęczenia oczu, problemów z koncentracją czy nawet bólów głowy. Co ciekawe, można go w prosty sposób sprawdzić samodzielnie, ale mało kto w ogóle zwraca na to uwagę podczas wyboru lamp. Dlatego w tym wpisie dokładnie wyjaśnimy, czym jest współczynnik flickera, jak działa i dlaczego warto o nim pamiętać.

Lampy LED - czy to w formie płaskich plafonów, czy reflektorów na szynoprzewody - na pierwszy rzut oka często wyglądają bardzo podobnie. Różnice wychodzą dopiero przy porównaniu ceny, która bywa wyraźnie inna. Skąd to się bierze?

Wpływ mają na to przede wszystkim parametry techniczne. Część z nich jest dobrze znana - jak współczynnik oddawania barw (CRI), strumień świetlny czy choćby czas gwarancji. Są jednak także mniej oczywiste, a równie istotne cechy, które decydują o jakości światła. Jednym z nich jest migotanie (flicker). I właśnie temu zagadnieniu poświęcimy dzisiejszy wpis.

Skrócona i uproszczona wersja tego artykułu

Wyobraź sobie, że lampa bardzo szybko mruga jak biedronka machająca skrzydełkami. Gdy mruga malutko albo wcale, oczy są zadowolone. Gdy mruga mocno, oczy się męczą. Współczynnik flickera to liczba, która mówi, jak bardzo lampa mruga. Im mniejsza liczba, tym lepiej dla oczu.

Czym jest flicker?

Flicker to szybkie, okresowe wahania jasności światła. Lampa świeci raz trochę jaśniej, raz trochę ciemniej, zwykle bardzo szybko, więc gołym okiem często tego nie widzimy, ale organizm to „czuje”.

Skąd to się bierze?

W gniazdku mamy prąd przemienny, który zmienia kierunek 50 razy na sekundę (50 Hz). To znaczy, że napięcie w sieci nie jest stałe - raz rośnie, raz maleje, przechodzi przez zero. Jeśli LED nie ma dobrego zasilacza, to świeci dokładnie zgodnie z tymi wahaniami napięcia. Efekt? Światło raz jest mocniejsze, raz słabsze - i to właśnie jest flicker. Często dzieje się to tak szybko, że oko tego nie „widzi”, ale mózg i tak reaguje, co może męczyć.

Na przykład lampy Chors wyposażone są w specjalnie dobrane zasilacze przystosowane do ściemniania, które gwarantują całkowity brak zjawiska flickeringu, czyli migotania światła. Dzięki temu regulacja natężenia odbywa się płynnie i stabilnie, bez efektu pulsowania widocznego w tańszych oprawach LED. To rozwiązanie, które nie tylko poprawia komfort wzrokowy, ale też sprawia, że światło Chorsa pozostaje przyjemne i bezpieczne dla oczu w każdym poziomie jasności.

Dlaczego to jest ważne?

Wysoki flicker może męczyć wzrok, obniżać koncentrację, nasilać bóle głowy, powodować artefakty na filmach i zdjęciach. W pracy biurowej i w domu dążymy do jak najniższego flickera.

Jak to mierzyć?

Mierzymy dwie liczby flicker percentage i flicker index. Pierwsza mówi, o ile procent zmienia się jasność w cyklu, druga uwzględnia kształt całej fali jasności. Dodatkowo bywa podawana częstotliwość migotania w Hz. W uproszczeniu: im mniejsze wartości i im wyższa częstotliwość, tym lepiej dla oczu.

Profesjonalnie mierzy to miernik światła ze „szczeliną czasową” i fotodetektorem, który rejestruje przebieg jasności i liczy wskaźniki. Przykłady klas sprzętu: przenośne spektroradiometry i mierniki flickera, np. UPRtek, Asensetek, Viso, Opple Light Master Pro. Jest też metoda laboratoryjna: fotodioda + opornik + oscyloskop. Widzisz falę jasności, z niej wyliczasz flicker percentage i flicker index, odczytujesz częstotliwość.

Można to jednak zrobić również domowym sposobem:

• Kamera w telefonie w trybie slow-motion. Nagrywamy białą ścianę oświetloną badaną lampą. Pojawiające się ciemne pasy lub „pulsowanie” to znak, że flicker jest istotny. Uwaga: przy bardzo wysokich częstotliwościach PWM telefon może nic nie pokazać mimo że migotanie istnieje, a przy 100 Hz prawie zawsze zobaczymy pasy.
• Test „wiatraczka”. Spójrzmy na szybko obracające się łopatki wentylatora albo poruszmy szybko cienkim patyczkiem. Jeśli widzimy wielokrotne „klony” krawędzi, to efekt stroboskopowy wywołany flickerem.
• Drugi telefon jako „sonda”. Skierujmy kamerę jednego telefonu na ekran drugiego ustawiony na niską jasność i porównajmy z badaną lampą. Różnice w pasach pomogą ocenić skalę zjawiska. To nadal metoda poglądowa.

Warto uwzględnić, że są też aplikacje, które rzekomo „mierzą flicker” czujnikami telefonu bez użycia kamery, ale niestety ich pomiary są mało wiarygodne.

W tym miejscu wyjaśniamy Dlaczego kamera widzi efekt flickera a oko nie.

Czy można sprawdzić współczynnik flickera przed zakupem?

Możemy poprosić sprzedawcę lub producenta o parametry: flicker percentage, flicker index, częstotliwość, ewentualnie deklarację low flicker lub zgodność z rekomendacjami typu IEEE 1789. Dla biur i domów faktycznie warto celować w flicker ≤ 5%. Jednak w praktyce wiele marek może nie oferować takich danych.

Przy zakupie w sklepie, można zrobić krótki test kamerą w slow-motion.

Warto zwrócić uwagę także po ściemnieniu. Wtedy można zapytać, jaką technologię ściemniania zastosowano. PWM o niskiej częstotliwości zwykle pogarsza sprawę. Stałoprądowe ściemnianie lub wysokoczęstotliwościowe PWM zazwyczaj pomaga.

Można dopytać o o zasilacz. Lepsze drivery LED z dobrą filtracją i pracą w trybie RC często mają niski flicker. 

Jaką rolę odgrywa zasilacz?

Zasilacz LED ma za zadanie „wygładzić” prąd z sieci i dostarczyć do diody stały prąd. Tani albo źle zaprojektowany zasilacz nie wygładza sygnału do końca - przepuszcza część wahań i lampa migocze. Dobry zasilacz stabilizuje napięcie i wtedy flicker jest prawie zerowy.

Jaki to ma wpływ na nasze życie?

Wysoki współczynnik migotania (flickera) ma duży, choć często niedostrzegany wpływ na organizm - szczególnie na oczy i układ nerwowy. Objawy mogą się nasilać przy długotrwałym przebywaniu w takim świetle.

Najważniejsze skutki:

• Zmęczenie oczu - oko nie rejestruje migotania świadomie, ale mięśnie odpowiedzialne za akomodację są stale „pobudzane”, co prowadzi do szybszego zmęczenia wzroku.
• Bóle głowy - częste w pomieszczeniach oświetlonych źródłami o wysokim flickerze, zwłaszcza w pracy biurowej.
• Spadek koncentracji - organizm podświadomie „walczy” z dyskomfortem świetlnym, co zmniejsza zdolność skupienia się.
• Poczucie niepokoju i rozdrażnienia - podobnie jak przy hałasie, migotanie działa jako ukryty stresor.
• Problemy ze snem - szczególnie przy źródłach LED o dużej zawartości niebieskiego światła i niskiej jakości zasilaczach.
• Ryzyko dla osób wrażliwych - u osób z epilepsją, migrena czy zaburzeniami neurologicznymi wysoki flicker może nawet prowokować ataki.

W skrócie: im wyższy flicker, tym większe obciążenie dla oczu i całego układu nerwowego. Dlatego przy zakupie lamp warto sprawdzać ten parametr lub chociaż unikać najtańszych źródeł światła, gdzie ryzyko migotania jest największe.

Jak się zabezpieczyć?

Najprościej można się zabezpieczyć przed problemem migotania, po prostu odrzucając najtańsze produkty. Nie chodzi o to, żeby od razu kupować wszystko z najwyższej półki - bo zdarza się, że niektóre firmy mocno zawyżają ceny, opierając się na renomie marki albo licząc na efekt naiwności klienta.

Jednak wybierając rozwiązania przynajmniej ze średniej półki, mamy dużo większą pewność, że jakość będzie na odpowiednim poziomie. W najtańszych lampach producent, aby utrzymać opłacalność, musi stosować najgorsze możliwe komponenty. A to zwykle oznacza właśnie problemy z flickerem, słabsze parametry światła i krótszą żywotność całego produktu.

Czy tradycyjne żarówki nie miały tego problemu?

Tradycyjne żarówki wolframowe i halogenowe zachowywały się pod tym względem inaczej niż LED-y. One też były zasilane prądem zmiennym 50 Hz, więc napięcie zmieniało się 100 razy na sekundę (pełne cykle). Ale żarnik wolframowy nagrzewał się i stygnął z dużą bezwładnością cieplną - nie gasł natychmiast, tylko świecił „ciągle”, bo potrzebował ułamków sekund, by ostygnąć. Efekt migotania praktycznie nie był zauważalny dla ludzkiego oka - można powiedzieć, że był tłumiony przez żarnik.

W halogenach było podobnie, choć ze względu na wyższą temperaturę pracy i cieńszy żarnik ten efekt był trochę mniejszy niż w klasycznych żarówkach, ale wciąż nieporównywalnie lepszy niż w tanich LED-ach.

Więc kiedy ktoś starszy mówi, że „dawne żarówki były lepsze”, to jest w tym sporo racji - szczególnie jeśli porównuje je z najtańszymi LED-ami. Zwłaszcza starsze osoby (ale nie tylko) naprawdę mogą odczuwać różnicę. Żarówki wolframowe i halogenowe świeciły praktycznie bez migotania, ich światło było stabilne i miało naturalne, pełne spektrum.

Trzeba jednak pamiętać, że do żarówek wolframowych czy halogenowych już nie wrócimy - ich sprzedaż została zakazana przez Unię Europejską ze względu na bardzo wysokie zużycie energii. Te źródła światła były przyjemne i stabilne, ale niestety wyjątkowo nieefektywne.

Dziś jedyne, co możemy zrobić - poza ewentualnym poszukiwaniem zapasów gdzieś w starych magazynach - to wybierać dobrej jakości żarówki LED. Nowoczesne modele potrafią dawać światło zbliżone do tradycyjnych żarówek, mają niski poziom flickera, wysoki współczynnik oddawania barw i są nieporównywalnie bardziej energooszczędne. To właśnie jakość LED-a decyduje, czy będziemy się w jego świetle dobrze czuć.

Czy światło z ekranu też ma taki współczynnik?

Światło z monitorów i ekranów telefonów również może mieć „flicker”, tylko mechanizm jest trochę inny niż w żarówkach LED.

W monitorach i smartfonach jasność ekranu reguluje się najczęściej przez PWM (Pulse Width Modulation), czyli bardzo szybkie włączanie i wyłączanie podświetlenia. Jeśli częstotliwość PWM jest niska (np. 200–400 Hz), to oko i mózg mogą rejestrować migotanie - podobnie jak przy słabych LED-ach. To bywa męczące, powoduje szybkie zmęczenie wzroku czy bóle głowy. W lepszych ekranach stosuje się PWM o bardzo wysokiej częstotliwości (kilkadziesiąt kHz), niewyczuwalnej dla człowieka, albo w ogóle rezygnuje z PWM na rzecz regulacji prądem stałym (tzw. DC dimming). Dlatego np. w testach telefonów często pojawia się parametr „flicker-free” albo DC dimming - to właśnie informacja, że ekran nie męczy oczu migotaniem.

Tani monitor bardzo często korzysta z niskoczęstotliwościowego PWM do regulacji jasności. To oznacza, że podświetlenie ekranu włącza się i wyłącza setki razy na sekundę.

Gołym okiem zwykle tego nie widać, ale mózg i oczy to rejestrują. Skutki mogą być takie:

• szybsze zmęczenie oczu,
• bóle głowy po kilku godzinach pracy,
• trudność w koncentracji,
• czasem nawet uczucie „pulsowania” obrazu przy patrzeniu kątem oka.

W lepszych monitorach stosuje się albo DC dimming (brak migotania), albo bardzo wysoką częstotliwość PWM, której już nie odczuwamy.

Podsumowanie

Często zdarza się, że patrzymy na dwie lampy wyglądające niemal identycznie - jedna kosztuje 50 zł, druga 250 zł - i trudno zrozumieć, skąd ta różnica w cenie. Tymczasem właśnie w takich detalach jak współczynnik flickera kryje się odpowiedź.

W tanich lampach, szczególnie sprowadzanych z chińskich portali, zasilacze są najprostsze z możliwych. To oznacza jedno - ogromne migotanie światła, którego często nie widać gołym okiem, ale które potrafi męczyć wzrok i wpływać na samopoczucie. Dlatego warto kupować sprawdzone produkty, jak np. żarówki Philips, które mimo iż kosztują trochę więcej niż marketowe odpowiedniki, to zapewniają lepsze parametry, które wpływają na jakość naszego życia.

W przypadku niektórych żarówek Philips w specyfikacji producenta można znaleźć informację flicker-free performance” („wydajność bez migotania”) lub informację o poziomie migotania światła, np. PstLM = 1 oznacza, że migotanie znajduje się na granicy zauważalności.

Najlepszy test można zrobić samemu w domu - wystarczy włączyć lampę, wziąć telefon i uruchomić nagrywanie w trybie slow-motion. Linie i pasy na ekranie pokażą, w jakim świetle przebywamy na co dzień. I właśnie wtedy różnica między lampą za 50 zł a tą za 250 zł staje się naprawdę widoczna - dosłownie.

Nie ma jednak powodu do paniki - to nie jest tak, że jeśli teraz przejdziemy po całym domu z telefonem i zobaczymy migotanie, to natychmiast od tego zachorujemy. Do sprawy warto podejść racjonalnie. Wpływ flickera może być mniejszy, niż się wydaje, zwłaszcza że w ciągu dnia często korzystamy ze światła naturalnego, a nie tylko z żarówek LED.

Dlatego najrozsądniejsze podejście to po prostu pamiętać o tym parametrze przy kolejnych zakupach i stopniowo wymieniać źródła światła na lepsze. Nawet jeśli nie od razu, to z czasem - zaczynając chociażby od miejsc, w których spędzamy najwięcej czasu, jak biuro czy salon.

Wskazówka dla Ciebie. Już teraz zacznij oglądać nasz niezrównany kanał na YouTube. Znajdziesz tam mnóstwo ciekawych poradników, filmy z prezentacją produktów i dobre rady w aranżacji wnętrz. Dzięki temu zakupy oświetlenia przeprowadzisz łatwo i dokonasz dobrego wyboru.