O flicker ou cintilação refere-se às mudanças rapidas e/ou repetitivas no brilho da luz ao longo do tempo, a luz parece inestável. Produz-se quando muda a voltagem fornecida a uma fonte de luz ou quando flutua a voltagem da linha de alimentação. A cintilação depende de varios fatores tais como:
- Com que frequencia e regularidade flutua a voltagem
- A quantidade de alteração na voltagem que se produz, quanta voltagem altera
- O tipo de luminaria: incandescente, florescente, LED (diodos emissores de luz) ou HID (sistemas de iluminação de descarga de alta intensidade)
- O fator de ganância da lampada (o fator de ganância é uma medida de quanto altera a intensidade da luz quando flutua a voltagem menos % de alteração relativa nos niveis de luz dividio por % de flutuação relativa na voltagem)
- A quantidade de luz na area iluminada (niveis de luz ambiental)
As lampadas que funcionam com sistemas electricos de CA (corrente alterna) produz um flicker a uma frequencia de 100 Hertz (Hz, ciclos por segundo), o dobro da frequencia da linha electrica de 50 Hz (60Hz em muitos paises como Estados Unidos ou Canadá). Essencialmente, a energia liga e desliga-se 100 vezes por segundo (em realidade, a voltagem varia de +100 volts a -100 volts, 50 vezes ou ciclos por segundo e está a zero volts duas vezes num ciclo.
Pode-se ver o flicker? Pode-se ver as luzes piscar?
Depende da frequencia do flicker. As pessoas podem ver as luzes ligando e desligando-se até aproximadamente 50 flashes por segundo (50 Hz). As pessoas somos mais sensiveis à iluminação variavel no tempo na franja de 10 a 25 Hz. A frequencia de flicker critica real aumenta à medida que aumenta a intensidade da luz até um valor maximo, depois começa a disminuir.
Quando uma luz pisca a uma frequencia superior aos 50 hercios, a maioria das pessoas já não consegue distinguir entre o flicker individual. A esta frequencia, a frequencia de flicker critica, os flashes parecem fundir-se numa fonte de luz constante e continua. Isto passa porque a resposta ao estimulo luminoso dura mais que o proprio flash.
A maioria das pessoas não podem notar o flicker das luzes florescentes que tem uma frequencia de flash de 100 ciclos por segundo (ou 100 Hz). O flash com as luzes LED pode ser mais perceptivel devido ao facto de que as luzes LED piscan entre menos de 10% e 100%, enquanto que as luzes florescentes disminuem até ao redor de 35% e voltam ao 100%.
Na seguiente imagem podemos ver uma comparativa de luzes incandescentes, luzes florescentes e luzes LED. Podemos ver a disminuição da luz, a crista da onda, em cada um dos casos a mesma frequencia. No caso dos LED chega completamente a zero, coisa que não passa nos outros dois casos. Por esse motivo é mais facil ver este efeito com as luminarias LED.
O flicker da luz pode detetar-se pelo efeito estroboscópio. Quando os objetos se movem ou rodam rapidamente, podem estar iluminados na mesma posição ou aproximadamente durante cada ciclo ou rotação. Isto faz com que pareça que os objetos se mechem mais lentamente que a velocidade real. Inclusive podem parecer estatico se o objeto meche-se à mesma velocidade que a frequencia de cintilação (ou um multiplo dela).
Este facto é o principio detras de uma luz estroboscópia, mas não é o efeito desejado na iluminação geral. De facto, poderia ser um risco para a segurança se alguem pensar erroneamente que algum equipamento está estatico ou se move lentamente. Como exemplo deste efeito, as luzes intermitentes das discotecas, festas ou concertos. Nestes casos, parece otimo quando se tem a sensação de movimentos lentos e distorcidos.
Existem efeitos na saude associados com o flicker?
Mesmo que os humanos não possam ver o flicker das luzes florescentes, o sistema sensorial de algumas pessoas podem detetar a cintilação de alguma forma. Desde que foi introduzida a iluminação florescente nos postos de trabalho, houve queixas sobre dores de cabeça, fadiga visual e desconforto ocular geral. Estas queixas foram associadas com a cintilação das luzes florescentes. Em comparação com as luzes florescentes tradicionais com balastros magneticos, a utilizaçõa de balastros electronicos de alta frequencia (20000 Hz ou mais) nas luzes florescentes resulta numa redução de mais do 50% nas queixas pela fadiga visual e dores de cabeça. Vemos que não é um problema novo com a iluminação LED, já vem de antes.
A iluminação LD pode produzir um efeito estroboscópio, dependendo do grau de modulação. A utilização de iluminação LED modulada em entornos domesticos e outros entornos não industriais onde é provável que a consciencia seja baixa é o motivo de preocupação. Mesmo que não fossem identificados em estudos de casos publicados, há afirmações de que um pequeno numero de pessoas são muito sensiveis à modulação temporal da luz a uns 100 Hz, o que provoca sintomas como dores de cabeça, enxaquecas e mal-estar geral.
Cuais são as causas do flicker?
As alterações de voltagem podem ser causadas por interruptores de atenuação ou quando se liga ou se utilizam equipamentos electricos que consomem muita corrente (por exemplo, maquinas de soldar por resistencia, motores em frigorificos, ar acondicionado, forno de arco, maquinas de imagens medicas (raios X, tomografias computarizada, MRI); motores sujeitos a cargas variáveis; fotocopiadoras de grande capacidade). As maquinas de soldar por resistencia que repetem a soldadura a uma velocidade de um ou mais por segundo podem causar flutuações de voltagem repetitivas e podem resultar num flash de luz perceptivel.
Pelo geral, as flutuações de voltagem são pequenas e não têm efeitos adversos nos equipamentos electricos. No entanto, em escritorios, por exemplo, flutuações de tensão de apenas umas decimas do um por cento que podem produzir cintilação muito incomodos na iluminação, sobretudo se são reguláveis e repetitivos na franja de 5-15 Hz.
Que tipo de iluminação é provavel que cause flicker?
Flicker em luzes incandescentes
O flicker normalmente é um problema potencial somente com a iluminação que requer do uso de balastros, como as luzes florescentes. As luzes incandescente geramente não causam um problema de flicker já que os filamentos de luz geramente não esfriam o sufientemente rapido (e fazem que a luz disminua) durante o tempo de «desligado» à medida que muda a voltagem na linha de alimentação de CA.
Flicker em luzes florescentes
O tipo de balastro, que controla o fornecimento electrico das luzes florescentes, afeta à quantidade de cintilação. Os balastros magneticos mudam a voltagem fornecida às lampadas florescentes mas não alteram a frequencia, a frequencia da linha de alimentação de 50 Hz. A luz ultravioleta (UV) produzida dentro do tubo de luz florescente tambem flutua 100 vezes por segundo. A fosforescencia (a luz florescente) resultante dos raios ultravioleta que brilham sobre os revestimentos de fosforo dentro do tubo de luz é o suficientemente estável (quer dizer, dura o suficiente) para compensar as variações na saida de luz florescente.
O grafico anterior mostra como, embora as lampadas incandescentes e florescentes pisquem na mesma frequencia (Hz), o aumento da percentagem de cintilação nos florescentes é o que causa a nova «angustia» por cintilação da luz.
Quando a industria da iluminação deu-se de conta de que isto era um problema, desenvolveu balastros de alta frequencia, que aumentam a frequencia de cintilação das lampadas florescentes a indices muito altos.
Isto faz que a cintilação seja quase imperceptivel para os olhos e o cerebro. Este desenvolvimento conduziu a menos queixas pela iluminação florescente.
Luz florescente a baixa frequencia
Luz florescente a alta frequencia
Os graficos anteriores mostram um exemplo de como aumentar a frequencia ajuda a reduzir o efeito de flicker. Ambos graficos mostram uma lampada florescente generica a piscar ao 35%, mas simplesmente aumentando a frequencia há uma cobertura e saida de luz mais consistente.
Então, tanto a Frequencia (Hz) como a Percentagem de flicker (%) tomam importancia quando falamos de novas fontes de iluminação. Se temos um alto percentagem de flicker, podemo reduzir o problema aumentando a frequencia.
Flicker em luzes LED
A diferença das lampadas incandescentes e florescente, os LED chamam-se tecnologia de iluminação de estado solido. Estes diodos emissores de luz (LED) tornam rapidamente a energia electrica em luz.
Esta tecnologia de iluminação pode cair em intensidade até zero no ciclo de CA, corrente alterna. Esta é uma das principais razões pelas que os primeiros LED se rejeitaram como uma mala escolha para uma ilumianção saudável, além do pico de luz azul que emitem.
O grafico anterior mostra como os LED são tão problematicos devido à possivel modulação do 100% na intensidade, em comparação com as formas anteriores de iluminação.
A maioria dos LED funcionam com um adaptador de corrente, geralmente chamado driver. Estes estão projetados para tornar CA (corrente alterna) a CC (corrente constante) para o LED. Isto funciona de forma similar a um adaptador de corrente de computador portatil ou telemovel.
Os drivers tomam a energia de CA de alta voltagem da parede e torna-a em energia de CC de menor voltagem. Este driver normalmente é um pequeno modulo integrado dentro da lampada ou candeeiro LED, mas às vezes é um adaptador externo similar ao dos computadores portateis ou os carregadores de telemoveis.
O problema principal é que quando se utiliza driver de alimentação de baixa qualidade, permitem que parte da «ondulação» ou «ruido» da linha de CA se filtre ao LED. Esta é a causa principal a cintilação nos LED.
Com frequencia, utilizam-se controladores de menor qualidade para poupar dinheiro ou espaço na lampada. A infeliz verdade é que a maioria dos primeiros engenheiros que projetaram os circuitos do controlador de potencia não estavam informados sobre a importancia de projetar soluções de baixo flicker para a saúde humana.
Baseado em novos avances e um maior impulso para LED mais seguros, agora os LED pode funcionar com quantidades de cintilação impressionantemente baixas. Algumas lampadas LED bem projetadas funcionam entre 0% e 5% de flicker!
Assim que ahora os LED podem funcionar melhor que as lampadas incandescentes em muitos casos. Em LEDBOX temos todas as nossas luzes medidas profissionalmente e os nossos paineis LED não dão problemas de flicker. Poderá instalar no escritorio e trabalhar sem problemas.
O que se pode fazer para reduzir ou eliminar a cintilação da luz?
Alguns tipos de balastros podem reduzir consideravelmente a cintilação. Os balastros electronicos de baixo consumo tomam a potencia fornecida de 50Hz e tornam-a numa frequencia muito mais alta (20000 – 60000 Hz). A frequencia de cintilação resultante (o dobro da frequencia de alimentação fornecida, 40 – 120 kHz) é tão alta que o olho humano não pode detetar nenhum flutuação na intensidade da luz, essencialmente sem flicker. Um beneficio adicional é que os balastros electronicos produzem menos zumbidos que os emitidos por outros tipos de balastros.
Conselhos para corrigir el flicker
- Substituir as lampadas de forma programada. As lampadas velhas tendem a piscar mais e não são tão brilhantes.
- Assegure-se de que todas as partes da lampada, especialmente o balastro, funcione corretamente.
- Quando são necessárias substituições, atualize a iluminação LED para evitar o flicker.
Resumo
Podemos facilmente preocupar-nos de que o flicker ou cintilação seja outro atacante invisivel e insidioso para a nossa saúde.
No entanto, uma vez que compreendemos a terminologia e as mitigações, podemos ter o controlo do nosso entorno de iluminação.
Tanto a frequencia de cintilação (Hz) como a percentagem (%) são fundamentais para a nossa evaluação e os efeitos da cintilação na saúde. Quando evaluamos as luzes LED e a tecnologia mais novas, vemos que a industria melhora neste importante parametro!
É importante gastar um pouco mais de tempo e dinheiro para encontrar luzes que não piscam.
