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Parpadeo (luz)

En la percepción visual , el parpadeo es un cambio visible para el ser humano en la luminancia de una superficie iluminada o fuente de luz, que puede deberse a fluctuaciones de ...

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En la percepción visual , el parpadeo es un cambio visible para el ser humano en la luminancia de una superficie iluminada o fuente de luz, que puede deberse a fluctuaciones de la propia fuente de luz o a causas externas, como fluctuaciones rápidas en el voltaje de la fuente de alimentación ( parpadeo de la línea eléctrica ) o incompatibilidad con un atenuador externo.

El centelleo , también llamado centelleo, es un término genérico para las variaciones en el brillo aparente, el color o la posición de un objeto luminoso distante visto a través de un medio.

El parpadeo existe en otros organismos que tienen umbrales de percepción diferentes.

Los fotómetros y los sensores de imagen pueden detectar el parpadeo en bandas de frecuencia mucho más altas que las que percibe el ojo humano. Las velocidades de obturación utilizadas en la fotografía de movimiento pueden interactuar con el parpadeo de alta frecuencia y producir artefactos visuales en las imágenes capturadas que revelan un parpadeo que de otro modo pasaría desapercibido.

La sensibilidad espectral del ojo humano al parpadeo depende del modo de percepción visual. Debido al umbral de fusión del parpadeo de la visión foveal , la visión estable rara vez puede detectar parpadeo por encima de 90  Hz, mientras que el parpadeo puede percibirse durante sacadas visuales hasta 1  kHz o más. [ 1 ]

El parpadeo debido a factores mecánicos, como la frecuencia de la línea de corriente alterna (normalmente de 50 o 60  Hz), tendrá una estructura de frecuencia estable, mientras que el parpadeo de una bombilla húmeda o defectuosa a menudo tendrá una estructura de frecuencia caótica o errática.

Modulación temporal de la luz

La modulación temporal de la luz (TLM) es un concepto algo más amplio definido por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) como la fluctuación en la cantidad luminosa o la distribución espectral de la luz con respecto al tiempo . [ 2 ] Este efecto suele estar relacionado con productos de iluminación como lámparas y luminarias , donde la luz se modula para proporcionar alguna funcionalidad, como atenuación o cambio de color. La TLM puede causar artefactos temporales de la luz (TLA), como el efecto estroboscópico o el efecto de matriz fantasma . La TLM se ha relacionado con dolores de cabeza y migrañas , y en casos raros, con crisis epilépticas . [ 3 ]

Efectos

Varios comités científicos han evaluado los posibles aspectos relacionados con la salud, el rendimiento y la seguridad que resultan de los TLM, incluido el parpadeo de la luz. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Los efectos adversos del parpadeo incluyen molestia, rendimiento reducido en la tarea, fatiga visual, dolor de cabeza y ataque epiléptico en personas fotosensibles. Los aspectos de visibilidad del parpadeo se dan en una nota técnica de la CIE ; véase CIE TN 006:2016. [ 7 ] En general, los efectos no deseados en la percepción visual de un observador humano inducidos por fluctuaciones de intensidad de luz se denominan artefactos temporales de luz ( TLA ).

Causas fundamentales

La luz emitida por equipos de iluminación, como luminarias y lámparas, puede variar en intensidad con el tiempo, ya sea de forma intencionada o no. Las variaciones intencionadas de la luz se utilizan para advertencias, señalización (por ejemplo, semáforos , luces intermitentes de aviación) y entretenimiento (como la iluminación de escenarios ), con el fin de que el público perciba el parpadeo. Generalmente, la salida de luz de los equipos de iluminación también puede presentar modulaciones involuntarias del nivel de luz debido al propio equipo. La magnitud, la forma, la periodicidad y la frecuencia de las modulaciones de intensidad luminosa (TLM) dependerán de muchos factores, como el tipo de fuente de luz, la frecuencia de la red eléctrica, la tecnología del controlador o balasto y el tipo de tecnología de regulación de la luz aplicada (por ejemplo, modulación por ancho de pulso). Si la frecuencia de modulación está por debajo del umbral de fusión del parpadeo y la magnitud de la TLM supera un cierto nivel, dichas TLM se perciben como parpadeo. Estas propiedades de las TLM pueden variar con el tiempo debido al envejecimiento. El fallo de componentes en los equipos de iluminación o el comportamiento al final de su vida útil también pueden provocar parpadeo. [ 8 ] Además, factores externos como la incompatibilidad con atenuadores o la presencia de fluctuaciones de voltaje de la red eléctrica ( parpadeo de la línea eléctrica ) son causas fundamentales del parpadeo. [ 9 ]

El parpadeo también puede percibirse en fuentes de luz moduladas naturalmente, como la luz de una vela o la superficie del agua iluminada por el sol, o puede experimentarse al conducir junto a una hilera de árboles iluminados por el sol. Los TLM y el parpadeo resultante también pueden observarse al conducir a cierta velocidad por una calle o a través de un túnel iluminado por equipos de iluminación colocados a intervalos regulares. [ 10 ]

Visibilidad

Las modulaciones temporales de la luz se hacen visibles si la frecuencia de modulación está por debajo del umbral de fusión del parpadeo y si la magnitud de la modulación temporal de la luz supera ciertos niveles.

Existen muchos más factores que determinan la visibilidad de los TLM como parpadeo:

  • Las propiedades de forma de la onda luminosa (por ejemplo, pulso sinusoidal, rectangular y su ciclo de trabajo); véase la Figura 1;
  • El nivel de luz promedio de la fuente de luz y su contraste con el nivel de luz de fondo dentro del entorno;
  • El ángulo de visión y los cambios en la dirección de la mirada del observador;
  • Factores fisiológicos como la edad y la fatiga.

Todas las magnitudes de influencia relacionadas con el observador son parámetros estocásticos, ya que no todos los humanos perciben la misma ondulación de la luz de la misma manera. Por eso, la percepción del parpadeo siempre se expresa con cierta probabilidad. En la norma CIE TN 006:2016 [ 7 ] y en el seminario web grabado «¿ Es todo solo parpadeo? » [ 11 ] se ofrecen explicaciones detalladas sobre la visibilidad del parpadeo y otros artefactos temporales de la luz .

Evaluación objetiva del parpadeo

Medidor de parpadeo de luz

Figura 1: Curvas de umbral de visibilidad del parpadeo para tres tipos diferentes de modulaciones de luz (curvas PstLM=1)
Figura 1: Curvas de umbral de visibilidad del parpadeo para tres tipos diferentes de modulaciones de luz; valores de profundidad de modulación en función de la frecuencia de modulación a la que el parpadeo es perceptible en promedio ( curvas P st LM =1).

Para la evaluación objetiva del parpadeo, se utiliza una métrica ampliamente aplicada y estandarizada por la IEC , el indicador de parpadeo a corto plazo ( P st LM ). Esta métrica se deriva de la métrica de severidad del parpadeo a corto plazo P st V que se aplica en el dominio de la calidad de la energía para probar los aparatos eléctricos y su potencial para causar parpadeo a través de fluctuaciones de voltaje en la red eléctrica (véanse las publicaciones de la IEC IEC 61000-3-3 [ 12 ] e IEC 61000-4-15 [ 13 ] ). El indicador de parpadeo a corto plazo P st LM se implementa en un medidor de parpadeo de luz que procesa la luz medida mediante un sensor de luz. El medidor de parpadeo de luz [ 14 ] [ 15 ] consta de cuatro bloques de procesamiento que incluyen filtros de ponderación para tener en cuenta la dependencia de la frecuencia de la visibilidad de los TLM, así como procesamiento estadístico para permitir la evaluación de los TLM aperiódicos. La especificación del medidor de parpadeo de luz y el método de prueba para la evaluación objetiva del parpadeo de los equipos de iluminación se publican en el informe técnico IEC TR 61547–1. [ 16 ]

Se recomienda calcular el valor de P st LM utilizando una forma de onda de luz registrada durante al menos tres minutos. Esto permite evaluar correctamente el parpadeo que se produce a bajas frecuencias de repetición.

NOTA: Se están aplicando varias métricas alternativas, como la profundidad de modulación, el porcentaje de parpadeo o el índice de parpadeo. Ninguna de estas métricas es adecuada para predecir la percepción humana real, ya que esta se ve afectada por la profundidad de modulación, la frecuencia de modulación, la forma de onda y, si corresponde, el ciclo de trabajo del TLM.

Caja de herramientas de Matlab

Una caja de herramientas de Matlab para la evaluación del parpadeo de la luz, que incluye una función para calcular P st LM y algunos ejemplos de aplicación, está disponible [ 17 ] en Matlab Central a través de la comunidad de Mathworks.

Criterio de aceptación

La escala de perceptibilidad de P st LM (y P st V ) se elige de tal manera que un valor de 1,0 corresponde a un nivel en el que el 50% de los sujetos de prueba humanos consideran que el parpadeo es a la vez perceptible e irritante (Figura 1).

Figura 1: Configuración genérica para probar el rendimiento de parpadeo de los equipos de iluminación.
Figura 2: Configuración genérica para probar el rendimiento de parpadeo de los equipos de iluminación .

Aplicaciones de prueba y medición

El medidor de parpadeo de luz objetivo se puede aplicar para diferentes propósitos (ver Figura 2 y IEC TR 61547-1 [ 16 ] ):

  • Medición del comportamiento intrínseco de parpadeo de los equipos de iluminación cuando se les suministra una tensión de red estable;
  • Prueba de la inmunidad de los equipos de iluminación frente a las fluctuaciones de tensión en la red eléctrica de corriente alterna;
  • Prueba del efecto de la regulación de la luz de los equipos de iluminación o del efecto de un atenuador externo ( compatibilidad del atenuador ).

Publicaciones de organizaciones de desarrollo de normas

  1. IEC TR 61457-1:2017: [ 16 ] Especificación del medidor de parpadeo de luz y método de verificación, y procedimiento de prueba para inmunidad a fluctuaciones de voltaje y compatibilidad con atenuadores.
  2. NEMA 77-2017: [ 18 ] entre otros, métodos de prueba de parpadeo y guía para criterios de aceptación.

Ventiladores de techo y turbinas eólicas

Otros ejemplos de parpadeo de luz a veces se pueden asociar con ventiladores de techo [ 19 ] o turbinas eólicas [ 20 ]. Esto ocurre cuando la rotación de la pala bloquea continuamente la fuente de luz (es decir, la luz del techo interior o el sol), lo que provoca un parpadeo visual.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Wilkins, Arnold J (27 de julio de 2017). "La razón científica por la que no te gustan las bombillas LED y la forma sencilla de solucionarlo" . theconversation.com . The Conversation . Consultado el 3 de agosto de 2021 .
  2. ↑ "CIE TN 012:2021 Guía para la medición de la modulación temporal de la luz en fuentes de luz y sistemas de iluminación" . CIE - Comisión Internacional de Iluminación. 2021. doi : 10.25039/TN.012.2021 . Consultado el 3 de octubre de 2023 .
  3. ↑ CIE 249:2022 Aspectos visuales de los sistemas de iluminación modulada en el tiempo . CIE - Comisión Internacional de Iluminación. 2022. doi : 10.25039/TR.249.2022 . ISBN 978-3-902842-68-8.
  4. ↑ Norma IEEE Std 1789:2015, Prácticas recomendadas de IEEE para modular la corriente en LED de alto brillo para mitigar los riesgos para la salud de los espectadores ( enlace ).
  5. ↑ SCENIHR (Comité Científico sobre Riesgos Sanitarios Emergentes y Recientemente Identificados), Efectos de la luz artificial en la salud , 19 de marzo de 2012 ( ISBN) 978-92-79-26314-9).
  6. ↑ SCHEER (Comité Científico de la CE sobre Salud, Medio Ambiente y Riesgos Emergentes), Dictamen final sobre los riesgos potenciales para la salud humana de los diodos emisores de luz (LED) , junio de 2018.
  7. 1 2 CIE TN 006:2016, Aspectos visuales de los sistemas de iluminación modulada en el tiempo: definiciones y modelos de medición ( pdf ).
  8. ↑ Problemas de parpadeo en lámparas fluorescentes al final de su vida útil. Lámpara fluorescente#Problemas de parpadeo
  9. ↑ R. Cai, Estudios de interacción del parpadeo y mejora del medidor de parpadeo , tesis doctoral, Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven, 2009.
  10. ↑ Consulte los problemas de parpadeo en el túnel Queensway .
  11. ↑ Sekulovski, Dragan; Signify (4 de abril de 2016). "¿Es todo Flicker?" . YouTube . Archivado del original el 3 de septiembre de 2020 . Recuperado el 1 de marzo de 2018 .{{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de la URL original desconocido ( enlace )
  12. ↑ IEC 61000-3-3 (ed. 3.1), Compatibilidad electromagnética (CEM) – Parte 3-3: Límites – Limitación de cambios de tensión, fluctuaciones de tensión y parpadeo en sistemas públicos de suministro de baja tensión, para equipos con corriente nominal ≤ 16 A por fase y no sujetos a conexión condicional .
  13. ↑ IEC 61000-4-15 (ed. 2), Compatibilidad electromagnética (CEM) –Parte 4-15: Técnicas de ensayo y medición – Medidor de parpadeo –Especificaciones funcionales y de diseño .
  14. ↑ J. Drápela, J. Šlezingr, Un medidor de parpadeo de luz – Parte I: Diseño , Actas de la 11.ª Conferencia Científica Internacional de Ingeniería de Energía Eléctrica 2010, págs. 453.
  15. ↑ Lance Frater, Parpadeo de la luz y modelado armónico de la iluminación eléctrica , tesis doctoral, Universidad de Canterbury, Christchurch, Nueva Zelanda, 2015.
  16. 1 2 3 IEC TR 61547-1 (ed. 3), Equipos para fines de iluminación general – Requisitos de inmunidad EMC – Parte 1: Un método objetivo de prueba de inmunidad a fluctuaciones de voltaje y de parpadeo de luz .
  17. ↑ Caja de herramientas para la evaluación del parpadeo de la luz en Matlab Central
  18. ↑ NEMA 77-2017: Artefactos de luz temporales: Métodos de prueba y guía para criterios de aceptación .
  19. ↑ Kent, Michael; Cheung, Toby; Li, Jiayu; Schiavon, Stefano (2020). "Evaluación experimental del parpadeo visual causado por ventiladores de techo" (PDF) . Building and Environment . 182 107060. Bibcode : 2020BuEnv.18207060K . doi : 10.1016/j.buildenv.2020.107060 . S2CID 225305290 . 
  20. ↑ Harding, Graham; Harding, Parmela; Li, Arnold; Wilkins, Stefano (2008). "Aerogeneradores, parpadeo y epilepsia fotosensible: caracterización del destello que puede precipitar convulsiones y optimización de las directrices para prevenirlas" . Epilepsia . 46 ( 6): 1095– 1098. doi : 10.1111/j.1528-1167.2008.01563.x . PMID 18397297. S2CID 16197834 .