In een eerder artikel heb ik uitgelegd dat lampen snel kunnen knipperen. Met snel bedoel ik dan tweemaal de netfrequentie, dus met 100 Hz (100x knipperen per seconde). Normaliter zie je dat niet omdat onze ogen niet 100 beelden per seconde kunnen verwerken. Echter als het knipperen betekent dat de lamp bijna geheel uitgaat en dan weer geheel aan en dat 100x per seconde, dan blijkt dat sommige mensen direct te storen en vermoeien en vele andere krijgen er hoofdpijn van.

In dit artikel vertel ik iets over een onderzoek dat naar snel knipperen van lampen is gedaan en daaruit is ook enigszins te halen wat dan maximaal de variatie mag zijn wanneer (een gedeelte van de) mensen die eronder werken er last van begint te krijgen. Dat is weer goede informatie om rekening mee te houden wanneer men een ledlamp maakt of koopt.

Snel knipperen

Een korte herhaling van wat in dit voorgaande artikel over knipperen is verteld. De mate van knipperen wordt gemeten met een snelle lichtsensor, die makkelijk de intensiteitsvariaties van 1000x per seconde kan bijhouden. In een grafiek wordt dan weergegeven wat de variaties in het licht doen, hierbij een voorbeeld.

In deze grafiek zie je de lichtintensiteit variëren tussen 100 % en 20 % en dat iedere 10 ms. Dus 100x per seconde. In het eerdere artikel heb ik een formule gegeven waarmee men een getal kan geven aan deze variatie. Deze is: de modulatie-index: (E_Vmax – E_Vmin)/(E_Vmax + E_Vmin). Voor dit signaal komt ie neer op (100-19)/(100+19) = 0.68 wat dus 68 % is.

Bij een modulatie-index van 100 % geldt dat het signaal geheel uit en aan gaat. Dat geeft dus een stroboscopisch effect; wanneer je je hand snel heen en weer beweegt zie je die in schokkende wijze bewegen, tevens zou je draaiende machines mogelijk niet zien draaien.

Zaak is nu om te achterhalen wat nu een modulatie index is waarboven mensen last kunnen krijgen in de vorm van vermoeiing of zelfs hoofdpijn.

Studie naar effect van snel knipperen van licht

De studie die ik tegen ben gekomen is er eentje in de Engelse taal, genaamd: “Fluorescent lighting, headaches and eyestrain“, gepubliceerd in Lighting Research Technology van 11 november 1989.

Uit de samenvatting is het volgende te halen (vrij vertaald naar het Nederlands):

De mate van voorkomen van hoofdpijn in aantallen keren per week onder kantoormedewerkers is vergeleken wanneer de werkplekken verlicht werden met conventionele TLs die gevoed werden door a) een conventioneel starter circuit met spoel als ballast wat resulteerde in verlichting die fluctueerde met een modulatiediepte van 43 – 49 % en een hoofdfrequentiecomponent van 100 Hz; b) een electronisch startcircuit met weer een spoel als ballast wat verlichting gaf met gelijke kenmerken; c) een elektronisch voorschakelapparaat (EVSA) die de lampen aanstuurt met een frequentie rond de 32 kHz (hoogfrequent) en reduceert hiermee de 100 Hz modulatiediepte tot minder dan 7 %. In een dubbelblind cross-overonderzoek (de onderzoekers noch de mensen wisten met welk type verlichting ze te maken hadden) bleek de gemiddelde aantallen van voorkomen van hoofdpijn en oogvermoeidheid meer dan te halveren bij de hoogfrequente verlichting (type c). De aantallen van voorkomen bleven onveranderd wanneer snel de buis onstoken werd (type b). Hoofdpijnen hadden de tendens af te nemen naarmate gewerkt werd op een hogere verdieping van het gebouw en dus waar men meer natuurlijke lichtinval had. Kantoorgebruikers schakelden eerder de hoogfrequente verlichting aan in 30 % van de gevallen.

Dit laat duidelijk zien dat er een relatie is tussen teveel (snel) knipperen en hoofdpijn danwel oogvermoeidheid.

In het rapport wordt ook het volgende vermeld:

– een lichtelijke verminderde prestatie bij in hoge mate knipperend licht (type a en b)

Een interessante grafiek was de volgende (klik op het plaatje voor vergroting), waaruit blijkt dat de aantallen keren hoofdpijn afnam bij hoogfrequente verlichting (genaamd new in deze grafiek, type c) tov conventionele verlichting (type a en b).

En nog een:

De achtergrond waarom we hoofdpijn of oogvermoeidheid zouden krijgen door deze intensiteitswisselingen komt niet verder naar voren uit dit onderzoek. Een suggestie wordt wel gedaan: wanneer we lezen hebben we, al lezende over oppervlaktes, variaties in intensiteit die onze ogen opvangen (de tekst reflecteert in meer of mindere mate het licht, afhankelijk van wat we lezen en hoe snel). Deze fluctuaties zouden gaan reageren met de fluctuaties van het TL licht, wat zou kunnen leiden tot storingen in het leespatroon (het aansturen van de ogen) wat misschien kan leiden tot hoofdpijn.

Ledsmagazine en conclusie

In de juni 2013 editie van het online en gratis beschikbare Engelstalige weekblad Ledsmagazine komt ook een artikel naar voren waarin verwezen wordt naar bovenstaande studie. In dit artikel wordt nog eens duidelijk vermeld dat bedoeld wordt met modulatiediepte, we komen weer dezelfde formule tegen. Het percentage is echter niet overeenkomstig met de 43-49 % zoals genoemd in de samenvatting van het genoemde onderzoek; we moeten het zien als een marge. Blijven we onder de 35 % dan zullen we er waarschijnlijk geen last van hebben.

Citaat uit het ledsmagazine artikel:

“..’As well as the frequency, modulation depth is another factor that affects the perceived level of flicker. Modulation depth is defined as (Lmax – Lmin) / (Lmax + Lmin), where L is the luminance. The lower the modulation depth is, the lesser the effect is. A 1989 study entitled “Fluorescent lighting, headaches and eyestrain,” by Wilkins et al., showed that the peak-trough modulation depth known to induce headaches from fluorescent lighting at 100 Hz is about 35%.”