Por Jim Brodrick. Director del programa de Iluminación en Estado Sólido. DOE
Retomado del contenido disponible en los posts del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Programa de Iluminación en Estado Sólido
El surgimiento de los balastros electrónicos de alta frecuencia para su uso en iluminación con fluorescentes terminó con las preocupaciones del flicker en iluminación general allá por 1990. Esto fue hasta la llegada de los LEDs, que pusieron de nuevo el tema sobre la mesa. Para ayudar a manejarlo mejor, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) acaba de publicar las primeras prácticas recomendadas sobre flicker en el documento IEEE Std. 1798-2015. Titulado: “Prácticas Recomendadas para la Modulación Actual de los LEDs de Alto Brillo para la Mitigación de los Riesgos a la Salud de los espectadores”, explica lo referente al flicker en la iluminación con LEDs, y provee de una guía que puede ayudar a los fabricantes a diseñar o seleccionar drivers de acuerdo con sus productos, y así minimizar sus posibles efectos sobre la salud.
El flicker (o parpadeo) es la variación en iluminacia o luminancia sobre un periodo de tiempo. Todas las fuentes de iluminación de corriente alterna (AC) ”flickean” constantemente. Sin embargo, el flicker puede ser más pronunciado en los LEDs porque, a diferencia de otras fuentes, los LEDs no tienen persistencia. Esto significa que los LEDs responden a los cambios en la corriente continua casi instantáneamente afectando la salida lumínica. Lo anterior aplica incluso para los LEDs de fósforo remoto, así como para los LEDs comunes que responden mucho más rápido a las variaciones que algunos de sus hermanos fluorescentes. Pero en sí los LEDs no suponen ningún riesgo inherente al flicker, además de que en el mercado existen algunos productos de iluminación LED que producen menos parpadeo que sus contrapartes convencionales.
Lo que determina fundamentalmente el grado de flicker en los LEDs es el driver. Sin embargo, a menudo es más costoso fabricar drivers que minimicen el flicker, puesto que suponen un mayor tamaño para dar cabida a los componentes que suavizan la emisión de luz. Por esta razón, es muy probable que el flicker del LED se presente en los productos de menor precio, así como en aquellos modelos que tienen restricciones de tamaño, como las versiones MR16.
Además, con el uso de los atenuadores se puede exacerbar o provocar flicker. La clave está en la compatibilidad entre el dimmer y el driver, algo que se debe verificar con el fabricante de los equipos, preguntando por el porcentaje de flicker y la frecuencia PWM (Pulse Width Modulation) cuando el sistema esté atenuado. Pero si el fabricante no brinda la información, se tendrá que hacer la prueba del producto independientemente.
Pero, ¿por qué es malo el flicker?. Además de ser molesto y distractor, puede causar dolor de ojos, visión borrosa, y el deterioro en el rendimiento en trabajos y actividades relacionadas con la vista. Además, en aquellas personas sensibles al flicker puede causar dolores de cabeza y migrañas debilitantes (se estima que un 10% de la población las padece). De acuerdo con las prácticas recomendadas por el IEEE, se ha informado que el flicker contribuye al desarrollo de comportamientos autistas y puede provocar ataques epilépticos, aunque las frecuencias producidas por los productos de iluminación arquitectónica están, generalmente, por encima del rango crítico para la epilepsia. Algunos de estos problemas podrían ocurrir incluso cuando el parpadeo no es detectable por el ojo. El flicker periódico se puede caracterizar por su modulación de amplitud, su valor medio durante un ciclo, su forma y su frecuencia periódica. Todas estas características afectan a la respuesta biológica del espectador.
IEEE Std 1789 hace recomendaciones para el manejo de los efectos biológicos del flicker a partir de dos niveles de riesgo. Mientras opera fuera de dichos niveles no significa que no habrá efectos biológicos, sino que al operar dentro de éstos limitará el riesgo de crear efectos biológicos en niveles definidos. La determinación de los niveles adecuados depende de muchos factores entre los que se incluyen las características poblacionales de los usuarios, tiempo de exposición, tipo de tareas realizadas en el espacio iluminado, y la sensibilidad de riesgo. Las compensaciones con el costo del producto, tamaño y rendimiento, están asociados con las diversas recomendaciones:
Para prevenir convulsiones en frecuencias inferiores a los 90Hz, es necesario mantener el porcentaje de flicker debajo del 5% (La luz no desencadena ataques a frecuencias superiores a los 70 Hz).
Para limitar otros efectos biológicos del flicker (cuando el riesgo es bajo), usar las siguientes fórmulas para determinar su máximo porcentaje:
En frecuencias inferiores a 90Hz, el máximo porcentaje de flicker es = Frecuencia x 0.025 [Por ejemplo, a 80HZ, el porcentaje máximo de flicker es 80 x 0.025 = 2%]
En frecuencias entre 90Hz y los 1250HZ, el máximo porcentaje de flicker es = Frecuencia x 0.08 [Por ejemplo, a 250Hz, el máximo porcentaje de flicker es 250 x 0.08 = 20%]
Las frecuencias arriba de 1250Hz no tienen restricciones en cuanto al porcentaje de flicker. (Nota: frecuencia mínima permitida para el PWM básico).
Para prevenir otros efectos biológicos relacionados con el flicker, usar las siguientes fórmulas para determinar su porcentaje máximo:
En frecuencias inferiores a los 90Hz, el porcentaje máximo de flicker es = Frecuencia x 0.01 [Por ejemplo, a 50Hz el porcentaje máximo de flicker es 50 x 0.01= 0.5%]
En frecuencias entre 90Hz y 3000Hz, el porcentaje máximo de flicker es = Frecuencia x 0.0333 [Por ejemplo, a los 1200Hz, el porcentaje máximo de flicker es 1200 x 0.0333 = 40% ]
Las frecuencias superiores a 3000Hz no tienen restricciones en el porcentaje de flicker. (Nota: Esta es la frecuencia mínima permitida para el PWM básico).
Esta práctica recomendada proporciona a los especificadores los requisitos para la gestión de los efectos biológicos del flicker, permitiendo así que puedan determinar de una mejor manera los requerimientos de sus proyectos, y alienta a los fabricantes para probar el flicker y reportar los resultados en sus hojas técnicas. De esa manera, el problema del flicker podría “estar enterrado” para la iluminación de estado sólido, como lo fue para la fluorescente hace 20 años.