Lichtflimmern - eine Nervensache

Das Lichtflimmern (Wikipedia) beschreibt den Wechselanteil des emittierten Lichts eines elektrisch betriebenen Leuchtmittels, der durch den Wechselanteil des elektrischen Stroms verursacht wird, der durch das Leuchtelement des Leuchtmittels fließt. Das 'Leuchtmittel' kann prinzipiell jede elektrische Lichtquelle sein, so auch Computermonitore, Fernseher usw. Lichtflimmern (optisches Lichtflimmern) wird auch Temporal Light Artefact (TLA) oder Lichtmodulation genannt.

Das Lichtflimmern belastet das Nervensystem insoweit, als dass im Extremfall (Stroboskop) die in schneller Folge wahrgenommenen Einzelbilder vom Gehirn in eine kontinuierliche Prozessabfolge umgewandelt werden müssen. Das kann Wahrnehmungsstörungen und physiologische Effekte wie Kopfschmerzen hervorrufen. Im schlimmsten Fall (große Amplitude bei etwa 15 Hz), können epileptische Anfälle (photosensitive Epilepsie) die Folge sein. Stroboskopeffekte können gefährliche Situationen erzeugen, indem sie die Wahrnehmung rotierender oder sich hin und her bewegender Maschinenteile verändern (Wagenrad-Effekt).

Im Gegensatz zum Glühlicht, das den Temperaturanstieg / -abfall als Trägheitselement besitzt, folgt das emittierte Licht der LED präzise dem Verlauf des Stroms mit der sie gespeist wird. LED-Leuchtmittel benötigen also einen Gleichstrom um ein Gleichlicht zu erzeugen. Für Umwandlung aus der Netz-Wechselspannung ist die Vorschalt-Elektronik zuständig, deren Qualität darüber bestimmt, wie gut die Lampen hinsichtlich des Flimmerns sind. Alternativ zum Gleichstrom kann die LED mit höherfrequentem (> 20kHz für das Auge und Gehirn nicht wahrnehmbar) Wechselstrom getaktet werden (z. B. PWM-Dimmer). Kurzum: Je nach Auslegung der Vorschaltelektronik können Leuchtmittel beliebig flimmern.

Weltweit wurden verschiedene Anstrengungen unternommen, das Lichtflimmern zu messen. Ein Messverfahren ist aber nur dann sinnvoll, wenn es die Amplituden aller vorkommenden Frequenzen im Hinblick auf den Einfluss auf den Menschen berücksichtigt und diese bestenfalls in nur einem Gesamtmesswert ausdrückt. Daran scheitern alle Verfahren, bis auf den CFD, den Der Lichtpeter entwickelt hat. Der CFD ist ein Musterbeispiel dem nur noch der TLA (PstLM und SVM) zu einem Messwert kombiniert) nahe kommt. Beide Verfahren stehen im Moment an, die Vorgabe für die neue EU-Öko-Design-Richtlinie und eine IEC-Norm zu werden.

Ist der Messwert erst einmal bestimmt, dann können anwendungsabhängige Grenzwerte festgelegt werden, wie z. B. nach dem Ampelsystem:

Flimmerfrei Farbe: Tiefgrün	0 < CFD < 1% 0 < TLA < 0,1	Praktisch modulationsfrei, quasi reiner Gleichanteil, wie das natürliche Sonnenlicht
Flimmerarm Farbe: Tiefgrün	1% < CFD < 13% 0,1 < TLA < 1	Modulation so gut wie nicht wahrnehmbar. Bereich der klassischen Glühbirne. Empfehlung für Arbeitsplätze: CFD < 5%, TLA < 0,5
Akzeptabel Farbe: Gelbgrün	13% < CFD < 25% 1 < TLA < 2	Modulation möglicherweise wahrnehmbar aber akzeptabel.
Moderat Farbe: Gelb	25% < CFD < 50% 2 < TLA < 4	Modulation möglicherweise wahrnehmbar und bei längerer Exposition eventuelle Beeinträchtigung des Wohlgefühls, höhere Belastung der Augen am Arbeitsplatz. Geeignet für Straßenbeleuchtung, Parkhäuser
Stark betroffen Farbe: Orange	50% < CFD < 75% 4 < TLA < 6	Bei Netzfrequenz Beginn von Stroboskopeffekten, wahrscheinlich von mehr als 50% der Bevölkerung wahrnehmbar und bei längerer Exposition Beeinträchtigung des Wohlgefühls, mögliche Kopfschmerzen, für das Arbeiten kaum noch geeignet.
Extrem betroffen. Farbe: Rot	CFD > 75% TLA > 6	Stroboskopeffekte, wahrscheinlich von mehr als 75% der Bevölkerung wahrnehmbar, bei längerer Exposition Beeinträchtigung körperlichen Befindens (Kopfschmerzen, Unwohlsein), Gefahr von epileptischen Reaktionen, für die richtige Wahrnehmung von Bewegungsabläufen ungeeignet. Gefährlich für Arbeitsplätze mit rotierenden oder zyklierenden Teilen.

Das Angebot von LED-Leuchtmitteln auf dem Markt ist praktisch grenzenlos, Der Lichtpeter hat über 1000 Leuchtmittel getestet und gelistet.

Zur Person:
Peter Erwin beendete 1992 sein Elektrotechnik-Studium zum Dipl.-Ing.(DH), gewann 15 Jahre F&E-Erfahrung in der Medizintechnik, ist seit 10 Jahren Entwickler in der Automatisierungstechnik und seit 25 Jahren Dozent an der Dualen Hochschule Karlsruhe.
Seit 2010 beschäftigt sich Peter Erwin mit dem Thema Licht künstlicher Leuchtmittel. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt bei der Bestimmung des Lichtflimmerns, eine zwar sehr wichtige aber leider noch recht unbekannte technische Eigenschaft von Leuchtmitteln. Aus diesem Grund wurde 2016 Der Lichtpeter gegründet. Zur Unterstützung der Arbeit im Hinblick auf eine normative Regelung gegen das Lichtflimmern arbeitet Peter Erwin für die neue EU-Öko-Design-Richtlinie als Berater für das Umweltbundesamt und die EU-Energiebehörden. Er wurde im April 2018 als zusätzlicher Mitarbeiter in die IEC TC 34 / WG 5 berufen. Das von ihm entwickelte CFD-Verfahren ist offengelegt und an keinerlei Patent gebunden.

P.S.
Wir haben die meisten unserer Vollspektrum-LED von Herrn Erwin testen lassen und dabei sehr gut abgeschnitten! siehe über 1000 Leuchtmittel getestet und gelistet