Míhání umělých světelných zdrojů vlivem střídavého proudu a rušení doprovází žárovky, zářivky i LED. Jejich působení může mít negativní vliv na lidský organismus, vědci však zkoumají i možnosti jeho využití.
|
Můžete přiblížit, o jaký jev se jedná a co ho způsobuje?
Flikr je pomrkávání umělých světelných zdrojů a je přítomný prakticky u všech, ať už jde o žárovky, zářivky i LED. Může být způsoben několika různými mechanismy, které fungují jinak u každého světelného zdroje. Jednak je to samotný fakt, že v síti máme střídavé napětí, dále může být zdrojem flikru rušení v síti, komunikační přenos (tzv. HDO) a pak jsou to také různé stmívací obvody, které slouží k nastavení intenzity světla, tedy k regulaci intenzity svitu žárovky. Flikr může být viditelný pouhým okem, ale může být také tak rychlý, že ho za statických podmínek nepoznáme. Většinou se pak projevuje, když okolo sebe máme rychle se pohybující předměty, případně se sám zdroj světla pohybuje. V češtině hovoříme o tzv. míhání. Já se zaměřuji na to, jak člověk tyto jevy vnímá, za jakých okolností je vidí či nevidí a tak dále.
Jak tyto jevy vznikají a jak jsou pro nás škodlivé?
Některé zdroje, třeba kvalitní LED produkty, flikr neprodukují vůbec, jiné jen ve vysokých frekvencích, které mozek nijak nevyhodnocuje, a proto jsou neškodné. Problémem je taková frekvence f likru, kterou oko zaznamená a mozek nedokáže vyfiltrovat, anebo která interaguje s pohybujícími se předměty. Takový flikr může mít dopad na lidské zdraví či bezpečnost. Někoho může rozbolet hlava, někoho bolí oči, v extrémním případě může člověk pocítit malátnost či závrať, u náchylných jedinců může jev vyvolat i epilepsii. Účinky mohou být podle dostupné literatury někdy i podprahové, takže člověk často není schopen odhalit příčinu svých potíží.
Rizikový může být i tzv. stroboskopický jev, kdy pomrkávající zdroj osvětluje kmitající či rotující předmět a pozorovatel/pracovník pak vidí jen zdánlivý pohyb předmětu. To může být nebezpečné ve výrobních procesech. Pokud totiž dojde k vyrovnání frekvence otáček či kmitů pohybujícího se předmětu s frekvencí míhání, může se předmět pro pozorovatele zdánlivě zastavit.
A to se dá nějak ovlivnit?
Jde o to, že LED osvětlení potřebují ke svému provozu konstantní hladinu napětí – nebo ještě lépe proudu. Proto každé LED svítidlo potřebuje takzvaný předřadník [elektrický obvod upravující napájecí napětí ze sítě – pozn. redakce], který navíc umožňuje, aby žárovka byla zapojena do sítě střídavého nebo i stejnosměrného proudu. V jejich kvalitě však bývají velké rozdíly. Předřadník by měl být dostatečně robustní, aby si poradil s nejrůznějším kolísáním a rušením v síti. Tady by pomohly normy, které by určovaly, jak má ten předřadník přesně vypadat a jakou má mít odezvu.
Kvalitní elektronika je pochopitelně drahá, ale je potřeba najít určitý kompromis i pro lacinější výrobky. Obecně lze říci, že odborníci „světlaři“ jsou s problematikou f likru a míhání dobře seznámeni, bohužel veřejnost o tomto mnoho neví, a na produktech v obchodě žádné informace uvedeny nejsou. Tady je ještě hodně prostoru pro vývoj a výzkum.
Vy se nyní zabýváte způsoby vyhodnocování flikru a míhání. O co jde?
K vyhodnocení závažnosti f likru se používá několik metrik. Každá z nich má své výhody a nevýhody. My se poslední dobou věnujeme tomu, jak u některých těchto metrik určit nejistotu měření. Zde jde o čistou matematiku, která se dá dělat u PC, a dopad je čistě laboratorní záležitostí.
V současné době s kolegy z Technické univerzity v Drážďanech a VUT Brno posuzujeme metriku, která funguje už mnoho let celkem spolehlivě, s návrhem na změnu. Zde je potřeba určit, která varianta lépe odpovídá lidskému oku a mozku, a proto je potřeba do experimentu zapojit lidské subjekty. Výzkum probíhá dost intenzivně a zjištění průběžně konzultujeme i s experty z USA.
Jde také o ověřování platnosti Talbot-Plateaova zákona? Prý se ho podařilo vyvrátit?
Talbot-Plateaův zákon (TP) byl formulován v první polovině 19. století a říká, že rychle pulzující světlo (tak rychle, že nerozeznáme jednotlivé pulzy a ty se nám „slijí“) se jeví stejně jasné, jako kdyby se jas pulzů „zprůměroval“.
Je pravda, že se v posledních 20 letech objevovaly zprávy o výzkumu na japonských a čínských univerzitách, které tvrdí, že s LED se podařilo TP zákon vyvrátit a že může dojít ke zvýšení vnímaného jasu světla pouze tím, když světlo bude rychle pulzovat. Tyto výzkumy se nám zdály nepříliš přesvědčivě provedené po technické i matematické stránce. Výzkumníci, kteří tvrdí, že TP neplatí, navíc dodávají, že toho lze využít k úspoře energie. Já jsem k tomu skeptický. I kdyby TP neplatil – pro což nemáme přesvědčivé důkazy – úspora energie touto cestou je diskutabilní a nedokážu si představit, jak by toho chtěli dosáhnout, aniž by kompromitovali bezpečnost takových světelných zdrojů. Proto jsme se rozhodli, že výzkum zopakujeme i u nás na FM TUL, kde jsme k tomu sestrojili vlastní testovací zařízení.
Vlastní zařízení?
Ano. Jde o box o rozměrech zhruba 0,5 × 0,5 m s pozorovacím terčíkem uprostřed. Uvnitř jsou ledky a fotodioda, která snímá jejich jas. Známe proud, který do LED proudí, a díky tomu a fotodiodě jsme schopni dopočítat přesně jas světla, které proband (člověk, jenž je předmětem zkoumání) zrovna sleduje. Výzkum probíhá tak, že posadíme probanda před zařízení, kde se mu promítají dvě světla. Jedno stále svítí a jedno pulzuje. Jeho úkolem je doladit jas jednoho světla tak, aby se mu zdály oba jasy stejné. My pak měříme, jak to světlo svítí, a ověřujeme, jestli se mu to opravdu zdá stejně jasné jako průměr, jasnější nebo méně jasné. Naše výsledky zatím nepotvrzují, že by TP zákon neměl platit. Spíše se zdá, že se nám tyto nedávné výzkumy podaří vyvrátit. To ale zatím opravdu nelze předjímat.
V současně době hledáme alternativní metodu, jak experimentovat třeba s předem fixně nastavenými jasy, abychom naše dosavadní závěry ověřili. Je to hodně zajímavý problém.
Co máte ještě v plánu?
Flikr je z hlediska základního výzkumu velmi zajímavý jev a stojí za to ho zkoumat, a to i z hlediska využití některých závěrů v praxi. Třeba ve zkoumání spojení mezi vjemem zvuků a flikru. To je oblast, které se chceme výhledově věnovat nejvíce. Podle výzkumu publikovaného před několika lety v Nature může za určitých okolností dojít k ovlivnění zrakového vjemu sluchovým podnětem. V prováděných pokusech proband viděl krátký záblesk světla a synchronně s ním uslyšel pinknutí. Když mu byla rychle za sebou puštěna dvě pinknutí, proband měl dojem, že vidí dva záblesky, přestože promítnut byl pouze jeden.
My se tedy budeme chtít věnovat tomu, kdy, jak a jestli vůbec může hluk (zvuk) hrát roli při vnímání flikru. Budeme zkoumat, jak je ovlivněna citlivost lidského vnímání světla, když je současně zatížen sluchový orgán. To může mít praktický význam pro práci v provozech, kde se člověk musí soustředit na práci v hlučném prostředí, třeba tam, kde blikají světla, pohybují se roboty a hlučí stroje.