Upplevelsen av flimmer
från ljusreglerade
filament LED-ljuskällor
HUVUDOMRÅDE: Produktutveckling med inriktning Ljusdesign FÖRFATTARE: Eric Karlsson, Simon Nyström
HANDLEDARE:Annika Kronqvist EXAMINATOR:Anahita Davoodi JÖNKÖPING 2017 September
The experience of flicker from light-regulated filament
LED light sources
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom huvudområdet Produktutveckling med inriktning Ljusdesign. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.
Examinator: Anahita Davoodi Handledare: Annika Kronqvist Omfattning: 15 hp
1. Abstract
This study has been carried out in the form of a survey with 25 respondents. The work has aimed to give professionals and individuals an indication of how people perceive the light from phase-dimmed LED light sources in private homes. The study has investigated two issues regarding the human experience of flicker, and how sensitive human beings are to flicker from a phase-dimmed LED light source before it will be perceived as inconvenient. Scientific literature has been reviewed to gain an understanding and deeper knowledge about the impact of flicker on human health, and which guidelines and possible approaches there are to solve the problem. A survey has been developed to find out if flicker is perceived by humans, and how the perception of inconvenience is experienced. The study found out that people perceive flicker differently, despite measured frequencies above 90 Hertz (Hz). Through data from digital measurements and acquired empirical evidence from the study’s results, it is not only the frequency level that affects humans perception of flicker, but also the percentage of light emitted from the light source. A correlation between perceived inconvenience and flicker can be noted, but not determined as a clear result. The work was limited by only investigating a small population of respondents over a short period of time.
Keywords:
Flicker Phase dimmer Filament light source Human perception LED
2. Sammanfattning
Denna studie har genomförts i form av en undersökning med 25 respondenter. Arbetet har syftat till att fackmän inom belysningsbranschen samt privatpersoner och intressenter ska få en indikation på hur människan uppfattar ljuset från fasdimrade LED-ljuskällor i privata hem. Studien har studerat två frågeställningar gällande människans upplevelse av flimmer bland annat hur känslig människan är för flimmer hos en ljusreglerad LED-ljuskälla innan det uppfattas som obekvämt. Vetenskaplig litteratur har använts för att få en förståelse och djupare kunskap kring problematiken gällande människans hälsopåverkan vid exponering av flimmer, samt vilka riktlinjer och möjliga tillvägagångssätt som finns för att lösa denna problematik. För att ta reda på hur väl människan uppfattar flimmer samt hur upplevelsen av obekvämligheten påverkas har en enkät tagits fram till studien. Undersökningen konstaterar att människor
uppfattar flimmer i olika mängd, trots frekvenser över 90Hertz (Hz). Genom data från digitala
mätningar och inhämtad empiri från arbetets undersökningsstudie kan man konstatera att det inte enbart är frekvensnivån som påverkar människans uppfattning av flimmer, utan även ljuskällans andel flimmerprocent. Ett samband mellan upplevd obekvämlighet och flimmer kan anas, men inte fastslås som ett tydligt resultat. Arbetet avgränsades genom att undersökningen enbart utfördes under en kortare period med ett färre antal respondenter.
Nyckelord:
Flimmer Fasdimring Filament ljuskälla Mänsklig uppfattning
3. Innehållsförteckning
Innehåll
1.
Abstract ... i
2.
Sammanfattning ... ii
3.
Innehållsförteckning ... iii
1
Introduktion ... 1
1.1 BAKGRUND ... 1 1.2 PROBLEMBESKRIVNING ... 1 1.3 SYFTE OCH MÅL ... 2 1.4 FRÅGESTÄLLNING ... 21.5 OMFATTNING OCH AVGRÄNSNINGAR ... 2
1.6 DISPOSITION ... 2 1.7 BEGREPPSFÖRKLARING ... 2 1.8 LEDS STRUKTURUPPBYGGNAD ... 3
2.
Teoretiskt ramverk ... 5
2.1 ÖGATS KÄNSLIGHET ... 5 2.2 PÅVERKAN PÅ MÄNNISKAN ... 5 2.3 ETABLERADE RIKTLINJER ... 5 2.3.1. IEEE PAR 1789-2015 ... 52.3.2. Japanese industrial standard ... 6
2.3.3. Arbetsmiljöverkets författningssamling - AFS (2009:2) ... 6
2.3.4. Yttre faktorer för upplevd bekvämlighet ... 6
3.
Metod och genomförande ... 7
3.1 UNDERSÖKNINGSMETODENS RELEVANS FÖR FRÅGESTÄLLNINGEN ... 7
3.2 GENOMFÖRANDE ... 7 3.2.1. Litteratursökning ... 7 3.2.2. Enkätutformning ... 7 3.2.3. Experimentell situation ... 8 3.2.4. Deltagare ... 12 3.2.5. Utförande av undersökning... 13 3.3 DATAINSAMLING ... 13
3.5 TROVÄRDIGHET ... 14
4.
Resultat och analys ... 15
4.1 UPPLEVELSEN AV FLIMMER ... 15
4.2 UPPLEVT OBEKVÄMLIGHET ... 16
4.3 RESULTATSAMMANFATTNING ... 17
5.
Diskussion och slutsatser ... 18
5.1 RESULTATDISKUSSION ... 18
5.1.1. Människans upplevelse av flimmer ... 18
5.1.2. Människans upplevda obekvämlighet ... 18
5.2 METODDISKUSSION... 19
5.3 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 20
5.4 VIDARE FORSKNING ... 20
6.
Erkännande ... 21
7.
Referenser ... 22
1
Introduktion
Det blir det allt mer vanligt att belysningen byts ut till LED-ljuskällor (Light Emitting Diode). Om denna typ av belysning används i kombination med ljusreglering, det kan i vissa fall inträffa att ljuskällorna ger ifrån sig ett visuellt flimrande ljus. Detta examensarbete har som syfte att granska hur människan uppfattar ljuset från ljusreglerade LED-ljuskällor. Arbetet genomförs som ett examensarbete om 15 hp på Jönköpings University. I form av en experimentell undersökning.
1.1 Bakgrund
I slutet av 1800-talet expanderade användningen av elektriska artificiella ljuskällor, i och med att tekniken utvecklades och elpriserna blev billigare (Bowers, 1980; Garnert, 2009). Det bidrog till att artificiella ljuskällor började användas på arbetsplatser men även privata hem. Detta gav möjlighet till längre arbetspass och till fler aktiva timmar i hemmen (Garnert, 2009). Efter en tid upptäcktes visuella defekter med belysningen då den artificiella ljuskällan gav ifrån sig ett pulserande ljus, benämnt som flimmer. Detta visuella ljusproblem motverkades genom att frångå användningen av traditionella konventionella transformatorer, med en frekvensnivå på 50-60Hz för att istället övergå till moderna högfrekvens-transformatorer (HF-don) med frekvenser på cirka 20.000-65.000Hz (Karpen, 1997). Idag har de konventionella ljuskällorna blivit utfasade och ersatta mot LED (Allan, 2011). Detta beror dels av lagstyrda regleringar gällande ökad energieffektivitet och begränsad miljöpåverkan av energirelaterade produkter (SFS 2008:112), men också att efterfrågan på LED ökar från beställare och konsumenter. Då den har fördelaktiga egenskaper under användningsfasen, eftersom LED-ljuskällan är energieffektiv och har en lång livslängd jämfört mot andra ljuskällor (Kitsinelis, 2015). Det sker därmed en explosionsartad utveckling och ökad användning av LED (Allan, 2011). Detta medför att människan vistas i allt större utsträckning i miljöer projekterade med LED och som inte uppfyller kvalitetsförväntningarna. Dessa positiva egenskaper väger tungt och blir intressanta ur ett ekonomiskt perspektiv. Det har medfört att egenskaper såsom ljuskvalité och nivå av flimmer förbises och har blivit ett sekundärt intresse, trots att ljuset riskerar att påverka brukaren negativt. Detta gör att denna nya teknik är tillbaka i samma problematik som för trettiofem år sedan.
1.2 Problembeskrivning
I ett privat hem utformas belysningen för att skapa en trevlig upplevelse, och som tillvägagångssätt är det vanligt förekommande att användning med ljusreglering sker (Hefner, 2014). Genom detta ges kontrollen och möjligheten att bestämma ljusnivån till användaren. Många LED-ljuskällor har problem att ljusregleras tillsammans med de fasdimrar av bakkants typ som ofta förekommer i privata hem (Vadsbo lightech, 2012). Vid en kombinerad användning av LED-ljuskällor och fasdimrar ökar risken att problematik uppstår, till exempel synligt flimmer (Rand, Lehman & Shteynberg, 2007). Vistelse i flimrande ljus har visats kunna ge upphov till negativ symptom kopplat till människans välmående, som bland annat huvudvärk (Ho, Lin & Huang, 2013; Lehman & Wilkins, 2014). Dessa symptom bör tas på allvar då det kan komma att leda till ett utbrett globalt hälsoproblem i framtiden, eftersom användningen av LED-ljuskällor ökar. Trenden visar att människan utsätter sig för denna ljusmiljö allt mer frekvent, så är det av intresse att se hur väl flimmer uppfattas och hur obekvämt det uppfattas vara. Om studien visar att människan uppfattar flimmer så anses det intressant att undersöka om resultatet visar att respondenterna uppfattar ljuset som obekvämt.
1.3 Syfte och mål
Arbetets syfte är att fackmän inom belysningsbranschen samt privatpersoner genom denna rapport skall få en indikation av hur människor uppfattar ljuset från fasdimrade ljuskällor i privata hem. Denna studie ämnar se om användandet av ljusreglerade LED-ljuskällor skapar okomfortabla upplevelser av ljus.
1.4 Frågeställning
Arbetets frågeställningar:
• Hur väl uppfattar människan flimmer från en ljusreglerad filament LED-ljuskälla? • Hur känslig är människan för flimmer hos ljusreglerade filament LED-ljuskällor innan
det uppfattas som obekvämt?
1.5 Omfattning och avgränsningar
Arbetets omfattning innebar en undersökning under två dagar. Undersökningen omfattade enbart kommersiella ljusreglerade filament LED-ljuskällor som används tillsammans med en fasdimmer. Arbetet omfattar ej icke visuellt flimmer. Undersökningen berör enbart visuell
obekvämlighet som uppstår hos respondenterna. Undersökningen syftar inte till att undersöka
deltagarnas hälsopåverkan under en längre tid. Arbetet behandlar upplevelser som är kopplade direkt till ljusets påverkan, och därför utesluts symptom som uppkommer i kombination med andra yttre faktorer. Ingen hänsyn togs till om deltagarna var höger- eller vänsterhänta.
1.6 Disposition
I kapitel 2: “Teoretisk grund”, har inhämtad information från litteraturstudien lagts fram. Denna information presenteras för att hjälpa läsaren med kunskap som används i, refereras och konkretiseras i arbetet. Här förekommer även lagar, regler och riktlinjer som berör flimmer från ljuskällor. Under kapitel 3: Metod och genomförande, redovisas vald metodteori samt det tillvägagångssätt som arbetet använt sig av och urvalet av respondenter till undersökningen. Vidare redovisas resultat och analys samt data i kapitel 4. I kapitel 5: Diskussion och slutsatser, lyfts frågor och tankar som uppstått under arbetets gång. Slutsatser och förslag på vidare forskning redovisas. Referenser och bilagor återfinns i rapportens sista del.
1.7 Begreppsförklaring
Följande begrepp förekommer i denna rapport:
Flimmer - Visuella intryck av luminans, varierar under en viss tid. Variationen i
spänningsstyrkan och utströmmen påverkar variationen av ljuskällans ljusintensitet, variationen av ljusintensiteten uppfattas som flimmer. (Gil-de-Castro, Rönnberg & Bollen, 2017)
Flimmerprocent - Detta är ett mått på den
cykliska variationen i utsignalen från en ljuskälla. Det går att mäta och räkna ut ljusets flimmerprocent genom att man använder ljusets högsta och lägsta nivåer för modulationsfrekvensen. Detta procentvärde får man genom att använda modulationskurvans maxvärde samt minvärde. Dessa värden används i formeln, 100(Max-Min)/(Max+Min) (Figur 1) (Lehman & Wilkins, 2014 ).
Frekvens - Enheten är Hertz(Hz). Frekvens
är antal repeterade svängningar av modulationskurvan som sker per tidsenhet (Figur 2).
Färgåtergivning - Hur väl en ljuskälla återger ett föremåls färg. Anges i enheten Color
Rendering Index (CRI)
Visuellt flimmer - Flimmer som uppmärksammas av det mänskliga ögat
Icke visuellt flimmer - Flimmer som inte uppmärksammas av det mänskliga ögat Belysningsstyrka - Ljus per kvadratmeter (Lumen/m2), vars enhet är lux
LED - Lighting emitting diode. Ljuskälla som används för bland annat belysning Ljusreglering/Dimring - Förändring av ljusintensitet från en punkt som alstrar ljus
Obekvämlighet – En term framtagen för studien som ger en beskrivande bild hur
komfortabelt ljuset från en ljuskälla upplevs.
Svikter i utström – Kan kännetecknas vid användning av en dimmer och LED ljuskälla som
ej är kompatibla, då uppstår en oregelbunden utström till ljuskällan.
Last – Ett motstånd till exempel en ljuskälla.
1.8 LEDs strukturuppbyggnad
En diod är uppbyggd på en platta som består av ett ämne som benämns indium gallium nitride (InGaN), vilket används för att producera det kortvågiga ljuset. Plattan delas upp i chip, för att sedan sammanföras med fosfor som används som ett störämne för att öka ledningsförmågan hos halvledaren. På chipet skapas ett positivt och ett negativt område. Det nämns som
pn-Figur 1. Illustrationen ger en förklarande bild över flimmerprocent, hämtad från Mao, Ge, & Hua (2014).
Figur 2 Illustrationen ger en förklarande bild över frekvenskurvan, hämtad från Biery (2015).
övergång. När chipet förses med elektricitet, förflyttas de fria elektronerna över till det positiva området och omformas till ett nytt mönster. Elektronen förflyttas efter att energi tillförs och elektronen förflyttas vidare till ett hål i halvledaren, de partiklar som består av färre elektroner frigör energi som resulterat i fotoner. Det är fotonerna som det mänskliga ögat uppfattar som ljus (Starby, 2006). Ovanpå LED-chipet “stryks” ytan över med epoxy, silikon och fosfor. Fosforn påverkar egenskaper hos ljuskällan såsom färgtemperatur och färgåtergivning. I undersökningen har en filament-LED-ljuskälla använts. Strukturen och utformningen ser annorlunda ut i jämförelse med hur ett ledchip ser ut i en LED-modul. Dioderna på staven i en LED-filament ljuskälla är monterade på ett transparant substrat, istället för på en LED-platta där substratet är av metall. Det transparenta substratet är gjort av glas eller att ett safirmaterial. LED-filamentet är täckt med material som består av en blandning av silikon och fosfor (Figur 3). I vissa fall blandas röda och blåa dioder för att påverka ljuskällans färgtemperatur ytterligare.
Figur 3. Exempelbild på strukturuppbyggnad hos en filamentljuskälla (LEDinside a Business Division of TrendForce Corp, 2015).
2. Teoretiskt ramverk
Detta kapitel presenterar den litteratur som studerats för arbetets syfte och frågeställning.
2.1 Ögats känslighet
Enligt standarden IEEE PAR 1789-2015 är ögat mest känsligt för flimmer i frekvensområdet mellan 8-33Hz. Människoögat uppfattar flimmer mellan 3-70Hz, men den största risken för påverkan på människors hälsa sker mellan 15-20Hz (Wilkins, Veitch & Lehman, 2010). En studie utförd av Bullough, Sweater-Hickcox, Klein och Narendran (2011) undersöktes människors möjlighet att upptäcka flimmer, samt den accepterade flimmernivån. De kom fram till att flimmer uppfattas tydligt från 60Hz och nedåt. Undersökning resulterade även i att användning av frekvenser om minst 100Hz anses vara acceptabelt, då de inte genererar några synliga tecken på flimmer.
2.2 Påverkan på människan
Wilkins, Nimmo-Smith, Slater, & Bedocs (1989) har utfört en studie med kontorsarbetare som mäter mängd huvudvärk och ögonansträngning vid olika sorters belysningar. Studien omfattade totalt 127 deltagare och genomfördes under tolv månader. Arbetarna startade med en belysningslösning baserad på konventionella transformatorer, med en frekvens på 50Hz vilken hade en flimmerprocent på 43-49%. Belysningen byttes ut mot modernare armaturer med elektroniskt högfrekventa 32000Hz transformatorer med en flimmerprocent på under 7 %. Användningen av elektroniska transformatorer visade sig minska huvudvärk och ögonansträngning i genomsnitt till mindre än hälften hos kontorsarbetarna. Wilkins et al. (2010) är en sammanfattande rapport som behandlar elektroniska föremål och granskar föremålets frekvensområde. Studien granskar vilka påföljder flimmer har på det mänskliga välmående. Studiens syftar till att informera tillverkare av ljuskällor och elektroniska produkter gällande hur flimmer påverkar människans hälsotillstånd. Rapporten tar upp att människan välmående påverkas av flertal faktorer så som flimmerfrekvens, modulationsdjup, ljushet, ljusplacering samt flera andra ospecificerade faktorer. I studien konstateras att flimmer vid låga frekvenser, upp till 70Hz ger upphov till epileptiska anfall, samt att flimmer vid höga frekvenser, upp till 165Hz ger upphov till huvudvärk och illamående. Lehman & Wilkins (2014) studien jämför olika metoder för att dimra en LED ljuskälla. Studien kommer fram till att olika alternativ för att driva och dimra en LED ljuskälla kan resultera i större risk av flimmer jämfört mot andra typer av ljuskällor. Det kritiska området för synligt flimmer kan skilja beroende på ljuskällors egenskaper samt observatören. Studien nämner att människans hälsotillstånd påverkas av flimmer och ger upphov till huvudvärk, migrän samt epileptiska anfall. Bullogh et al. (2011) har utfört en studie för bedömningen av uppfattning och acceptans av flimmer och stroboskopisk effekter från ljus. I studien konstateras att flimmer vid låga frekvenser kan ge upphov till epileptiska anfall, samt att flimmer vid 100 – 120Hz kan leda till huvudvärk och ögon ansträngningar. Studien kommer fram till att vid jämförelse mellan olika frekvensområden uppfattas lägre frekvenser som mer obekväma för observatören.
2.3 Etablerade riktlinjer
Nedan anges riktlinjer och rekommendationer som finns tillgängliga.
2.3.1. IEEE PAR 1789-2015
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) är en rekommendation av IEEE standards Association, rapporten tar upp bakgrund kring flimmer och praxis gällande hur det går att räkna ut den maximala flimmerprocenten vid olika frekvensnivåer hos LED-ljuskällan. Rekommendationerna anger tre nivåer gällande flimmerfrekvens och flimmerprocent. Nedan anges den lindrigaste av de tre nivåerna. Vid en begränsad negativ flimmerpåverkan bör följande gälla:
• Rekommendationen anger att en flimmerfrekvens hos en LED-ljuskälla bör vara minst 90Hz
• Under 90 Hz multipliceras frekvenser med 0,025 för att få ut max tillåtna flimmerprocent
• Mellan 90 Hz och 1250 Hz multipliceras frekvenser med 0,08 för att få ut max tillåtna flimmerprocent. Exempel 120Hz x 0,08 = 10 %
• Över 1250 Hz finns inga restriktioner för tillåten flimmerprocent (Miller & Lehman, 2015) (IEEE PAR 1789-2015).
2.3.2. Japanese industrial standard
I Japan anger rekommendationen att ljuskällor ska hålla en cyklisk frekvens på minst 100Hz och max 5 % flimmer procent för att undvika synligt flimmer (JIS 8105-1: 2010).
2.3.3. Arbetsmiljöverkets författningssamling - AFS (2009:2)
Arbetsmiljöverket är en statlig myndighet i Sverige som har i uppdrag från riksdagen och regeringen att se till att lagar om arbetsmiljö följs av företag och organisationer. I arbetsmiljöverkets författningssamling 2009:02 14§ föreskrivs att belysnings ska vara utformad så att besvärande flimmer inte uppstår. Belysningen skall planeras så att flimmer undviks och motarbetas. Denna författningssamling föreskriver enbart hur belysningen i arbetsmiljön ska vara utformad så att besvärande flimmer inte uppstår. I Sverige finns därmed ingen lag om tillåtna maxnivåer av flimmer på offentliga platser eller i hemmiljö.
2.3.4. Yttre faktorer för upplevd bekvämlighet
En av arbetets frågeställningar berör den upplevda bekvämligheten från ljuset. Individens bedömning av bekvämligheten bör då ej påverkas av yttre faktorer som kan försämra den inre validiteten, till exempel stor förändring av lufttemperaturen eller ovanligt höga eller låga lufttemperaturer i rummet. Gorse, Johnston & Pritchard (2012) definierar hur välbefinnandet påverkas av ett antal individuella och miljömässiga faktorer i ett rum. De miljömässiga faktorerna inkluderar exempelvis rummets lufttemperatur, luftfuktigheten samt rörelse av luften.
3. Metod och genomförande
Efter att studerat tidigare forskning så valdes en deduktiv ansats. Arbetets slutsatser härleds genom logiska slutledningsregler från undersökningens inhämtade empiri, där de variablerna som mäts är fasta och förbestämda (Jacobsen, 2002). Undersökningen och dess enkätutvärdering ägde båda rum i ett laborationsrum på Jönköpings University, där tre stycken temporärt installerade LED-ljuskällor användes. Ljuskällorna presenterades med två olika ljusflöden vardera för 25 respondenter. Arbetets bestämda undersökningsmetod gav ett resultat med god extern validitet tack vare att metoden är generaliserbar samt möjlig att upprepa (Williamson, 2002).
3.1 Undersökningsmetodens relevans för frågeställningen
Idén om att använda en undersökningsmetod med en jämförelse av flimmernivå som gjordes mellan olika ljuskällor har hämtats från Cai, Cobben, Myrzik, Blom & Kling (2009). Att utföra en undersökning under kontrollerade former ger en god relevans för arbetets frågeställning. Genom att eliminera de yttre påverkande omständigheterna i laborationsrummet fick metoden en hög inre validitet. Undersökningens tillvägagångssätt där respondenterna fick möjlighet att uppleva ljuset, skapa sig en uppfattning och därefter svara på enkäten med bestämda svarsalternativ gav goda möjligheter att besvara studiens frågeställningar. Vid framtagandet av enkäten som användes för undersökningen (Bilaga 4) eftersträvades det att få den kort och koncis, för att ge bättre och mer trovärdiga resultat med fokuserande och mer genomtänkta svar. Användandet av insamlade data från enkäten sammanställdes för att lätt skapa en översikt av variabler och variabelvärden från svarsalternativen (Hagevi & Viscovi, 2016).
3.2 Genomförande
Detta kapitel redogör ingående för hur studiens undersökning kom att utföras.
3.2.1. Litteratursökning
Litteraturstudien gjordes under februari, mars, april och maj 2017, och analys skedde kontinuerligt. De vetenskapliga databaser som användes var Ebscohost, Sciencedirect, IEEE Xplore Digital Library, ProQuest central. Ett antal ord valdes ut och kombinerades för att ge arbetets litteraturstudie ett bredare sökresultat. Sökorden valdes ut då det ansågs relevanta utifrån arbetets frågeställningar, samt att de anses vara ämnesord (Landén, 2008). De formulerade sökorden var; visually flicker, non-visually flicker, light modulation, eye, sight, brain, healthy, Light Emitting Diode, LED, light, artificial, visually effect, non visually effect. Sökorden formulerades på engelska då sökta litteraturer är avsedda för en internationell läsare.
3.2.2. Enkätutformning
Inför undersökningen utformades tre sorters enkäter. En enkät med demografisk information, en känsloskattningenkät och en upplevelseenkät. I den demografiska informationen (Bilaga 2) ombads respondenterna att ange sitt kön, om de är höger- eller vänsterhänta samt ålder. Vid ifyllandet av det demografiska informationsbladet tilldelades varje respondenten ett identifikationsnummer, vilket sedan skulle anges på övriga enkäter i undersökningen. Identifikationsnummer gjorde det möjligt att analysera och sammankoppla den empiriska data respondentens enkäter givit. Känsloskattningsenkäten utgick från PANAS (Positive and Negative Affect Schedule) som utvecklats av Watson, Clark och Tellegen (1988) (Bilaga 3). Enkäten var tänkt att användas för att få en uppfattning om den enskilda individens tillfälliga känslotillstånd, samt om avvikelser från en normal sinnesställning skulle genererar anmärkningsvärda undersökningsresultat. Känsloskattningenkäten anpassades genom att addera ordet stressad, samt en ifyllnadsruta med det personliga identifikationsnumret. Undersökningensenkäten (Bilaga 4) utgick från ett material som är utvecklat av Küller & Wetterberg (1993, 1996), för att fånga “upplevelsen av ljuset”. Studiens enkät var uppbyggd
med graderingsskalor 1 - 7 med motsatspar (Figur 4). Svarsalternativen fångade om upplevelsen var positiv till negativ.
Flimmerfri ⭕ ⭕ ⭕ ⭕ ⭕ ⭕ ⭕ Flimrande
Figur 4. Exempel på motsatspar från enkät
3.2.3. Experimentell situation
Ett rum iordningställdes med ett bord och en stol som sedan ramades in av en vikvägg för att forma ett mindre rum i rummet. Det lilla rummet hade måtten 2 x 2 meter (Figur 6). Försöksrummet valdes eftersom att det gav goda möjligheter till mörkläggning och även goda installationsmöjligheter för ny belysning (Figur 5).
Figur 6 Planvy över försöksrummet. (ej skalenlig)
I denna studie har kommersiella ljusreglerbara filament LED-ljuskällor av samma typ använts (Figur 7). Tre stycken ljuskällor har valts ut och kategoriserats som Budget, Standard och Premium. Kategoriseringen har utförts genom att sortera de tre olika ljuskällorna efter pris och färgåtergivning, då det enbart är utifrån dessa faktorer som en konsument kan bedöma produktens kvalité (Tabell 1). Enligt data från mätning skilde dock endast färgtemperaturen 381 Kelvin mellan Budget och Premium (Bilaga 1) medan tillverkare angav en skillnad på 1000 Kelvin.
Tabell 1. Uppmätt data från studiens ljukällor
Budget Standard Premium
Färgåtergivning (CRI) 80 80 90
Pris 68: - 149: - 279:
-Effekt(W) 4 7 6
Ljusflöde(lumen) 300 630 400
Färgtemperatur enligt tillverkare
(Kelvin) 3000 2000 2000
Färgtemperatur enligt mätning
(Kelvin) 2456 2079 2075
Figur 7 Exempelbild på ljuskälla som används i experimentet.
I undersökningen har en bakkants-fasdimmer från detaljhandelsföretaget Clas Ohlsson använts. Denna dimmer är lätt att manövrera, med teknik som vanligtvis förekommer i en hemmiljö (Wilkins et al. 2010). Dimmerns fabrikat var Cotech Modell 51070 med artikelnummer 36-6076 (Figur 8). Bakkantsdimring beskär den senare delen av modulationskurvan. Ett så kallat släckningsintervall, ett avbrott i modulationen skapas och ljusflödet reduceras (Figur 9). Dimmern hade en belastningsgrad på 3-24W och var anpassad för LED-ljuskällor, samt hade en kapacitet att dimra mellan 10-100% av ljuskällans förmåga.
Figur 9. Modulationskurva ljusreglerad av en bakkantsdimmer (Lighting india. 2014).
För att kunna verifiera ljuset i undersökningen har ett instrument använts för att mäta ljuskällorna. Denna var av fabrikatet Asensetek, modell Lighting Passport Pro (Figur 10). Instrumentet anslöts till en bärbar enhet med hjälp av Bluetooth. Mätresultatet resulterade bland annat i uppmätt belysningsstyrka, färgåtergivning, färgtemperatur, SDCM, lufttemperatur, flimmerprocent och flimmerfrekvens (Bilaga 1). Instrumentet var anpassat för noggranna mätningar mellan 100lux och 50 000lux.
Belysningsstyrkan som uppmätts från Asensetekinstrumentet kontrollerades med en luxmätare av fabrikatet Hagner EC 1 (Figur 11).
Figur 8. Använd dimmer i undersökningen.
Figur 10. Instrumentet som användes vid mätningar.
Figur 11. Instrumentet som användes vid kontrollmätning av
Alla tre ljuskällor justerades till två bestämda belysningsstyrkor, och gav totalt sex stycken scenarier (Bilaga 1). Uppmätningar av belysningsstyrkan utfördes med ett avstånd på 15 centimeter mellan instrumentets lins och respektive ljuskälla (Figur 12), och uppmättes då vertikalt till 100lux respektive 300lux (Bilaga 1). En ytterligare uppmätning av belysningsstyrkan gjordes på det horisontella planet och var baserade på SS-EN 12464-1:2011 angivelse för rekommenderad belysningsstyrka för ett “Pausrum, vilrum”, vilket innebar en medelbelysningstyrka på 100lux. Belysningsstyrkorna vid undersökningen var 35lux respektive 110lux på det horisontella bordsplanet. Dessa två nivåer ansågs vara representativa för en dämpad ljusnivå i en hemmiljö. Mätningarna kontrollerades med en luxmätare för att bekräfta belysningsstyrkorna.
Ljuskällorna placerades på respondentens ena sida då människor uppfattar flimmer lättare i sitt perifera synfält (Figur 13) (Stenbacka & Vanni, 2006). Ljusscenarierna hade en uppmätt frekvens på 100Hz. Data från mätningarna dokumenterades (Bilaga 1). Från mätningen togs flimmerprocenttalet och frekvensnivån fram för varje enskilt scenario. Dessa värden ställdes även mot rekommendationerna från IEEE PAR 1789 (Tabell 2).
Figur 12. Tillvägagångssätt vid mätning av ljuskälla.
Tabell 2. Uppmätt data från respektive ljuskälla under respektive scenario jämfört mot IEEE´s riktlinjer.
Premium
1.100 Premium1.300 Standard2.100 Standard2.300 Budget3.100 Budget3.300
Flimmer % 47,6 40,6 20,9 13,7 35,9 54,3 Max tillåten flimmer % enligt IEEE 8 8 8 8 8 8 Frekvens (Hz) 100 100 100 100 100 100 Lägsta frekvens (Hz) enligt IEEE 90 90 90 90 90 90
Rumstemperaturen uppmättes för att parametrar som stora skillnader av den termiska omgivningen inte skulle påverka respondenten (Gorse et al. 2012). Rummet behöll en temperatur på mellan 22.1°Celsius och 22.5°Celsius. Före undersökningen genomfördes en kontrollomgång med en i ämnet förtroendeingivande person, för att öva de olika momenten. Denna person gavs möjlighet att ge feedback gällande undersökningens tillvägagångssätt, vilket därefter togs i beaktan och justeringar genomfördes inför undersökningens start. På golvet fanns även ett markerat område där respondenten ombads hålla stolen inom (Figur 14).
3.2.4. Deltagare
Respondenterna i undersökningen bjöds in i förväg. Inbjudan mailades ut till lärare i varierande åldrar inom Jönköpings Universitys bygg- och ljusprogram. Mailet innehöll en kortare introduktion av ämnet, samt en inbjudan till ett event på kommunikationsplattformen www.facebook.com/sv. En separat inbjudan gjordes direkt via kommunikationsplattformen till femtiofem personer. Deltagarna gavs möjlighet att tidsboka sitt deltagande på önskad ledigt tillfälle under de två dagarna. Undersökningen var även öppen för passerande personer i mån av ledig tid. Undersökningen hade som mål att få en bra spridning mellan ålder och kön på studiens respondenter. Åldersspannet hade en variation mellan tjugo till femtio ett år. Fördelningen mellan män och kvinnor var jämn (Tabell 3).
Figur 14. Område för placering av stol.
Tabell 3. Deltagaregruppens ålder- och könsfördelning. Ålder Kvinnor Män 19-29 11 9 30-39 - 4 40-59 1 -Tot. 12 13
3.2.5. Utförande av undersökning
Den 15 februari 2017 utfördes undersökningen mellan klockan 08.00 till 16.00. Undersökningen genomfördes med en person åt gången. Respondenten tog plats vid bordet i det iordningställda försöksrummet. Inför varje undersökningstillfälle placerades 6 enkäter på bordet. De var utskrivna på vita pappersark med svart typsnitt Arial i textstorlek 14 i A4a format. Varje respondent ombads först att besvara den demografiskainformation och känslouppskattning (Bilaga 2, 3). Rummets allmänljus hade en belysningsstyrka på 4lux. Respondenten gavs då tillfälle att adaptera synen till den förhållandevis låga belysningsstyrkan som skulle förekomma vid undersökningen. Efter att respondenten besvarat enkäterna, introducerade försöksledaren hur själva undersökningen skulle utföras. Introduktionen gjordes utefter ett förutbestämt manus (Bilaga 5). Första scenariot presenterades genom att rummets allmänbelysning släcktes ner, samtidigt som försöksledaren valde ett av de förutbestämda ljusscenarierna, enligt en randomiserad presentationsordning (Bilaga 6). Genom användandet av en randomiserad presentationsordning medför det att respondenterna ej gavs samma ordningsföljd på ljusscenarierna och kunde därmed inte jämföra eller sprida sina upplevelser till kommande respondenter. Respondenten ombads att svara på alla frågor i enkäten om upplevelsen av ljuset för det specifika ljusscenariot. Efter att respondenterna svarat på enkäten (Bilaga 4) tände försöksledaren återigen upp allmänbelysningen, och valde därefter ett nytt förutbestämt ljusscenario samtidigt som allmänbelysningen släcktes. Detta händelseförlopp repeterades för alla sex ljusscenarier.
3.3 Datainsamling
Arbetets datainsamling innehöll dels litteraturstudier där sökningar gjorts genom Jönköpings Universitys vetenskapliga databaser, till insamling av empirisk data vid genomförandet av undersökningen.
3.4 Metod vid dataanalys
Den demografiska informationen var arkiverad separat. Efter genomförd undersökningen samlades svarsenkäterna ihop systematiskt och placerades tillsammans med respektive känsloskattningsenkät. För att åstadkomma ett tydligt och lättöverskådligt resultat sammanställdes data i stapeldiagram, med hjälp av beräkningsprogrammet Excel. Stapeldiagrammen består av ett genomsnittligt värde från respondenternas sammanlagda svar. Därtill räknades standardavvikelsen (SD) ut från den insamlade rådata. Standardavvikelsen är ett mått på hur mycket värdet från alla svarande avviker från medelvärdet. En låg standardavvikelse innebär en låg spridning av svarsvärdena, därmed ökar trovärdigheten för resultatet (Svensson, 2003). Från enkätens tio sjugradiga skalor har tre motsatsord valts ut (Küller & Wetterberg 1993). Orden skarpt, obehagligt och bländande valdes ut vilket sedan har kopplats samman till studiens definition av termen obekvämlighet. Dessa ord anses bidra främst till den upplevda obekvämligheten av ljuset. Denna term har sedan jämförts mot upplevt flimmer. Vid sammanställandet av resultatet gjordes kontroller om det fanns någon tydlig
tendens till avvikande svar från någon del av urvalsgruppen (Bilaga 7, 8, 9, 10). Slutligen ställdes empirin från undersökningen mot den insamlade teorin. Studien har valt att jämföra resultaten från undersökningen med gällande rekommendationer från IEEE PAR 1789-2015.
3.5 Trovärdighet
Undersökningens validitet anses vara god, då varje enskild respondent gavs en randomiserad presentationsordning (Bilaga 6). Med hjälp av mätningarna med det tekniska mätinstrumentet kunde likvärdiga ljusscener skapas. Ur enkäten har 3 motsatsord kombinerats för att skapa termen upplevd obekvämlighet, detta för att skapa en högre validitet för undersökningens innehåll, omfattning och precisera svaret mot arbetets frågeställning. Undersökning i ett laborationsrum gjorde det möjligt att eliminera yttre påverkande omständigheter och bidrar till en högre inre validitet. Empirin från de tjugofem personer som deltagit i undersökningen har bidragit till arbetets reliabilitet. Denna population anses tillräcklig för att ge ett trovärdigt svar på studiens frågeställningar. Mätningarna utfördes med stor noggrannhet av instrument med hög reliabilitet. Eftersom undersökningsenkäten innehöll ett antal förutbestämda beskrivande upplevelse ord och enkätmodellen är beprövad, anses detta därför bidra till arbetets pålitlighet och inre validitet. Valet av denna enkät innebar högre sannolikhet att ge svar på arbetets frågeställning samt att ge relevans till arbetets slutsats, då modellen är väl beprövad.
4. Resultat och analys
I detta kapitel redovisas empiri från undersökningen och analyseras enligt arbetets frågeställning.
4.1 Upplevelsen av flimmer
Enligt undersökningen tolkas resultat som att uppfattar människor flimmer från en LED-ljuskälla (Tabell 4). Det går att se en tydlig skillnad mellan respondenternas upplevelse av de olika ljusscenarierna. Enligt resultatet upplevs ljuskälla 2 (Standard 2.100) dimrad till 100lux med ett medelvärde på 1,84 (SD-1,08) och ljuskälla 2 dimrad till 300lux (Standard 2.300) med ett medelvärde på 1,88 (SD-1,31) som nästan är flimmerfria. Ljuskälla 2 dimrad till 100lux (Standard 2.100) uppmättes till 20,9% procent flimmer och ljuskälla 2 dimrad till 300lux (Standard 2.300) till 13,7%. Enligt de bestämda rekommendationerna från IEEE som redovisats i 2.3.1 bör en ljuskälla ha en frekvens på >90Hz, och vid en frekvens på 100Hz bör den avge <8% flimmer. Andelen flimmerprocent överstiger därmed rekommendationerna med 12,9% och respektive 5,7%. Efter dessa två ljusscenarier kommer ljuskälla 1 dimrad till 300 lux (Premium 1.300) med ett medelvärde för skattat flimmer på 2,2 (SD-1,26) och en uppmätt andel flimmerprocent på 40,6. Detta ljusscenario överstiger rekommendationen med 32,6%. Efter detta ljusscenario uppfattas ljuskälla 1 dimrad till 100lux (Premium 1.100) och ljuskälla 3 dimrad till 300lux (Budget 3.300) som likvärdiga med ett medelvärde för skattat flimmer på 3,92 (SD-2,02, SD-1,83). Vid mätning hade Premium en flimmerprocent på 47,6 och Budget 3.300 54,3, vilket innebär att de överstiger rekommendationen med 39,6% respektive 46,3%. Respondenten uppfattar ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) som mest flimrande med ett medelvärde för skattat flimmer på 5,76 (SD-1,48), vilket är 3,13 gånger mer flimrande än ljuskälla 2 dimrad till 100lux (Standard 2.100). Ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) har en uppmätt andel flimmerprocent på 35,9, vilket resulterar i att den överstiger rekommendationen med 27,9% (Tabell 4; Figur 14). Inga tendenser till avvikande svar från någon del av urvalsgruppen har upptäckts.
Tabell 4. Uppmätt data från respektive ljuskälla under respektive scenario.
Premium
1.100 Premium 1.300 Standard2.100 Standard2.300 Budget3.100 Budget3.300
Upplevt flimmer Medelvärde (skala 1-7) 3,92 SD - 2,02 SD - 1,262,2 SD - 1,081,84 SD - 1,311,88 5,76SD - 1,48 3,92 SD - 1,83 Flimmer % 47,6 40,6 20,9 13,7 35,9 54,3 Frekvens(Hz) 100 100 100 100 100 100 Max tillåten flimmer % enligt IEEE 8 8 8 8 8 8
Figur 4. Upplevelse av flimmer vid respektive ljusscenarie (medelvärde).
4.2 Upplevt obekvämlighet
Vidare gjordes en jämförelse av mellan den framtagna termen obekvämlighet, upplevelsen av flimmer samt den uppmätta data (Bilaga 1). Här utläses att ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) och ljuskälla 3 dimrad till 300lux (Budget 3.300) upplevs mest obekväma vilket korrelerar med upplevd flimmernivå (Figur 15). Ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) har ett medelvärde för upplevd obekvämlighet på 4,01 (SD-1,59) och ljuskälla 3 dimrad till 300lux (Budget 3.300) har ett medelvärde för upplevd obekvämlighet på 3,88 (SD-1,4) (Tabell 5). Efter dess kommer ljuskälla 2 dimrad till 100lux (Standard 2.100) med ett medelvärde för upplevd obekvämlighet på 3,24 (SD-1,39), vilket ej har en korrelation med medelvärdet för skattat flimmer då den upplevs minst flimrande (Figur 15). Ljuskälla 1 dimrad till 300lux (Premium 1.300) har en likvärdig position vid rangordning av jämförelse mellan medelvärdet för upplevd obekvämlighet och medelvärdet för skattad flimmernivår (Figur 15). Vid jämförelsen mellan medelvärdet från upplevd obekvämlighet och upplevd flimmernivå har ljuskälla 1 dimrad till 300lux (Premium 1.300) likvärdig placering, och är därmed den fjärde mest obekväma ljuskällan (Figur 15). Ljuskälla 1 dimrad till 300lux (Premium 1.300), ljuskälla 1 dimrad till 100lux (Premium 1.100) och ljuskälla 2 dimrad till 300lux (Standard 2.300) upplevs bekvämast, med ett medelvärde på 3,15 (SD-1,27), 3,11 (SD-1,48) och 3,07 (SD-1,35) enligt figur 15. Ljuskälla 1 dimrad till 100lux (Premium 1.100) och Premium 1.300 har höga andel flimmervärden, men ljusscenarierna visar sig trots detta enligt undersökningen vara bland de bekvämaste (Figur 15). Ljuskälla 2 dimrad till 300lux (Standard 2.300) är enligt respondenterna det bekvämaste scenarie med ett lågt medelvärde för upplevd obekvämlighet på 3,07 (SD- 1,35), vilket stämmer överens med den uppmätta andel flimmerprocent och ett nära jämförbart resultat från upplevt flimmer (Tabell 5). Inga tendenser till avvikande svar från någon del av urvalsgruppen har upptäckts.
Tabell 5. Upplevd obekvämlighet
Premium
1.100 Premium 1.300 Standard2.100 Standard2.300 Budget3.100 Budget3.300
Upplevt flimmer Medelvärde (skala 1-7) 3,92 SD - 2,02 SD - 1,262,2 SD - 1,081,84 SD - 1,311,88 SD - 1,485,76 SD - 1,833,92 Upplevd obekvämlighet Medelvärde (skala 1-7) 3,11 SD - 1,48 SD - 1,273,15 SD - 1,393,24 SD - 1,353,07 SD - 1,594,01 SD - 1,43,88 Flimmer % 47,6 40,6 20,9 13,7 35,9 54,3
Figur 5. Medelvärde av respondenterna upplevelse av obekvämlighet och flimmernivå vid respektive ljusscenario
4.3 Resultatsammanfattning
Det sammanställda resultatet från undersökningen visar att människan uppfattar flimmer från ljusreglerade LED-ljuskällor. Respondenterna kan dessutom urskilja och bedöma att ljusscenarierna avger olika mängd flimmer. Empirin från undersökningen har likheter med uppmätt data men är inte korrelerande. Respondenterna uppfattar ljusscenarierna olika bekväma, dock är resultaten för upplevd obekvämligthet jämbördiga då skillnaden mellan bekvämt och mest obekvämt inte är anmärkningsvärt stor. Från urvalsgruppens svar har inga avvikande delar upptäckts.
5. Diskussion och slutsatser
5.1 Resultatdiskussion
Då denna studie har haft som mål att se om användandet av ljusreglerade LED-Ljuskällor skapar okomfortabla ljusmiljöer, så kommer härmed en beskrivande del på hur väl undersökningsresultatet har besvarat studiens frågeställningar.
5.1.1. Människans upplevelse av flimmer
Resultatet av undersökningen visar att människan uppfattar flimmer. Respondenterna uppfattar en skillnad med stora differenser mellan ljusscenarierna. Att ljusscenarierna har bestått av två olika ljusflöden verkar inte ha haft någon betydande roll för upplevd mängd flimmer, då likvärdig dimringsnivå inte gav ett konsekvent svar mellan ljuskällorna. Det går att tyda att ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) upplevds markant mer flimrande än övriga ljuskällorna. Enligt mätning med instrumentet hade ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) en frekvens på 100Hz vilket enligt Bullough, et. al (2011) anses vara accepterat för icke synligt flimmer. Dock uppmättes för ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) till 35,9% flimmer, vilket är högre än rekommendationerna på max 8% från IEEE PAR 1789-2015, som beskrivs i kapitlet 2.1. Detta kan leda till en negativ påverkan på människan så som huvudvärk (Wilkins et al. 2010, Lehman & Wilkins, 2014 och Bullough et al. 2011). En orsak till att ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) upplevs mest flimrande trots en jämförelsevis låg flimmerprocent kan bero på andra faktorer. En möjlig anledning kan vara att dimmern hade problem att kontrollera och behålla den låga last som ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) och ljuskälla 3 dimrad till 300lux (Budget 3.300) erhöll. Detta kan ha förorsakas av svikter i utströmmen och därmed orsaka differenser i ljusintensiteten. En möjlig anledning till att ljuskälla 3 dimrad till 100lux (Budget 3.100) upplevdes att flimra mer kan bero på att den är dimrad till att erhålla en lägre ljusflödesnivå vilket innebär svårigheter för dimmern att behålla lasten. Enligt Vadsbo lightech (2012) kan det även uppstå problem vid fasförskjutningar vilket leder till visuella tecken på variation i ljusintensitet. Respondenterna uppfattar att ljuskälla 2 dimrad till 100lux (Standard 2.100) och ljuskälla 2 dimrad till 300lux (Standard 2.300) flimrade minst. Vilket är överensstämmande med utförd mätning som resulterade i en låg flimmerprocent, dock upplevdes inget ljusscenarie vara helt flimmerfritt. För att undvika synligt flimmer bör man enligt standarden IEEE PAR 1789-2015 ha en frekvens på >90Hz och ha en andel flimmerprocent som understiger 8%, i undersökningens fall: 100Hz x 0,08 för att undvika synligt flimmer. Eftersom alla ljuskällor i undersökningen gav en frekvens på 100Hz men synligt flimmer ändå förekom, så visar denna studie att båda dessa värden bör uppfyllas för att undvika synligt flimmer från ljusreglerade LED-ljuskällor.
5.1.2. Människans upplevda obekvämlighet
Det två olika ljusflödena hos ljusscenarierna ser inte ut att ha haft någon betydande roll för upplevd mängd obekvämlighet, eftersom samma dimringsnivåer inte gav ett konsekvent svar mellan ljusscenarierna. En hög upplevelse av flimmer tycks bidra till respondenternas uppfattning av att ljuset är obekvämt, vilket stämmer överens med Bullogh et al. (2011) studie. Respondenterna uppfattar somliga ljusscenarier som mer obekväma men sambandet mellan upplevd obekvämlighet och flimmer är inte tydligt vid respektive ljusscenarie. En obekväm upplevelse av ljuset kan på längre sikt leda till huvudvärk, vilket bland annat nämns av Lehman och Wilkins (2014). I kapitel 2.3 beskrevs att yttre omständigheter kan ha en påverkan på respondenternas välbefinnande (Gorse et al. 2012), till exempel stora skillnader eller ovanligt höga eller låga lufttemperaturer under undersökningen. Lufttemperaturen i rummet varierade som mest 0,5°C under undersökningen och bör därför inte ha påverkat upplevelsen och svaren från respondenterna. Ljuskällornas färgtemperatur kan haft en påverkande faktor i upplevd
5.2 Metoddiskussion
Metoden att använda en experimentell undersökning fungerade bra då det var ett effektivt alternativ med god validitet att under två dagar få en tillräckligt adekvat population, som upplevt och sedan fått uttrycka sig med hjälp av enkätens färdiga svarsalternativ. Försöket gjordes endast med artificiellt ljus, experimentrummet eliminerades från dagsljus för att inte påverka upplevelsen av ljusscenariot. Användningen av enkäten har varit en hörnsten i detta arbete då all data från respondenterna har insamlats den vägen (Hagevi & Viscovi 2016). Inspiration till utformningen av enkäten har tagits från Küller & Wetterbergs (1996), då denna enkät är beprövat verktyg för att åstadkomma trovärdiga resultat. Vid exponering av flimrande ljuskällor under längre tid kan människan drabbas av huvudvärk (Wilkins et al. 1989). Detta valdes att ej undersökas eftersom studiens undersökning pågick under för kort tid att utvinna ett sådant resultat. Eftersom ljusriktningen var från vänster för alla respondenter så skulle det kunna innebära att vänsterhänta fick en oangenäm skuggbildning från sin hand över enkäten. Andelen vänsterhänta deltagare var av för låg population (Tabell 7), vilket uteslöt möjligheten att med trovärdighet kunna dra slutsatser gällande om skuggbildningen hade någon påverkan på deras svarsresultat. Svarsalternativen har ändå granskats efter undersökningen och påvisade inte några variationer av enkätundersökningens resultat.
Tabell 7. Deltagaregruppens fördelning av höger- och vänsterhänta
H/V-hänta Kvinnor Män
Höger 10 10
Vänster 2 3
För att bidra till en högre tillförlitlighet hade deltagarurvalet kunnat vara större. Storleken på urvalsgruppen ses som en representativ grupp för att få en indikation hur människor uppfattar ljuset från en ljusreglerad filament LED-ljuskälla.
Att använda Küller & Wetterbergs (1993) metod med att sammanföra svaren av orden skarpt,
obehagligt, och bländande från enkäten ansågs vara relevant för att forma termen obekvämlighet. Dessa tre uppleveseord ansågs ha en tydlig koppling till termen. Dock kan detta
antagande anses vagt för validiteten, och det hade varit bra med en mer grundlig undersökning, där respondenterna fick svara mer ingående hur de upplevde ljuset. Hade enkäten haft ett innehåll med underfrågor som på till djupet hur respondenten upplever ljuset obekvämt, eller om undersökningen hade fortgått under en längre tid hade en ökning av validiteten varit sannolik. Det går att diskutera hur förståelsen har varit för det de valda orden i enkäten. Vilket kan innebära att det har skett ett missförstånd gällande betydelsen av ett svarsalternativ, dess mening går då förlorad med en försämrad validitet som följd. Dock har detta försökts att motarbetats genom att försöksledaren poängterat att om det uppstår frågor gällande något i enkäten under undersökningen, så är det tillåtet att stanna upp och ställa frågor.
Tack vare att undersökningen utfördes med en randomiserad presentationsordning av belysningsscenariona (Bilaga 6), ökar resultatets trovärdighet.
Ljusmätningarna gjordes på utfört scenario för att sedan kontrollmätas med ett likvärdigt ljusinstrument direkt efteråt, vilket bidrar till studiens trovärdighet (Williamson, 2002). Metodens precision är inte tillräcklig för att göra det möjligt att skilja ut mellan vilka frekvenser och andel flimmerprocent som människan reagerar på. En mätning med instrumentet borde ha genomförts av ljuskällorna vid fullt ljusflöde, med och utan dimmer för att på så vis kunna konstatera om ljuskällorna vid något tillfälle hade en godkänd nivå av flimmer. Enligt Stenbacka och Vanni (2006) reduceras möjligheten att uppfatta flimmer om omgivningsljuset ökar. Detta var en anledning till valet av låga omkringliggande ljusnivåer i undersökningsrummet.
Temperaturen i rummet uppmättes för att säkerhetsställa att rumstemperaturen inte ska ha påverkat upplevelsen och respondentens svar. Vilket säkerhetsställer att svaren inte ska ha påverkats av yttre faktorer och vara trovärdiga (Gorse et al. 2012).
5.3 Slutsatser och rekommendationer
Genom undersökningens experiment har respondenterna upplevt ljuset från ljusreglerade LED-ljuskällor. Av arbetet går det att fastslå att människor uppfattar flimmer från ljusreglerade LED-ljuskällor, trots att ljuskällorna hade en frekvens på 100Hz. Resultatet visar att respondenterna upplevde olika mängd flimmer från de presenterade ljusscenarierna, och svaren visar att människan uppfattar olika mängd obekvämlighet. En korrelation mellan upplevd obekvämlighet och flimmer kan visas, dock är den inte tillräckligt tydlig för att kunna säga att det är flimret som orsakar den uppfattade obekvämligheten. Genom teori och undersökning har rimliga svar på frågeställningen kunnat ges. Följande slutsatser har konstaterats:
• Respondenterna kan tydligt uppfatta, urskilja och bedöma olika mängd flimmer
• Respondenterna kan bedöma att vid skillnader på den visuella flimmernivån så uppfattas ljuset olika bekvämt
• Uppfattandet av visuellt flimmer är obekvämt • Uppfattandet av flimmer är personligt
Studien uppmärksammar vidare att större noggrannhet från producenterna av ljuskällor och dimrar krävs för att förklara vilka tekniska komponeneter som är kompatibla och vad som är nödvändigt för att undvika flimrande ljus. Tekniken är komplicerad och det krävs kunskap för att undvika de konsekvenser som kan uppstå vid ljusreglering av en LED-ljuskälla.
5.4 Vidare forskning
Under arbetets gång har författarna uppmärksammat stor brist på forskning kring hur människans hälsa påverkas av flimmer från elektriska artificiella ljuskällor. Det begränsade utbudet av relevant forskning om flimmers negativa påverkan på människan leder till att ljuskälletillverkare och tillverkare av elektroniska komponenter inte får en rättvis bild av det problem vi står inför. Det efterfrågas dessutom fler studier där undersökningen av vilka andelar flimmerprocent som människan främst reagerar på. För att få vidare förståelse av konsekvenserna som kan uppstå vid vistelse i en miljö som flimrar, krävs djupare forskning, vilket i framtiden kommer leda till en än djupare förståelse kring flimmers påverkan på människan.
6. Erkännande
Vi vill tacka Mathias Fransson på Ljusteknik AB för lånet av Asensetek Lighting Passport Pro, som gav undersökningen tillförlitlig data som användes för att beräkna flimmer frekvenser och andelen flimmer.
Error! Reference source not found.
7. Referenser
AFS (2009:2). Arbetsplatsens utformning. Stockholm. Arbetsmiljöverkets
författningssamling. Hämtad från
https://www.av.se/globalassets/filer/publikationer/foreskrifter/arbetsplatsens-utformning-foreskrifter-afs2009-2.pdf
Allan, R. (2011, 5 Maj). LED LIGHTING MOVES CLOSER TO THE MASS MARKET.
Engineering Feature, s 31- 40.
Biery, E. (2015). Understand the lighting flicker frustration. Hämtad 10 april, 2017, från
http://www.ledsmagazine.com/articles/print/volume-12/issue-11/features/flicker/understand-the-lighting-flicker-frustration.html
Bowers, B. (1980). Historical review of artificial light sources. IEE Proceedings A - Physical
Science, Measurement and Instrumentation, Management and Education - Reviews, 127 (3)
127-133. doi: 10.1049/ip-a-1:19800022
Bullough, J.D., Sweater-Hickcox, K., Klein, TR., & Narendran, N. (2011). Lighting Research and Technology; London. Lighting Res. Technol, 43, 337–348. doi:10.1177/1477153511401983 Cai, R., Cobben, J., Myrzik, J., Blom, J., & Kling, W. (2009). Flicker responses of different lamp types. Published in IET Generation, Transmission & Distribution, 3(9), 816-824. doi:10.1049/iet-gtd.2008.0429
Garnert, J. (2009). I nytt ljus. Fokus, 34.
Gil-de-Castro, A., Rönnberg, S.K., & Bollen, H.J. (2017). Light intensity variation (flicker) and harmonic emission related to LED lamps. Electric Power Systems Research, 146, 107-114. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsr.2017.01.026
Gorse, C., Johnston, D., & Pritchard., M. (2012). A Dictionary of Construction, Surveying and Civil Engineering. Oxford University Press. Hämtad 25 April 2017 från
http://www.oxfordreference.com/view/10.1093/acref/9780199534463.001.0001/acref-9780199534463
Hagevi, M., & Viscovi, D. (2016). ENKÄTER Att formulera frågor och svar. Lund: Studentlitteratur AB.
Hefner., G. (2014). Lead with LED Dimming, New Bay Media LLC 15(3), 50. Hämtad från http://proxy.library.ju.se/login?url=http://search.proquest.com/docview/1506940262?acco untid=11754
Ho, C.Y., Lin, H.T., & Huang, K.Y. (2013). A Study on Light Trespass of Dynamic LED Advertising Sign Flickering on Adjacent Residents at Night. Applied Mechanics and
Materials. 368-370, 593-598. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.368-370.593
IEEE STANDARDS ASSOCIATION. (2015). IEEE 1789: IEEE Recomemended Practices for
Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers. New
York: IEEE.
Jacobsen, D. I. (2002). Vad, hur och varför? Lund: Studentlitteratur AB.
Japanese Industrial Standard. (2013). JOS C 8105-1: 2010. Allmänna säkerhetskrav. Japan. International Special Committee on Radio Interference.
Error! Reference source not found.
Karpen, D. (1997). Electromagnetic fields from fluorescent ballasts solved by shielding.
Energy Engineering, 94, 6-16. Hämtad från
http://login.bibl.proxy.hj.se/login?url=http://search.proquest.com.bibl.proxy.hj.se/docview/ 219199589?accountid=11754
Kitsinelis, S. (2015). Light Sources, Second Edition: Basics of Lighting Technologies and Applications. New York: CRC Press.
Küller R., & Wetterberg L. (1993) “Melatonin, Cortisol, EEG, ECG and subjective comfort in healthy humans: Impact of two fluorescent lamp types at to intensities” Lighting Research
and Technology, 25, 71-80.
Küller R., & Wetterberg L. (1996) “The subterranean work environment: impact on well-being and health” Environment International, 22(1), 33-52.
Landén, M. (2008). Att söka vetenskapliga artiklar –En vägledning i systematisk
litteratursökning. Lund: Medicinska fakultetens bibliotek.
LEDinside a Business Division of TrendForce Corp. (2015). The Next Generation of LED Filament Bulbs. Hämtad 3 april, 2017, från
http://www.ledinside.com/knowledge/2015/2/the_next_generation_of_led_filament_bulbs Lehman, B., & Wilkins, A.J. (2014). Designing to Mitigate Effects of Flicker in LED Lighting: Reducing risks to health and safety. IEEE Power Electronics Magazine. 1(3), 18-26
doi:10.1109/MPEL.2014.2330442
Lighting india. (2014). Achievening High Quality Light Dimming with Texas Instruments LED Drivers. Hämtad 5 april, 2017, från
http://www.lightingindia.in/blog/post/id/8539/achievening-high-quality-light-dimming--with-texas-instruments-led-drivers
Mao, Z., Ge, L., & Hua, G. (2014). Proper driver design eliminates LED light strobe flicker. Hämtad 10 april, 2017, från http://www.ledsmagazine.com/articles/print/volume-11/issue-4/features/developer-forum/proper-driver-design-eliminates-led-light-strobe-flicker.html Miller, N., & Lehman, B. (2015). FLICKER: Understanding the New IEEE Recommended
Practice [PowerPoint-presentation] Hämtad 21 april, 2017, från U.S department of energy:
https://energy.gov/sites/prod/files/2015/05/f22/miller%2Blehman_flicker_lightfair2015.pd f
Rand, D., Lehman, B., & Shteynberg., A. (2007). Issues, Models and Solutions for Triac Modulated Phase Dimming of LED Lamps. Proceedings of IEEE Power Electronics
Specialists Conference. 1398–1404.
SFS (2008:112). Lag om ekodesign. Stockholm: Miljö- och energidepartementet. Hämtad från https://www.riksdagen.se/sv/Dokument-Lagar/Lagar/Svenskforfattningssamling/sfs_sfs-2008-112/
SS-EN 12464-1:2011. Ljus&Rum. Planeringsguide för belysning inomhus. Kap 9 Belysningskrav. 5.29 Publika samlingsplatser[EK1].
Starby, L. (2006). En bok om belysning (s. 213-214). Stockholm: Ljuskultur 2014
Stenbacka, L., Vanni, S (2006). Central luminance flicker can activate peripheral retinotopic representation. Neuroimage, 34(1), 342-348.
http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2006.08.029 Svensson, C. (2003). Metodboken. Eslöv: Lorentz Förlag. Vadsbo lightech. (2012). Dimmer guiden 2012[Broschyr].
Error! Reference source not found.
Watson, D., Clark, L.A., & Tellegen, A. (1988). Development and Validation of Brief Measures of Positive and Negative Affect: The PANAS Scales. Journal of Personality and Social
Psychology, 54(6), 1063-1070 doi: http://dx.doi.org/10.1037/0022-3514.54.6.1063
Wilkins, A.J., Nimmo-Smith, I., Slater, A.I., & Bedocs, L (1989). Fluorescent lighting headaches and eyestrain, Light. Res. Technol. 21(1), 11.
Wilkins, A.J, Veitch, J., & Lehman, B (2010). LED lighting flicker and potential health concerns: IEEE standard PAR1789 update. 2010 IEEE Energy Conversion Congress and
Exposition, 171-178. doi:10.1109/ECCE.2010.5618050
Williamson, K. (2002). Research methods for students, academics and professionals. Wagga Wagga: Centre for Information Studies.
[Modulationskurva ljusreglerad av en bakkantsdimmer, utan titel]. (u.å.). Hämtad 27 mars, 2017 från http://www.lightingindia.in/blog/post/id/8539/achievening-high-quality-light-dimming--with-texas-instruments-led-drivers
