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Flimmern und stroboskopische Effekte

Wie entsteht ein Flimmern / Flackern bei Arbeitsplatzleuchten? Was sind stroboskopische Effekte? Welche Gefahren entstehen dadurch für den Anwender und wie können diese vermieden werden?

 

Bei der Beurteilung der Qualität einer Leuchte spielen die beiden Kriterien Flimmern / Flackern und der Stroboskop-Effekt eine wichtige Rolle. Diese können das Wohlbefinden des Menschen bei der Arbeit stark beeinträchtigen und im schlimmsten Fall ernst zu nehmende Gefahren verursachen.

Wie entsteht Flimmern/Flackern?

Jede netzbetriebene Lichtquelle pulsiert, da bei der Netzversorgung mit Wechselstrom die Polarität viele Male in der Sekunde wechselt. Die Lichtquelle reagiert unmittelbar auf diese Stromschwankungen. Die Höhe bzw. Anzahl der Polaritätswechsel (Stromschwankungen) wird durch die Einheit Hertz (Hz) angegeben. Die haushaltsübliche 230-Volt-Wechselspannung hat eine Frequenz von 50 Hz bzw. 60 Hz.

Bild 1: Sinuskurve (Zeit t=1s) einer haushaltsüblichen Wechselspannung

Abbildung 1: Sinuskurve (Zeit t=1s) einer haushaltsüblichen Wechselspannung

 

Das bedeutet, dass es insgesamt 50 bzw. 60 Spannungswellen pro Sekunde und damit 100 bzw. 120 Nulldurchgänge erfolgen. Je 2 für jede vollständige Spannungswelle (Sinuskurve). Mit jedem Nulldurchgang ändert sich die Polarität, sodass für einen kurzen Augenblick die Lichtquelle nicht mit Strom versorgt wird. Es entsteht ein Flackern / Flimmern.

Im Allgemeinen ist dies vor allem bei herkömmlichen Leuchtmitteln wie Leuchtstoffröhren und Halogen Lampen problematisch. Mit bloßem Auge oft schwer zu erkennen, wird dieses Flimmern / Flackern des Leuchtmittels besonders deutlich durch das Hinhalten einer Handykamera (Probieren Sie es selbst aus! - Tipp: hervorragend zu sehen ist es in einem Slow-Motion-Video)

 

Der Mensch nimmt dieses Flimmern / Flackern als unangenehm war. Nicht selten treten in diesem Zusammenhang gesundheitliche Beschwerden wie Kopfschmerzen, Konzentrationsschwierigkeiten und Unwohlsein auf. Eine verbreitete Gefahr im Zusammenhang mit flimmernden Licht sind außerdem stroboskopische Effekte.

 

Stroboskopische Effekte 

Ein stroboskopischer Effekt ist eine Bewegungstäuschung, die darin besteht, dass bewegte Gegenstände ruhen oder in einem anderen als dem tatsächlichen Zustand erscheinen, wenn sie durch periodisch verändertes Licht beleuchtet werden. Folglich kann der Anwender durch stroboskopische Effekte in gefährliche Situationen gebracht werden, indem sich die Wahrnehmung rotierender Instrumente verändert. Um das Risiko von Unfällen bei der Arbeit zu verringern, ist deshalb eine möglichst flimmerfreie Lichtquelle, die an den Arbeitsplatz angepasst ist und diesen genügend ausleuchtet, notwendig.

Bild 3: Große Gefahr von Strohboskop-Effekten bei der Arbeit mit rotierenden Arbeitsgeräten, z.B. in Werkstätten

Abbildung 3: Große Gefahr von Strohboskop-Effekten bei der Arbeit mit rotierenden Arbeitsgeräten, z. B. in Werkstätten

Wie können diese Effekte vermieden werden?

Weit verbreitet ist die Annahme, dass LEDs eine Lösung für eine komplett flimmerfreie Beleuchtung sind, da diese anders als herkömmliche Leuchtmittel mit Gleichstrom / Konstantstrom betrieben werden. Das bedeutet, dass es bei LEDs zu keinem Polaritätswechsel kommt. LED Betriebsgeräte sorgen dafür, dass die wechselförmige Sinuskurve mit doppelter Frequenz auf der Gleichstromseite fließt und durch zusätzliche Glättungskondensatoren die charakteristische Kurvenform abgeflacht wird. Grundsätzlich ist die Annahme damit richtig, dass LEDs eine Lösung für eine flimmerfreie Beleuchtung ohne Stroboskopeffekte darstellen können. Dennoch werden LEDs meist nicht mit perfektem Gleichstrom betrieben, sodass auch hier ein Flimmern entstehen kann. Ausschlaggebend ist hier meist eine mangelnde Qualität des LED Betriebsgerätes und das eingesetzte Dimmverfahren. Demnach spielen auch bei LEDs die Themen Flimmern / Flackern und stroboskopische Effekte eine Rolle, jedoch unter anderen Gesichtspunkten als bei herkömmlichen Leuchtmitteln. Mehr zu Flimmern / Flackern und dem Stroboskopeffekt bei LEDs finden Sie im Beitrag "Flimmern und stroboskopische Effekte bei LEDs".

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