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Cos’è lo effetto sfarfallio e stroboscopico nei LED?

Riunione online con webcam

Soprattutto nelle riprese video o nelle riunioni online a volte si vedono delle strisce provocate dallo sfarfallio.

Lo sfarfallio (detto anche sfarfallamento o tremolio) indica il cambiamento intermittente (sfarfallio) o continuo (tremolio) e non desiderato della luce e l’effetto che questo fenomeno provoca sulla percezione visiva. Questi cambiamenti possono riferirsi anche alla luminanza o alla distribuzione spettrale. Questi fenomeni sono raggruppati nella definizione di «Temporal Light Artefacts» (TLA).

Panoramica sullo sfarfallio (LED)

Il know-how sull'illuminazione ERCO anche in forma di whitepaper:

Da cosa è causato lo sfarfallio?

Lo sfarfallio può provocare irritazione e disturbi. Spesso lo sfarfallio è percepito con maggior chiarezza e fastidio ai confini del campo visivo. In presenza di un’epilessia fotosensibile, lo sfarfallio o il tremolio a una determinata frequenza possono provocare delle crisi epilettiche.
Al di sotto dei 60Hz lo sfarfallio è spesso percepito consapevolmente dall’occhio, per esempio è la frequenza di rete chiaramente visibile nelle lampade fluorescenti che si usavano in passato. Lo sfarfallio a una frequenza >60Hz è invece percepito in modo inconsapevole.

Cos’è l’effetto stroboscopico?

L’effetto stroboscopico può presentarsi in modo sgradevole anche durante nelle riprese video con delle strisce che scorrono sull’immagine o con una rappresentazione falsata del movimento degli oggetti. Questo effetto è il risultato di un’interferenza tra la frequenza della luce e la frequenza di aggiornamento dell’immagine.

In più, l’effetto stroboscopico può far apparire immobili oppure rallentate nei movimenti delle parti in movimento, o addirittura può dare la sensazione che si muovano al contrario. Questi fenomeni si verificano sempre quando un oggetto in movimento, per esempio la lama di una sega circolare, è illuminato da una sorgente luminosa che ha una determinata frequenza. La rotazione della lama della sega interagisce con la frequenza della luce e a seconda del rapporto il movimento della lama risulta falsato, più lento, oppure la lama sembra immobile, cosa che può avere conseguenze fatali per la sicurezza. Infine, con effetto stroboscopico si intende anche la possibilità che delle gocce di pioggia siano percepite come delle linee punteggiate o fili di perle.

Cosa provoca lo sfarfallio o l’effetto stroboscopio negli apparecchi di illuminazione a LED?

La sorgente luminosa a LED di per sé è sempre senza sfarfallio. L’assenza di sfarfallio in un apparecchio di illuminazione dipende dalla qualità dei componenti utilizzati. Con componenti di alta qualità solitamente questi effetti non si verificano.
Le cause di un possibile sfarfallio in un apparecchio di illuminazione a LED sono numerose:

  1. Una possibile causa dello sfarfallio sono le fluttuazioni di carico nella rete elettrica che l’alimentatore non riesce a compensare.

  2. Un’altra causa è la bassa qualità dell’alimentatore, che trasforma la corrente alternata della rete elettrica in corrente continua senza riuscire però a uniformarla. Possono così presentarsi delle oscillazioni della luminosità che sono percepite come sfarfallio.

  3. Le interferenze all’interno dei componenti di un LED possono causare un breve sfarfallio o intermittenza dell’apparecchio di illuminazione a LED durante l’accensione o lo spegnimento.

  4. Un’altra causa dello sfarfallio delle luci a LED può essere il processo di dimmerazione dell’apparecchio. Nei componenti di alta qualità la dimmerazione a corrente costante (CCR) non presenta problemi. A differenza della modulazione di larghezza di impulso (PWM), nella dimmerazione del LED con un processo CCR avviene una regolazione della corrente di esercizio. Il PMW al contrario accende e spegne i LED in cicli ad alta frequenza, regolando così la luminosità percepita. La frequenza di commutazione solitamente non è percepibile dall’occhio umano, le videocamere sono invece più sensibili a queste frequenze e possono provocare alterazioni come le strisce orizzontali sull’immagine, specialmente in presenza di apparecchi di illuminazione molto dimmerati.

Come si misura lo sfarfallio negli apparecchi di illuminazione a LED?

Nel Regolamento UE 2019/2020 sulla direttiva 2009/125/CE (specifiche per la progettazione ecocompatibile) si definiscono due unità di misura per i Temporal Light Artefacts (TLA):

  • Il parametro PstLM per la misurazione dello sfarfallio visibile nelle frequenze va da 0,3Hz a 80Hz. «st» significa «a breve termine» (dall’inglese short term), mentre «LM» significa light «flicker meter method», ovvero metodo di misurazione dello sfarfallio mediante flickermetro.

  • La «misura della visibilità dell’effetto stroboscopico» SVM (dall’inglese «Stroboscopic Visibility Measure») si usa per valutare l’effetto stroboscopico negli oggetti in movimento in una fascia di frequenza da 80Hz a 2000Hz.


Con entrambe le unità di misura un valore pari a 1 indica che l’osservatore medio ha il 50% di probabilità di percepire lo sfarfallio. I valori limite ammessi sono 1 per PstLM e 0,4 per SVM.

Interessante:
un apparecchio di illuminazione a LED è considerato senza sfarfallio quando il valore SVM ≤ 0,4 e il valore PstLM ≤ 1,0.‏

Che caratteristiche ha un apparecchio di illuminazione adatto ai video?

Se un apparecchio di illuminazione è dimmerato con modulazione di larghezza di impulso (PWM) durante delle riprese video è possibile che compaiano delle strisce nelle immagini. Se le striature compaiono e quanto sono visibili dipende dalla frequenza di aggiornamento dell’immagine e dalla frequenza a cui l’alimentatore accende e spegne i LED.

Buono a sapersi:
un apparecchio di illuminazione a LED è considerato senza sfarfallio quando il valore SVM ≤ 0,1 e il valore PstLM ≤ 1,0.‏

Il know-how sull'illuminazione ERCO anche in forma di whitepaper:

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