Scintillement et effet stroboscopique

Une bonne lumière sans scintillement est précieuse!

Une bonne lumière doit respecter les nombreuses exigences, parfois très diverses, qui s’appliquent aux installations d’éclairage.
L’une des exigences de qualité à respecter se rapporte à l’évolution au fil du temps de l’intensité de la source lumineuse. L’abréviation TLA (Temporal Light Artefacts, artéfacts de lumière temporels) désigne l’ensemble des effets visuels causés par les sources lumineuses dont l’intensité ou la distribution spectrale fluctue avec le temps. Le scintillement (aussi appelé papillotement) et l’effet stroboscopique sont deux exemples bien connus de ces effets.

Avec le passage à la source lumineuse électronique qu’est le LED, qui se distingue par un temps de réaction pratiquement sans latence, les variations de la tension d’alimentation deviennent immédiatement perceptibles.

Du fait de l’entrée en vigueur, au 1er septembre 2021, du règlement européen 2019/2020 (exigences d’écoconception pour les sources lumineuses et les appareillages de commande séparés), le scintillement et les effets stroboscopiques des sources lumineuses LED et OLED sont pour la première fois soumis à des valeurs limites (PstLM pour le premier, SVM pour les seconds).

1. Anciennes méthodes de mesure

Par le passé, on a souvent utilisé la profondeur de modulation (MD, de l’anglais «Modulation Depth») et l’indice de scintillement FI («Flicker Index») pour déterminer le scintillement et la modulation de la lumière.

Ces deux méthodes de mesure, MD et FI, n’ont toutefois qu’une validité limitée pour la détermination du scintillement et de l’effet stroboscopique, car elles ne tiennent pas suffisamment compte de l’influence exercée sur la perception humaine par les fréquences de modulation mixtes, la forme spécifique de la courbe et le rapport cyclique de la modulation. Un autre inconvénient des méthodes MD et FI est que sans indication de la fréquence de modulation, elles ne sont pas significatives et ne peuvent donc s’appliquer qu’à de courtes périodes.

Inconvénient supplémentaire, les valeurs mesurées à différentes fréquences ne peuvent pas être directement comparées entre elles. Une telle comparaison n’est possible que moyennant une conversion qui dépend de la fréquence.

Pour toutes ces raisons, il a fallu développer de nouvelles méthodes de mesure et de détermination des TLA (Temporal Light Artefacts).

2. Nouvelles méthodes de mesure et de détermination des TLA

2.1 Méthode PstLM

La méthode PstLM (Perception of short term Light Modulation) vise à mesurer le scintillement visible causé par des modulations de la lumière dans la plage de fréquences allant de 0,3 Hz à 80 Hz.

Les détails en la matière sont décrits dans les deux normes suivantes: IEC/TR 61547-1 et IEC 61000-4-15.

Schéma simplifié de la méthode PstLM

Schéma simplifié de la méthode de mesure PstLM

Capteur de lumière
Le premier bloc d’opérations contient le capteur de lumière, qui convertit le signal lumineux en un signal électrique proportionnel.

Normalisation
Ce bloc met à l’échelle le signal d’entrée de telle manière que l’amplitude du signal de sortie devienne indépendante du niveau de lumière absolu (éclairement, p. ex.). À cette fin, le signal d’entrée est normalisé à la valeur moyenne (composante continue) du signal d’entrée.

Modèle œil-cerveau
Ce bloc évalue le signal à l’aide d’un modèle œil-cerveau simulant la perception du scintillement chez un individu moyen, laquelle dépend de la fréquence. Le signal de sortie de ce bloc correspond à la valeur PstLM.

Il faut environ une minute pour déterminer la valeur PstLM de manière fiable.

2.2 Méthode SVM

La méthode SVM (Stroboscopic Visibility Measure) permet de déterminer l’effet stroboscopique qui peut se produire en interaction avec des objets en mouvement en cas de modulation de la lumière dans la plage de fréquence allant de 80 Hz à 2000 Hz.

Schéma simplifié de la méthode de mesure SVM

Capteur de lumière:
Le premier bloc d’opérations contient le capteur de lumière, qui convertit le signal lumineux en un signal électrique proportionnel.

Addition des lignes spectrales:
Dans ce bloc, la valeur SVM est calculée. Cela se fait en additionnant les composantes de fréquence du signal d’entrée selon la formule suivante:

Les différentes composantes de fréquence normalisées Ci du signal sont pondérées et additionnées au moyen de Ti en fonction de la fréquence, de manière à correspondre à la perception humaine.

Dans la formule, Ti représente le seuil de perception humaine de l’effet stroboscopique d’un signal sinusoïdal à la fréquence de la i-ème composante de fréquence.

Le signal de sortie du bloc d’addition correspond à la valeur SVM.

Un signal d’une durée d’au moins une seconde est nécessaire au calcul de la valeur SVM.

3. Sources lumineuses concernées et valeurs limites

3.1 Sources lumineuses concernées

Les valeurs limites relatives au scintillement (papillotement) et aux effets stroboscopiques indiquées dans le règlement (UE) 2019/2020 (exigences d’écoconception pour les sources lumineuses et les appareillages de commande séparés) s’appliquent aux sources lumineuses suivantes à partir du 1er septembre 2021:

sources lumineuses LED et OLED pouvant être alimentées directement par l’électricité du secteur (sources lumineuses secteur, SLS).

Les sources lumineuses qui nécessitent un appareillage de commande séparé pour fonctionner sur le secteur (sources lumineuses non-secteur, SLNS) ne sont pas soumises à ces valeurs limites!

3.2 Valeurs limites

Les valeurs limites suivantes, mesurées à pleine charge, s’appliquent aux LED SLS et aux OLED SLS à partir du 1er septembre 2021:

Scintillement (papillotement): PstLM ≤ 1,0

Effet stroboscopique: SVM ≤ 0,4

Sources:

Notice FVB A7-2021

Résumé: Scintillement et effets stroboscopiques

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	Notice FVB A7-2021 Scintillement et effets stroboscopiques