Einführung
Die zunehmende Verbreitung von LED-Beleuchtung in privaten und öffentlichen Räumen wirft Fragen hinsichtlich der potenziellen Auswirkungen auf Menschen mit Lichtempfindlichkeit und Epilepsie auf. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte des Themas, von den Ursachen des LED-Flackerns bis hin zu praktischen Lösungen und zukünftigen Entwicklungen.
Persönliche Erfahrungen und Herausforderungen
Viele Menschen mit Epilepsie und hoher Lichtempfindlichkeit berichten von Problemen mit modernen Beleuchtungstechnologien wie Halogen- und LED-Spots. Insbesondere die von oben oder frontal einfallende Beleuchtung wird oft als belastend empfunden. Die Sehnsucht nach den alten Glühbirnen, die ein ruhiges, gleichmäßiges und indirektes warmweißes Licht spendeten, ist groß.
Indirekte Beleuchtung als Lösung
In den eigenen vier Wänden kann indirektes Licht, erzeugt durch Steh- und Deckenfluter oder Lampen mit Schirm, eine gute Lösung sein. Im Flur können Deckenleisten mit verstellbaren Strahlern als Notlösung dienen. Für das Badezimmer gibt es Spiegel mit integrierten, warmweißen LED-Lampen, die umlaufend angeordnet sind und eine angenehme Beleuchtung bieten.
Duschbereich: Eine Herausforderung
Für den Duschbereich wurde die Idee entwickelt, einen Kasten unterhalb der Decke oberhalb der Duscharmatur zu platzieren, in dem eine spritzwassergeschützte LED-Leiste (IP 67) mit Trafo untergebracht wird. Die Lichtausrichtung soll dabei gegen die Duschdecke erfolgen, um ein indirektes Licht zu erzeugen.
Probleme mit LED-Lichtschläuchen auf Messeständen
Auf Messeständen können billige LED-Lichtschläuche, die aufgrund einer einfachen Ansteuerelektronik extrem flackern (100 Hertz), zu erheblichen Problemen führen. Betroffene berichten von Übelkeit, einem Gefühl von Karussellfahren im Gehirn und dem Gefühl, einen Anfall zu bekommen. Hochwertigere LED-Lampen verursachen hingegen oft keine Probleme.
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Die Zukunft der LED-Beleuchtung und mögliche Gefahren
Da LED-Beleuchtung in Zukunft immer weiter verbreitet sein wird, stellt sich die Frage, ob Menschen mit Lichtempfindlichkeit dieser "Gefahr" irgendwann gar nicht mehr entkommen können. Gespräche mit Herstellern auf der electronica in München haben jedoch gezeigt, dass diese Problematik bei der zukünftigen Entwicklung berücksichtigt werden soll.
Technische Hintergründe und zukünftige Entwicklungen
Die Zukunft der LED-Lampen sieht vielversprechend aus, da die neueren Modelle nicht mehr so intensiv flackern sollen. Starke LEDs, wie sie beispielsweise in der Straßenbeleuchtung eingesetzt werden, werden aufgrund der Störstrahlung, die ein gepulster Betrieb verursachen würde, mit Gleichspannung (bzw. Gleichstrom) angesteuert.
Wohnraumbeleuchtung, die dimmbar sein wird und möglicherweise sogar die Einstellung der Lichtfarbe erlaubt, wird mit Pulsweitenmodulation (PWM) betrieben werden, aber mit Frequenzen oberhalb von 40 kHz (ab da hört man es nicht mehr pfeifen), sogar bis hinauf in den Bereich von mehreren hundert Kilohertz. Der in fast allen gängigen weißen LEDs verbaute Phosphor erzeugt aus der eigentlichen LED-Farbe eine zweite Farbe, die fürs Auge mit der ersten Farbe gemischt wird.
Ursachen des LED-Flackerns
Das Flackern von LED-Lampen kann verschiedene Ursachen haben:
- Unzureichende Stromversorgung: Inkonsistente oder unzureichende Stromversorgung, beispielsweise durch Spannungsschwankungen oder veraltete Elektrik, kann zu einem ungleichmäßigen Leuchten führen.
- Inkompatibilität mit Dimmern: Viele LED-Lampen sind nicht mit traditionellen Dimmschaltern kompatibel, was zu Flackern führen kann. Dies kann am Typ des Dimmers oder an der Mindestlast des Dimmers liegen, die von LEDs oft nicht erreicht wird.
- Qualität der LED-Lampe: Minderwertige oder defekte LEDs können aufgrund schlechter Bauqualität flackern.
- Elektromagnetische Interferenzen: Störungen von anderen elektrischen Geräten können das Flackern von LEDs beeinflussen.
- Problematische LED-Treiber: Ein minderwertiger oder inkompatibler LED-Treiber kann eine instabile Stromversorgung liefern.
Flackern als Hinweis auf Probleme mit der Hausverkabelung
Das Flackern von LED-Lampen kann auch ein Hinweis auf tiefer liegende elektrische Probleme in der Hausverkabelung sein:
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- Spannungsschwankungen: Überlastete Stromkreise oder alte/beschädigte Verkabelung können zu Spannungsabfällen führen.
- Inkompatible Elektroinstallationen: Ältere Dimmer oder ungeeignete Schaltertypen können mit LEDs inkompatibel sein.
- Elektromagnetische Interferenzen: Störungen durch große Haushaltsgeräte oder Schwankungen in der Netzqualität können ebenfalls eine Rolle spielen.
Eine professionelle Inspektion der Hausverkabelung durch einen Elektriker ist ratsam, um Mängel zu beheben und Sicherheitsrisiken zu minimieren.
Einfluss der LED-Qualität auf das Flackerrisiko
Die Qualität einer LED-Lampe spielt eine entscheidende Rolle für ihre Leistung und Zuverlässigkeit:
- Material und Bauweise: Hochwertige Materialien und eine solide Bauweise tragen zu einer stabilen Leistung bei.
- Qualitätskontrollen: Regelmäßige und strenge Qualitätskontrollen helfen, Mängel zu vermeiden, die zum Flackern führen könnten.
- LED-Treiberqualität: Ein qualitativ hochwertiger LED-Treiber sorgt für eine gleichmäßige Stromversorgung.
- Elektromagnetische Verträglichkeit: Gute LEDs sind so konzipiert, dass sie weniger anfällig für elektromagnetische Störungen sind.
- Wärmeableitung: Eine effektive Wärmeableitung verhindert Überhitzung und damit verbundenes Flackern.
- Schaltkreisdesign: Ein gut durchdachtes Schaltkreisdesign kann die Stabilität der Lichtleistung erhöhen.
Externe Störquellen als Ursache für Flackern
Externe Störquellen können auf unterschiedliche Weise das Flackern von LED-Lampen beeinflussen:
- Elektromagnetische Interferenzen: Geräte wie Mikrowellen oder Klimaanlagen können elektromagnetische Störungen erzeugen.
- Spannungsschwankungen: Große elektrische Geräte, die ein- und ausgeschaltet werden, können kurzfristige Spannungsschwankungen verursachen.
- Stromkreisdesign: Ein schlecht konzipierter oder überlasteter Stromkreis kann anfälliger für Störungen sein.
- LED-Treiberqualität: Ein qualitativ minderwertiger Treiber kann empfindlicher auf externe Störungen reagieren.
Maßnahmen zur Reduzierung oder Verhinderung von LED-Flackern
Um das Flackern von LED-Lampen zu reduzieren oder zu verhindern, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Verwendung kompatibler Dimmer: Stellen Sie sicher, dass Ihre Dimmer für LED-Lampen geeignet sind.
- Qualitativ hochwertige LEDs: Wählen Sie LEDs von renommierten Herstellern.
- Überprüfung der Elektroinstallation: Lassen Sie Ihre Hausverkabelung von einem Fachmann überprüfen.
- Minimierung elektromagnetischer Störquellen: Achten Sie darauf, dass elektrische Geräte nicht zu Interferenzen führen.
- Verwendung von LED-Treibern hoher Qualität: Ein guter LED-Treiber liefert eine gleichmäßige und konstante Stromversorgung.
Dimmbare vs. nicht dimmbare LEDs: Unterschiede im Flackerverhalten
Es gibt Unterschiede im Flackerverhalten zwischen dimmbaren und nicht dimmbaren LEDs:
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- Dimmbare LEDs: Bei dimmbaren LEDs kann das Flackern verstärkt auftreten, insbesondere wenn der Dimmer nicht mit der LED-Lampe kompatibel ist. Oft wird zur Regulierung der Helligkeit das kostengünstige Verfahren der Pulsweitenmodulation (PWM) eingesetzt, bei dem die LED schnell an- und ausgeschaltet wird.
- Nicht dimmbare LEDs: Nicht dimmbare LEDs flackern in der Regel weniger, da sie nicht über einen Dimmer gesteuert werden.
Gesundheitliche Auswirkungen von flackernden LEDs
Das Flackern von LED-Lampen kann gesundheitliche Auswirkungen haben, insbesondere auf die Augen und bei lichtempfindlichen Personen:
- Augenbelastung und Kopfschmerzen: Ständiges Flackern kann zu Augenbelastungen und Kopfschmerzen führen.
- Unbehagen und Irritationen: Unregelmäßiges Licht kann Unbehagen und Irritationen verursachen.
- Beeinträchtigung der Konzentration: Ständiges Flackern kann die Konzentration und Leistungsfähigkeit mindern.
- Auslösung epileptischer Anfälle: Bei Menschen mit photosensitiver Epilepsie können Lichtreize als Auslöser wirken.
Temporal Light Artefacts (TLA): Lichtflimmern und Stroboskopeffekte
Als "Temporal Light Artefacts" (TLA) bezeichnet man Wahrnehmungen, die auf zeitlichen Schwankungen der Helligkeit (der Leuchtdichte) oder der spektralen Verteilung von Licht beruhen. Dazu gehören Lichtflimmern und Stroboskopeffekte.
- Lichtflimmern: Eine sich schnell ändernde Helligkeitserscheinung, die je nach Frequenz visuell wahrnehmbar sein kann oder nicht.
- Stroboskopeffekte: Bei schnellen Bewegungen können spezielle visuelle Phänomene auftreten, z.B. können rotierende Maschinenteile fälschlich als stillstehend wahrgenommen werden.
Die Historie der künstlichen Beleuchtung und das Flackern
Mit Einführung des 50 Hz-Wechselstroms um 1900 wurde der Grundstein für die Flimmerproblematik gelegt. Beim direkten Betrieb an Wechselspannung wird das Leuchtmittel 100-mal in der Sekunde periodisch ein- und wieder ausgeschaltet. Problematisch wurde dieser Punkt erst durch die Entwicklung von Gasentladungslampen und später durch LEDs.
IEEE 1789-2015: Empfehlungen zur Minimierung von Gesundheitsrisiken
Die IEEE 1789-2015 mit dem Titel "Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers" erläutert, dass auch Frequenzen im Bereich von 100-400 Hz negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben können.
Messungen im DIAL-Labor
Messungen im DIAL-Labor haben gezeigt, dass die Bandbreite der Modulation bei gleicher Frequenz zwischen <1 % und >90 % schwanken kann.
Auswirkungen auf den menschlichen Organismus
Die sich durch flimmernde Leuchten ergebenden Symptome und Auswirkungen sind abhängig von verschiedenen Faktoren und können individuell sehr unterschiedlich ausfallen. Die IEEE 1789 teilt diese daher grundlegend in verschiedene Kategorien ein:
- Visuell wahrnehmbares Flackern: Dieses beschreibt Flackern mit einer Frequenz von ca. 3-70 Hz.
- Unbewusst wahrgenommenes Flackern: Oberhalb der Flimmerverschmelzungsfrequenz wird das Flackern nicht mehr bewusst wahrgenommen, aber es kann weiterhin Auswirkungen in unserem neurologischen System haben.
- Gefahren durch Stroboskopeffekte: Bis in den Bereich von ca. 2,5 kHz kann es durch die Überlagerung von verschiedenen Schwingungen zu Stroboskop- oder Perleffekten kommen.
Fazit
Die Bewertung von Flackern und Flimmern von LED-Lichtquellen steht noch am Anfang. Sowohl die Frequenz als auch die Modulation sollten Eingang in die Datenblätter von Lampen und Leuchten finden. Weitere Forschung in diesem Bereich ist notwendig, um zusätzliche Kriterien und Qualitätsmaßstäbe zu definieren.
Maßnahmen zur Unterstützung von Menschen mit Epilepsie
Neben den technischen Aspekten gibt es auch praktische Maßnahmen, die Menschen mit Epilepsie im Alltag unterstützen können:
- Epilepsie-Anfall-Erkennung und Bett-Überwachung: Es gibt spezielle Bett-Sensoren, die tonisch-klonische Krampfanfälle und Abwesenheit vom Bett erkennen können.
- Funk-Alarmsysteme: Diese Systeme können im Notfall Hilfe rufen.
- Information und Beratung: Es ist wichtig, sich über die neuesten Erkenntnisse und Technologien zu informieren und sich von Fachleuten beraten zu lassen.
EU-Verordnung 2019/2020 zur Festlegung von Ökodesign-Anforderungen an Lichtquellen
Die EU-Verordnung 2019/2020 zur Festlegung von Ökodesign-Anforderungen an Lichtquellen (mit Änderungsverordnung 2021/341/EU, Anhang IV) enthält erstmals Anforderungen, die Flimmern und Stroboskopeffekte bei LED-Lichtquellen, die direkt mit Strom aus dem öffentlichen Stromnetz betrieben werden können, begrenzen sollen. Die Anforderungen gelten seit dem 01.09.2021.