La lumière émise par les ampoules à LED peut scintiller ou provoquer un effet stroboscopique, source de désagrément, de fatigue et même de maux de tête. Gosia Perz, associée à d’autres chercheurs de l’université de technologie d’Eindhoven (Pays-Bas) et de l’entreprise Signify, a réussi à déterminer les caractéristiques de la lumière permettant à l’œil humain de ne plus percevoir ces effets indésirables...
La lumière émise par les lampes à LED peut scintiller ou provoquer un effet stroboscopique, source de désagrément, de fatigue et même de maux de tête. Gosia Perz, associée à d’autres chercheurs de l'université de technologie d'Eindhoven (Pays-Bas) et de l’entreprise Signify, a réussi à déterminer les caractéristiques de la lumière permettant à l’œil humain de ne plus percevoir ces effets indésirables. Le modèle développé permet aux fabricants de vérifier la présence de ces effets en cours de conception et pendant la fabrication de leurs produits. Ces recherches ont valu à Gosia Perz son diplôme de doctorat, décerné le 5 février 2019 par l'université de technologie d'Eindhoven.
Courant alternatif
L'électricité produite en Europe est un courant alternatif d'une fréquence de 50 Hz qui sert à alimenter, notamment, les appareils électroménagers, les téléviseurs et les ampoules. Pour ces dernières, les versions à incandescence doivent atteindre une haute température pour produire de la lumière. Les processus thermiques étant relativement lents, les changements d'intensité lumineuse liés aux courants alternatifs ne sont pas perceptibles Les ampoules à LED, en revanche, réagissent très rapidement et leurs variations lumineuses sont donc parfois visibles.
Circuit de commande
La plupart des ampoules à LED ne sont (donc) pas directement connectées au secteur. Un circuit de commande, constitué d'une poignée de composants électroniques, permet de réguler le courant qui les traverse et de réduire les effets visibles du courant alternatif. Cependant, la conception de ces circuits suppose un compromis entre le coût, la taille, la fiabilité et l'efficacité. D'où différents niveaux d'effets indésirables de ces ampoules à LED, liés aux configurations variées des circuits de commande.
Un phénomène invisible n'a aucun effet sur vous
Si le scintillement est immédiatement visible, l’effet stroboscopique est plus difficile à observer si vous ne savez pas ce que vous recherchez. Lorsqu'une lumière scintillante atteint un objet mobile, l'effet stroboscopique prend la forme d'une série d'images statiques en influant sur votre perception de la qualité de la lumière. En réalité, c’est parce que l'œil humain perçoit cet effet qu’apparaît un désagrément, voire de la fatigue et même des maux de tête. Il est donc important de déterminer le moment où les personnes concernées perçoivent que la lumière est stroboscopique. Les recherches menées dans ce domaine indiquent que seuls le scintillement visible et les effets stroboscopiques suscitent des réactions biologiques susceptibles d'influer sur la santé. En résumé : un phénomène invisible n'a aucun effet sur vous.
Environnement de bureau simulé. (Photo : Gosia Perz)
Seuil de visibilité
Les recherches ont cherché à établir, avec des caractéristiques lumineuses spécifiques, le seuil de visibilité auquel l'effet stroboscopique était encore perceptible pour l'œil humain. À cet effet, 200 personnes ont été invitées à observer, dans un environnement de bureau simulé, un disque noir portant un point blanc, éclairé par une source lumineuse à LED. Le disque tournait à vitesse constante pour se rapprocher des gestes rapides de la main dans un environnement de bureau. Au cours de ces expériences, un certain nombre de paramètres lumineux ont été modifiés : fréquence, amplitude et forme d'onde. Les personnes soumises au test devaient indiquer pour chaque changement si elles percevaient ou non un effet stroboscopique. Des chercheurs de l’université du Sud-Est, en Chine, ont reproduit les expériences de leur côté pour exclure les différences culturelles.
Modèle
En fonction des seuils identifiés pour chaque combinaison de paramètres testés, Gosia Perz a créé un modèle ouvert qui permet de quantifier la visibilité de l'effet stroboscopique pour n'importe quelle forme d'onde lumineuse. Les fabricants de LED peuvent ainsi utiliser ce modèle pour tester leurs produits. Cette méthode baptisée SVM (Stroboscopic Visibility Measure) est aujourd'hui recommandée pour quantifier la visibilité des effets stroboscopiques pour les applications générales d'éclairage.
Pourquoi ne pas tester vos propres ampoules à LED ?
Comme vous savez ce que vous cherchez, il est extrêmement facile de déterminer si une ampoule à LED spécifique provoque un effet stroboscopique. Agitez rapidement un stylo de haut en bas, et inversement, devant une ampoule à LED. Ensuite, faites de même, à la même vitesse, devant une fenêtre. Si vous ne voyez aucune différence, c'est que le circuit de commande de l'ampoule à LED a été conçu pour qu'aucun effet stroboscopique ne soit visible. Si vous percevez un effet de flou face à la fenêtre, et que devant l'ampoule vous pouvez percevoir une série d'images statiques, c'est que le circuit de commande provoque un effet stroboscopique.
