Temporell ljusinterferens

Temporal light interference ( TLI ) är en oacceptabel försämring av prestandan hos en utrustning eller ett system som har en optisk ingång för sin avsedda funktion och som orsakas av en tidsmässig ljusmodulationsstörning. En tidsmässig ljusmodulationsstörning (TLM) kan vara antingen en avsiktlig eller oavsiktlig tidsmässig ljusmodulering ( TLM ) av belysningsutrustning såsom armaturer eller lampor. Exempel på utrustning som kan störas är streckkodsläsare, kameror och testutrustning.

OBS – Temporella ljusmoduleringar kan också irritera människor. I allmänhet kallas oönskade effekter i den visuella perceptionen av en mänsklig observatör som induceras av ljusintensitetsfluktuationer Temporal Light Artefacts (TLAs).

Figur 1: TLI tripyich: tidsmässiga ljusmoduleringar som kan störa utrustning.

Grundorsaker till TLI

Temporala ljusmodulationsstörningar kan uppstå från fluktuationer i ljusintensiteten hos belysningsutrustning. Ljus som avges från belysningsutrustning såsom armaturer och lampor kan variera i styrka beroende på tiden, antingen avsiktligt eller oavsiktligt (Figur 1). I allmänhet har ljusutgången från belysningsutrustning oavsiktliga restljusnivåmoduleringar på grund av själva belysningsutrustningen. Storleken, formen, periodiciteten och frekvensen för TLM beror på många faktorer såsom typen av ljuskälla, den elektriska nätspänningens frekvens, driv- eller ballasttekniken och typen av ljusregleringsteknik som används (t.ex. pulsbreddsmodulering). Konventionell glödlampstyp av belysningsutrustning har typiskt en måttlig restljusmodulering (10%-20% moduleringsdjup) med en moduleringsfrekvens som är två gånger nätfrekvensen. LED-typ av belysningsutrustning, eftersom de är halvledarenheter, reagerar mycket snabbare på variationer i insignalen än de konventionella ljuskällorna. Därför är LED-ljuskällor också mycket känsligare för fluktuationer i ingångsströmmen och reproducerar dessa strömfluktuationer i ljusutgången, vilket potentiellt leder till TLI. Vidare spelar externa faktorer som inkompatibilitet med dimmers eller närvaro av nätspänningsfluktuationer (strömledningsflimmer) en roll och kan orsaka ytterligare tidsmässiga ljusmodulationer.

TLM:er kan utformas i fluktuationer från den elektroniska drivrutinen på grund av tillämpningen av vissa drivrutiner eller ljusregleringstekniker. Till exempel orsakar AC-matade drivrutiner eller tillämpning av pulsbreddsmodulering för ljusnivåreglering en ganska hög grad av modulering. LED-drivrutiner kan dock också utformas för att minska restfluktuationerna i strömmen till lysdioderna för att begränsa risken för TLI i specifika applikationer.

Ibland tillämpas även avsiktliga ljusvariationer , till exempel för kommunikation med synligt ljus.

Potentiella offer för TLI

Utrustning som har ett optiskt gränssnitt (Figur 1), som potentiellt kan störas av TLM-störningar inkluderar:

• Filmkameror, både analoga och digitala
• Smartphone kameror
• Säkerhetskameror
• Professionella (tv) kameror, inklusive högupplösta kamera med super slow motion
• Laserstrålebaserad streckkodsläsare
• Streckkodsläsare
• Pulsoximetrar
• Infraröda fjärrkontroller
• System för kommunikation med synligt ljus

Var och en av denna utrustning har ett optiskt gränssnitt för sin funktion men de använder väldigt olika mekanismer, principer och begränsningar för att bearbeta det inkommande ljuset. Därför finns det också en stor variation av interferensmekanismer. Följaktligen finns det inte ett enda och enkelt mått som beskriver nivån av försämring eller felfunktion hos var och en av dessa typer av utrustning.

Exempel på offer för tidsmässig ljusstörning

Visible Light Communication ( VLC )

Kommunikation med synligt ljus använder vanligtvis en vanlig LED-ljuskälla som används för belysning och lägger till en liten grad av modulering på DC-ljusnivån för att överföra data. Mottagaren kan vara en specifik enhet som använder en fotodiod som detektor, men det är ofta också en vanlig smartphonekamera. Olika pulsmoduleringstekniker och datahastigheter kan tillämpas beroende på funktionen hos VLC-systemet. TLM-störningar från solljus eller annan omgivande belysning kan orsaka störningar i VLC-systemet. VLC-system tillämpar i allmänhet specifika kodnings- och moduleringstekniker för att uppnå robusthet mot vanliga TLM-störningar.

Streckkodsläsare

Streckkodsläsare används i stor utsträckning, till exempel för att förbättra effektiviteten vid bearbetning av produkter och kunder, såsom kassadiskar för snabbköp, sjukhusincheckning, paketspårning och industriproduktionsstatistik. Användningen av linjära (1D) och matris (2D) streckkoder är utbredd. TLM från belysningsutrustning placerad i grannskapet där streckkodsläsare används kan orsaka TLI.

Slow-motion kameror

Inspelningar av slowmotionkameror i miljöer med tidsmässiga ljusmoduleringar kan inducera artefakter på skärmar som flimmer eller band.

Begränsning av TLI

I allmänhet kan TLI undvikas genom att minska nivån av TLM. Till exempel, för att undvika synlighet av artefakter på visat innehåll från slowmotionkameror, måste moduleringsdjupet för ljusmoduleringarna minskas. Den europeiska standarden EN 12193 för sportbelysning anger maximala nivåer av moduleringsdjup (även kallad flimmerfaktor FF ) för att få flimmerfria bilder tagna med höghastighetskameror. För moduleringsfrekvenser under 40 kHz måste moduleringsdjupet för TLM vara mindre än 1 %. FF för ljusmoduleringar över 40 kHz kan vara mer avslappnade (mindre än 5 %) . Även CIE tekniska rapport CIE 083 ger vägledning för belysningskrav för både tv- och filminspelning i sportapplikationer för att undvika TLI och använder flimmerfaktor som mått. CIE 083 anger att en belysningsinstallation med en flimmerfaktor mindre än 1 % inte genererar TLI för super-slow motion- och ultra-slow motion-kameror. UEFA: s belysningsguide för fotbollsstadion och FIH -guiden för belysning av utomhushockeyanläggningar är några exempel på belysningsguider för idrottsanläggningar som specificerar TLM i termer av FF för olika kvalitetsnivåer av anläggningar.

Se även

• Temporala ljuseffekter
• Temporala ljusartefakter