Пульсация светодиодных ламп

Нормы освещенности

Сегодня для каждого типа помещения устанавливается своя норма освещенности, а также предельно допустимые коэффициенты пульсации.

К примеру, для торгового зала в продуктовом магазине, максимальный параметр коэффициента пульсации — 15%, а уровень освещенности — 300 лк, для отдела стройматериалов, спорттоваров и сантехники- 10% и 200 лк, для отдела посуды, магазина игрушек и одежды — 20% и 200 лк, для примерочных — 20% и 300 лк и так далее.

Соответственно, свои нормы освещенности есть для детских садиков, жилых помещений, медицинских учреждений, автомоек и так далее.

Далее все нормы освещения отображены в таблицах.

Как измерить коэффициент пульсации ?

Эксперименты подтвердили, что свет неизбежно влияет на наше самочувствие. Слабая освещенность на рабочем месте — частая причина проблем со здоровьем, снижения концентрации, сбоев в психике, падению работоспособности.

Чрезмерно яркий свет, наоборот, является раздражающим фактором и может стать причиной стресса.

Лучшее решение — обеспечить правильное освещение, которое гарантирует оптимальную работоспособность.

Нормальные уровни освещенности четко регламентированы для каждого из видов помещений. Для этих параметров есть свои нормы и правила, о которых необходимо знать.

При этом функцию контроля берет на себя санитарно-эпидемиологическая служба.

Как измерить освещенность помещения

Для того чтобы определить уровень освещенности помещения, применяют специальные приборы:

• Люксметр.
• Экспонометр и экспозиметр;
• Флэшметр;
• Фотометр.

Главным прибором для измерения реальной освещенности помещения при наличии искусственного и естественного источников света является люксметр. Он может быть использован для того, чтобы:

• провести измерения освещенности с целью аттестации рабочих мест;
• проконтролировать соответствие уровня освещенности санитарным нормам в помещениях различного назначения;
• определить соответствие показателей освещенности расчетным величинам во время проведения работ по установке осветительных приборов;
• выявить уровень снижения интенсивности работы приборов освещения, и принять решение о необходимости их замены.

Люксометр для измерения освещенности помещения

Принцип работы люксметра заключается в том, что на встроенный фотоэлемент попадает поток света, и внутри полупроводника высвобождается поток электронов. В результате возникает электрический ток, величина которого прямо пропорциональна силе света, падающего на фотоэлемент. Именно этот показатель и отражается на шкале прибора.

Модели люксметра подразделяются на две основные группы в зависимости от способа крепления датчика:

• с жесткозакрепленным датчиком (в виде моноблока);
• с выносным датчиком, который подключается с помощью гибкого кабеля.

Для проведения простейших измерений достаточно использовать обычный люксметр-моноблок без каких-либо дополнительных функций. С целью проведения профессиональных исследований применяются модели прибора со встроенной внутренней памятью и функцией определения среднего значения показаний. Кроме того возможно наличие в люксметре дополнительных светофильтров, которые дают возможность более эффективно определять величину силы света, излучаемой осветительными приборами с разными оттенками цвета.

Экспонометры и экспозиметры используются в фототехнике. Они выполняют функцию определения яркости и освещенности экспозиции. Это необходимо для получения качественных фотографий. Экспонометры подразделяются на встроенные и внешние модели.

Флэшметр измеряет уровень освещенности во время проведения фотосъемки с применением импульсных осветительных приборов. В современных фотоаппаратах он встроен заранее и автоматически регулирует мощность фотовспышки. Профессиональные фотомастерские оснащены выносными флэшметрами с индикационной системой, которые могут измерять не только падающий, но и отраженный свет.

Фотометр (мультиметр) является более совершенным вариантом флэшметра и сочетает в себе его функции с возможностями экспонометра.

Что такое пульсация ламп. Как измерить коэффициент пульсации ламп

10 Сентября 2021 г.

Более 90% окружающей его информации человек получает через органы зрения. Для наиболее качественного восприятия визуальной информации необходимо хорошее освещение. Органы зрения человека лучше всего приспособлены к естественному солнечному свету. Однако в помещениях и в темное время суток никак не обойтись без искусственных источников света. По сравнению с естественным, искусственное освещение имеет ряд недостатков. Один из них – это повышенная пульсация ламп, вызванная периодическими колебаниями уровня светового потока, излучаемого лампой.

Действие пульсаций света на здоровье человека.

Пульсации искусcтвенного света, излучаемого лампами оказывают существенное негативное влияние на здоровье человека — в первую очередь на органы зрения и центральную нервную систему. Мерцающий свет перегружает зрительную и нарвную систему человека, нарушает естественные биоритмы. Типичные симптомы воздействия пульсирующего светового потока — повышенная утомляемость, сухость и боль в глазах, головные боли, раздражительность. При длительном воздействии пульсации света могут приводить к хроническим заболеваниям.

В то же время, к сожалению, при обустройстве искусственного освещения уровню пульсации, как правило, не уделяют должного внимания.

Для нормирования таких пульсаций вводится коэффициент пульсации ламп, показывающий какую долю в общем уровне светового потока лампы занимают пульсации. В общем виде, коэффициент пульсации рассчитывается по формуле:

где Lmax — максимальное значение светового потока, Lmin — минимально значение светового потока, L0 — среднее значение светового потока от лампы

Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов.

На практике, определить коэффициент пульсации ламп без специальных приборов, пульмсметров, невозможно. Для измерения пульсаций рекомендуем:

• либо купить люксметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02», занесенные в госреестр средств измерений, с поверкой или без нее,
• либо приобрести измеритель освещенности «Radex Lupin» — качественный бытовой люксметр цена которого существенно ниже, чем у профессиональных приборов,
• НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ (!!!) не пытаться измерить пульсации ламп и экранов при помощи карандашей, фотоаппаратов, смартфонов и других подручных предметов (как показывает практика — почти в 90% случаев даже «поймать» пульсацию, не говоря уже, чтобы ее измерить, не получится)

Эколайт-01	Эколайт-02	Lupin

Результаты измерения пульсаций

Существует множество распространенных мнений, типа «лампы накаливания почти не пульсируют», «люминесцентные лампы с ЭПРА гарантированно имеют низкий уровень пульсации», «у светодиодных ламп не бывает пульсации» и т.п. На самом деле все не так однозначно. Мы провели множество измерений различных типов ламп и светильников и можем однозначно утверждать — к сожалению, практически нет АБСОЛЮТНО никакой связи между типом и стоимостью лампы или светильника и уровнем коэффициента пульсации излучаемогго света. Нам попадались как очень дорогие ультрасовременные светодиодные светильники с множеством режимов работы и, при этом, с коэффициентом пульсации под 100%, так и дешевые люминесцентные лампы с полным отсутствием пульсаций.

Тем не менее, можно утверждать, что, в первую очередь, уровень пульсаций освещенности зависит от типа применяемых ламп. По уровню возможных проблем с пульсацией светового потока мы разместили разные типы ламп в следующем порядке (по возрастающей):

1. Лампы накаливания. (пульсации до 25%)
2. Люминесцентные лампы. (возможны пульсации до 50%)
3. Светодиодные лампы. (возможны пульсации до 100%)

Ниже приведем пример измерения коэффициента пульсации лампы светодиодной потолочной типа «Армстронг». Для измерений была использована бесплатная программа пульсметра-люксметра для Android и Windows :

Для измерений мы использовали разработанный нами модуль люксметра-пульсметра-яркомера фотоголовку ФГ-01 (из состава приборов Эколайт-01, Эколайт-02), а также нашу БЕСПЛАТНО (!!!) распространяемую программу анализатора световых пульсаций «Эколайт-АП».

С результатами наших измерений пульсации различного типа ламп можно ознакомиться ниже в этом разделе. Мы постоянно пополняем нашу библиотеку измерений. С благодарностью примем на размещение Ваши материалы по измерению ламп и светильников различного типа.

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Категория: Лампы (тесты)

Темы статьи:

Дата: 10 Сентября 2021 г.

Темы статьи:

Как и чем измерить коэффициент пульсаций

Все требования и нормативы, касающиеся характеристик света, изложены в нормах ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэффициента пульсации освещенности». Именно этим документом руководствуются проектные и контролирующие организации.

Использование измерительных приспособлений

Все контролирующие организации, а также предприятия для определения коэффициента пульсации используются осциллографы. С их помощью можно очень быстро и точно провести замеры в помещении любого размера и формы. Ранее для расчетов применялась формула, показанная ниже.

Все показатели и особенности вычисления есть в ГОСТ, но формула в наши дни почти не используется.
Контрольное оборудование проходит обязательную поверку.

Также можно применять специальные программы. В этом случае вводятся все необходимые данные, после чего производятся расчеты.

Для профессионального использования подойдет только поверенное оборудование, поэтому применяется определенный перечень осциллографов или универсальных приспособлений. Для дома можно приобрести модель попроще, она не будет идеально точной, но сможет сориентировать по показателю пульсации, этого достаточно для оценки освещения.

Таблица нормативов для некоторых типов помещений.

Объект	Коэффициент естественной освещенности, %	Искусственная освещенность, ЛК	Коэффициент пульсации, %
Жилые комнаты (гостиные, спальни)	2	150	—
Детские комнаты	4	400	10
Рабочие комнаты (кабинеты, офисы)	3	400	15
Рабочее место оператора ПК	—	300	5
Классные комнаты, аудитории	4	500	10
Торговые залы	4	500	10
Дороги	—	2-30	—
Пешеходные пространства	—	1-20	—
Эвакуационное и аварийное освещение	—	0,1-15	—

Народные методы

Если осциллографа под рукой нет – можно использовать простые методы, которые позволят определить мерцание, которого не видно в обычных условиях. Самые популярные способы:

1. Смартфон. Включается фотокамера и подносится к лампочке так, чтобы источник света занимал все пространство. Если на изображении будут полосы, значит коэффициент пульсации превышает допустимую норму.

2. Фотоаппарат. Использовать устройство нужно без вспышки. Делается снимок лампы с небольшого расстояния. Если она мерцает, то на фото будут отчетливо видны полосы.

3. Карандаш. Нужно взять его в два пальца, поднести к лампе и махать туда-сюда в течение нескольких секунд. Если будет наблюдаться эффект «застывшей лопасти» с очертаниями карандаша в нескольких местах, значит лампа мерцает слишком сильно. И чем отчетливее очертания полос, тем выше коэффициент пульсации.

4. Юла. Можно просто раскрутить детскую игрушку прямо под лампой. Если при ее вращении возникает стробоскопический эффект, источник света лучше заменить.

В некоторых смартфонах есть функция подавления мерцания, поэтому проверить пульсацию не получится.

Какие показатели пульсации (мерцания) можно считать безопасными

Нормирование допустимых уровней пульсации света устанавливается СНиП 23-05-95. Документ регламентирует показатели по значению коэффициента пульсации (Кп)

Коэффициент пульсации — этовзятое в процентах отношение разности максимального и минимального значения освещённости — к его среднему значению. Да, за основу расчёта берётся именно освещённость, а не световой поток, поскольку из-за отражений и пр. в помещении показатели пульсации в разных его зонах будут различаться, а ведь именно это имеет значения для нормативов. При расчёте показателей для отдельно взятой лампы в отрыве от освещаемого ей помещения справедливо оперировать и световым потоком.

Как ни странно, но частоту пульсации этот коэффициент не учитывает, ну а те показатели, которые принимают в расчёт частоту (индекс мерцания, например) — не фиксируются в нормативах… Поэтому вряд ли можно говорить однозначно, что источники света, имеющие показатели Кп ниже требуемых нормативом, однозначно наносят вред, т.к. могут обладать более высокой частотой пульсации, нивелирующей высокую глубину. Тем не менее, этот норматив — единственное, на что можно ориентироваться в практической деятельности.

Вот выдержка из СНиП, устанавливающая максимальные значения Кп для помещений различного назначения:

• жилые комнаты: не нормируется
• детские комнаты: 10%
• рабочие комнаты, кабинеты, офисы: 15%
• рабочее место оператора ПК: 5%
• учебные аудитории: 10%
• торговые залы: 10%

Как видите, для жилых комнат

этот коэффициент вообще не определён, поэтому нам остаётся только ориентироваться на ограничения для остальных помещений и, исходя из них, стараться придерживаться значений 10-20% в зависимости от того, насколько длительным может быть нахождение человека в той или иной комнате, а также насколько напряжённая зрительная работа будет там производиться.

Отрицательное воздействие

Мозг человека не может полноценно обработать информацию, которая поступает на глаза с частотой, превышающей несколько десятком герц. По этой причине кадры в кино и по телевизору меняются с частотой 25-50 Гц. Если пульсации потока света ниже, она оказывает воздействие на глаза и анализируется мозгом. Человек может определить яркость потока, цвета, оттенки, контрасты. Если информация подается с другой частотой, люди подсознательно стараются избегать ее.

Исследования медиков показали, что на самом деле глаза и мозг воспринимают данные с частотой до 300 Гц, но не визуально. Человек воздействия не чувствует, поэтому не принимает никаких мер. Ощущения дискомфорта и усталости он связывает с другими причинами. Хотя невизуальное воздействие изучено недостаточно, все же ясно, что оно достаточно глубокое.

При кратковременном воздействии мерцания:

устают глаза;
снижается внимание;
человек быстро утомляется;
замедляется работа мозга;
нарушается работа органов пищеварения;
появляется тошнота;
нарушаются суточные ритмы.

При продолжительном воздействии пульсации:

• развивается бессонница и депрессия;
• снижается зрение;
• развиваются патологии желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы;
• нарушается функциональность мозга;
• снижается работоспособность.

Самое опасное явление на рабочем месте – развитие стробоскопического эффекта при частоте мерцания до 80 Гц. У человека возникает иллюзия замедления движения и неподвижности окружающих предметов. Это повышает вероятность травматизма. При повышении частоты быстро развиваются болезни нервной системы.

Нормы и требования к частоте пульсации

Тут все зависит от типа используемого оборудования и особенностей его подключения. Стоит отметить, что самые высокие показатели пульсации света, превышающие 30% присущи электромагнитным ПРА и газоразрядным лампам, работающим от однофазной линии. Поэтому их чаще всего используют для уличного освещения и мест, в которых не требуется постоянное зрительное напряжение.

Кстати! Вопреки сложившемуся мнению пульсация присуща и стандартным лампам накаливания. Когда они работают от однофазной питающей сети, показатель может составлять до 15%.

в 30%

При покупке светодиодного оборудования надо обязательно запрашивать у производителя или поставщика техническую документацию со всеми основными показателями, включая пульсацию света. Причем, необходимо изучать данные о каждом продукте отдельно, даже если они похожи по характеристикам. Нередко бывает, что рабочие показатели у двух почти одинаковых светильников сильно различаются.

Не стоит забывать и о том, что показатели пульсации существенно увеличиваются при использовании в системе диммеров с частотой до 300 Гц. Лучше использовать варианты с показателями, превышающими 400 Гц. Также стоит отметить, что если частота питания более 5 кГц, то показатели мерцания снижаются до 1%.

В качественных светодиодных лампах показатели пульсации минимальны.

Этот вариант особенно хорошо работает со стандартным и компактным люминесцентным оборудованием. Благодаря современным технологиям на них можно подавать питание с частотой свыше 25 кГц, что позволяет обеспечить минимальное мерцание света без дополнительных устройств.

Норма пульсации освещенности зависит от источника света и количества фаз, к которым подключается оборудование. Основные коэффициенты для самых распространенных ламп таковы:

1. Лампы накаливания при подключении к однофазной линии должны обеспечивать коэффициент мерцания в пределах от 10 до 15%, двухфазной – от 6 до 8%, трехфазной – 1%.
2. Люминесцентные лампы ЛБ, работающие от одной фазы — 34%, двух – 14,4, трех – 3%.
3. Люминесцентные лампы ЛД, присоединенные к однофазной линии – 55%, двухфазной – 23,3, трехфазной – 5%.
4. Ртутные дуговые лампы при работе от однофазного напряжения должны обеспечивать коэффициент мерцания не более 58%, двухфазного – 28%, трехфазного – 2%.
5. Металлогалогенные источники света при работы от одной фазы должны соответствовать норме коэффициента мерцания в 37%, двух фаз – 18%, трех фаз – 2%.
6. Натриевые лампы высокого давления, работающие от однофазной линии – 77%, двухфазной – 37,7%, трехфазной – 9%.

Натриевые лампы имеют большой коэффициент пульсации, поэтому используются в основном для уличного освещения.

Мониторы и смартфоны

Кстати, немного отвлекаясь от лампочек, стоит заметить, что почти у каждого второго монитора пульсации выше 30%, а у некоторых и под 100% можно найти.

Поэтому домашние лампочки с 10%, это еще цветочки в нашей повседневной жизни. Вы например, каждый день проводите минимум час или два, уткнувшись в экран смартфона. А они пульсируют как кислотная дискотека.

Многие после этого даже удивляются откуда «ноги растут» и кто виноват в постепенном ухудшении их здоровья.

Еще один любопытный момент, касающийся предельных цифр, заключается в следующем — для вашего мозга нет большой разницы, сидите вы под лампочкой с коэффициентом в 20% или в 100%.

В обоих случаях уровень расстройства будет схожим. Может отличаться только время воздействия эффекта.

Какая частота хуже всего

Большинство дешевых китайских светодиодных лампочек, как раз таки и работают на частотах до 300Гц. Таким образом, незаметно день за днем ухудшая ваше самочувствие, и оказывая свое губительное влияние.

Человеческий глаз без посторонних девайсов, способен различать пульсации с частотой от 60 до 80Гц. Далее идет невидимое для нас, но не для нашего мозга мерцание. 

Чем “хороши” видимые пульсирующие лампы? Тем что мы их замечаем, и интуитивно стараемся меньше времени проводить под их воздействием. Либо в конце концов меняем их на другие.

А вот самыми опасными будут те мерцания, которые визуально не заметны.

Из-за большой интенсивности на этих частотах, наш мозг уже не успевает обрабатывать всю информацию, однако зрительные рецепторы продолжают ее воспринимать. Причем не как визуальную составляющую.

В итоге все это воздействует на совершенно другие отделы мозга и провоцирует изменение гормонального фона, биоритмов, повышает утомляемость и ухудшает самочувствие.

У качественных производителей источников освещения, даже если и есть пульсации, то происходят они на частотах свыше 300Гц. И никакого смысла заморачиваться с поиском точных измерительных приборов и рассчитывать проценты здесь нет.

Данные лампочки все равно будут абсолютно безопасны и никак не испортят ваше настроение и здоровье.

Поэтому если некий “специалист” пугает вас завышенными цифрами, ехидно делая замечания – мол видите, даже Phillips не безгрешен, зачем тогда платить больше?

Задайте ему резонный вопрос: “А на какой частоте получены данные замеры”? Будьте грамотны в вопросах светодиодного освещения и не дайте себя обмануть.

Подсветка выключателя

Самой главной причиной моргания выключенных светодиодных и энергосберегающих лампочек является наличие подсветки в выключателе. При выключенном выключателе маленький ток все равно продолжает течь по цепи подсветки заряжая фильтрующий конденсатор. Зарядившись, конденсатор пытается запустить схему питания лампы, однако «силы» не хватает и он тут же разряжается, а лампочка кратковременно вспыхивает. Затем все это повторяется снова и снова.

Распространены 6 основных методов избавления мигания выключенных энергосберегающих ламп:

1. шунтирование резистором
2. шунтирование конденсатором
3. подключение подсветки отдельным проводом
4. использование проходного выключателя
5. демонтаж подсветки внутри выключателя
6. включение параллельно светодиодной обычной лампочки

Люмены и люксы

В люменах измеряется величина потока света, это характеристика его источника. То количество лучей, которое добралось до какой-либо поверхности (отражающей или поглощающей), уже будет зависеть от расстояния между источником и этой поверхностью.

Уровень освещенности измеряется в люксах (лк) специальным прибором – люксметром. Самый простой люксметр состоит из селенового фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и стрелочного микроамперметра, измеряющего этот ток.

Спектральная чувствительность селенового фотоэлемента отличается от чувствительности человеческого глаза, поэтому в разных условиях приходится использовать поправочные коэффициенты. Самые простые люксметры предназначены для измерения какого-то одного типа освещенности, например, дневного света. Без использования коэффициентов погрешность может составлять более 10%.

Люксметры высокого класса оснащаются светофильтрами, специальными насадками сферической или цилиндрической формы (для измерения пространственной освещенности), приспособлениями для измерения яркости и контрольной проверки чувствительности прибора. Их уровень погрешности – около 1%.

Минимальная освещенность поверхности компьютерного стола по СанПиН – 400 люкс. Школьные парты должны иметь освещенность не менее 500 люкс.

Как проверить уровень пульсации

Важно знать, как определить уровень пульсации в LED светильниках. Это можно делать с помощью коэффициента, который рассматривался выше. Однако только в том случае, если подключение светодиодных ламп было осуществлено к переменному току, учитывая схему питания

Коэффициент варьирует в диапазоне 1-30%, охватывается весь диапазон

Однако только в том случае, если подключение светодиодных ламп было осуществлено к переменному току, учитывая схему питания. Коэффициент варьирует в диапазоне 1-30%, охватывается весь диапазон.

Следует сделать измерение, которое позволит определить коэффициент пульсации. При измерении нужно учитывать два фактора:

1. Так, как при постоянном токе коэффициент нулевой, а соответственно мерцание отсутствует полностью, то измерение следует проводить при переменном токе.
2. Проверку или измерение следует осуществлять специальными приборами, а не простой фотокамерой. Она только фиксирует сам факт мерцания, но не вычисляет его величину. Следует использовать устройства, которые способны преобразить излучение. Например, можно использовать пульсометр-люксметр или многоканальный радиометр, а также другие похожие приборы. Для дополнительных подсчетов можно подключать эти устройства к компьютеру, и с помощью программы сделать вычисление.

Светодиоды могут мерцать даже в выключенном положении. Такое явление можно увидеть невооруженным глазом, и оно вызывает у человека дискомфорт. Однако моргать они могут и во включенном состоянии, и визуально это не ощущается. Поэтому следует знать, чем вредна пульсация светодиодных ламп. Такое мигание приносит большой вред, ведь невольно влияет на организм человека. Если лампочка мигает при работе, человек утомляется, у него возникает подавленное состояние и бессонница, и конечно же это плохо влияет на зрение.

На видео ниже наглядно показывается, как производится измерение пульсации светодиодных ламп от известных производителей:

https://youtube.com/watch?v=vpfNk0dCeX8

К сожалению изготовители редко указывают информацию, которая показывает коэффициент пульсации. Но для того, чтобы проверить в домашних условиях нужно проводить тесты, которые фиксируют само мигание. Можно проверить это явление двумя способами.

1. Самый простой способ с использованием карандаша. Необходимо включить только тестируемую светодиодную лампу и быстро помахать перед ней карандашом. В случае если виден сплошной след карандаша, то все в порядке, однако если след распадается на отрезки, то значит, что импульсы присущи.
2. Можно также использовать фотокамеру. Не всегда будет под рукой фотоаппарат, поэтому необходимо знать, как проверить телефоном, ведь большинство из них оснащены камерой. Итак, камеру следует держать на расстоянии 1 метра от тестируемой светодиодной лампочки, если мигание присуще, то на экране будут темные полосы.

На видео ниже наглядно показывается, как определить мерцание светодиодных ламп при работе:

Устраняем мигание светодиодной лампы с помощью конденсатора

Если у вас нет резистора, то вместо него можно воспользоваться конденсатором емкостью от 0,01 до 1мкФ и напряжением с двухкратным запасом от импульсных помех 2*220=440В. Но надежнее всего брать минимум 630В.

Когда нет конденсатора на 630В, а есть на 400В, то при помощи паяльника можно собрать вот такую схемку.

Здесь один резистор служит для защиты конденсатора от импульсных помех, а второй для разряда конденсатора.

Поэтому установка конденсатор более предпочтительнее и безопаснее. Устанавливайте его в те же места, что и вышеописанные с использованием сопротивления (распредкоробка, клеммник люстры).

Где найти такой конденсатор? Чтобы не бегать по радиомагазинам можно просто разобрать уже сгоревшую энергосберегающую лампу и вытащить оттуда или взять из обычного стартера для люминисцентных ламп.

Правда есть одно НО. Применять лучше бумажный или керамический, т.к. электролитический при скачках напряжения может не безопасно взорваться. Так что если вы взяли именно его в качестве шунта, обязательно берите с большим запасом по напряжению.