Главная › Настройки › Лампы с нулевым коэффициентом пульсации. Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов. Влияние пульсаций на человека

Лампы с нулевым коэффициентом пульсации. Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов. Влияние пульсаций на человека

Содержание:

Полупроводниковые осветительные приборы обладают множеством преимуществ и пользуются широкой популярностью среди широких масс населения. Среди них следует отметить сравнительно невысокий коэффициент пульсации светодиодных ламп, характеризующий степень безопасности того или иного источника освещения для человеческого глаза. Дело в том, что формирование зрения происходило только при солнечном свете, при отсутствии посторонних факторов.

По мере развития цивилизации, человечеству потребовалось дополнительное освещение для нормальной жизни и деятельности в темное время суток. В связи с этим . Следом за ними появились и современные осветительные приборы. Сравнительно недавно ученые обнаружили у них явление пульсации, отрицательно влияющее на организм. В результате, многие виды ламп были признаны недопустимыми для использования в детских учреждениях, и других помещениях с постоянным пребыванием людей.

Мерцание или пульсация светодиодных ламп

Эффект мерцания во время освещения создается практически всеми осветительными приборами. Пульсирующий не воспринимается напрямую человеческим глазом, поскольку частота пульсаций выше критической частоты слияния мельканий. Тем не менее, отрицательное воздействие присутствует, приводя к повышенной утомляемости. В случае усиления пульсации, возрастает глазное напряжение, наступает быстрая усталость, головные боли. В конечном итоге, человек уже не может сосредоточиться при выполнении сложной работы.

Максимальное мерцание создается обычными лампами накаливания. Поскольку мерцание полностью зависит от пульсаций источника питания, в светодиодных лампах эта проблема была решена путем использования драйверов, через которые к источнику света осуществляется подача постоянного электрического тока. Однако не все производители устанавливают качественные элементы, способные понизить уровень пульсации даже ниже допустимой нормы. Таким образом, конечный продукт имеет очень низкую стоимость, но и соответствующее неудовлетворительное качество.

В некоторых случают мерцание светодиодных ламп может появиться лишь через определенное время после их покупки. Это также свидетельствует о низком качестве товара. Наиболее выгодным вариантом считается приобретение дорогостоящих изделий, у которых на упаковке отражены технические характеристики, в том числе и коэффициент пульсации, являющийся важным параметром каждого источника освещения.

Что такое коэффициент пульсации

Основной характеристикой мерцания светового потока является коэффициент пульсации. Он представляет собой безразмерную величину, выраженную в процентах и показывающую степень колебания освещенности при временном изменении светового потока. За основу берется источник света, подключенный к переменному току. В формуле, приведенной на рисунке, Емакс и Емин соответствуют максимальному и минимальному значению освещенности за время ее колебания, Еср является средним значением освещенности за этот же промежуток времени.

Как показали исследования, даже при 10% коэффициенте пульсации возникает стробоскопический эффект, являющийся оптическим обманом зрения, появляющимся в результате искаженного восприятия предметов, находящихся в движении. В соответствии с нормами Российской Федерации, допустимая величина коэффициента пульсации установлена в размере 5-20% в зависимости от условий, в которых осуществляется зрительная работа.

В местах где чаще всего находятся люди, коэффициент пульсации не должен превышать:

Помещения, где установлены компьютеры - 5%.
Детские дошкольные учреждения - 10%.
Учреждения общего, начального, среднего и высшего специального образования - 10%.

Кроме того, 10% норма устанавливается для помещений, где может появиться стробоскопический эффект и в помещениях, предназначенных для выполнения высокоточных работ.

Коэффициент пульсации не ограничивается в складских помещениях и производственных цехах, в которых люди пребывают лишь периодически и где отсутствует вероятность появления стробоскопического эффекта. Последний фактор может привести к возникновению опасной ситуации, когда вращение детали и частота мерцаний света будут совпадать. В этом случае деталь будет визуально казаться находящейся в неподвижном состоянии, из-за чего возрастает риск производственного травматизма.

Данные нормы были введены сравнительно недавно, но лишь в последнее время их соблюдение стало активно контролироваться. Практически все рабочие места на большинстве предприятий, учреждений и учебных заведений перестали отвечать санитарным нормам. Поэтому все мероприятия по результатам проверок направлены на улучшение качества .

Проверка уровня пульсации светодиодных ламп

Уровень пульсации определяется коэффициентом, который рассматривался ранее. При условии подключения светодиодных ламп к переменному току, в зависимости от схемы питания, коэффициент пульсации может составлять 1-30%, то есть охватывается весь возможный диапазон.

Для того чтобы определить этот коэффициент, необходимо произвести специальные измерения. При этом следует учитывать несколько факторов. Во-первых, все измерения должны проводиться только при переменном токе, поскольку постоянный ток дает нулевой коэффициент и мерцание полностью отсутствует. Во-вторых, не следует пытаться измерять пульсацию с помощью подручных средств, например, фотокамерой. Они лишь констатируют сам факт мерцания, а не его величину.

Поэтому для проведения измерений существуют специальные приборы с функцией преобразования излучения. Можно воспользоваться многоканальным радиометром «Аргус», пульсометрами-люксметрами «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ/08» и другими аналогичными устройствами. Все они могут подключаться к компьютерам для проведения дополнительных вычислений с помощью специальных программ.

Что такое пульсации освещённости и яркости. Формула для расчёта пульсаций.

Коэффициент пульсаций освещённости характеризует колебания во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Коэффициент пульсаций освещённости определяется отношением амплитуды колебаний освещённости к их среднему значению и вычисляются по формуле:

где Емакс – максимальное значение освещённости за период её колебания, Емин – минимальное значение освещённости за период её колебания, Еср – среднее значение освещённости за тот же период.

В случае, когда анализируются пульсации от источников света, питающихся от сети переменного тока, т.е. форма пульсаций близка к синусоидальной, можно использовать упрощённую формулу для расчёта пульсаций:

В формуле (2) в качестве среднего берется среднеарифметическое значение. При использовании для расчёта пульсаций формулы (2), коэффициент пульсаций, очевидно, никогда не может превысить значение 100%. Если же при расчёте пульсаций в качестве среднего брать, например, среднеквадратичное значение, то, при наличии в измеряемом световом потоке коротких по времени, но больших по амплитуде пульсаций, рассчитанный по формуле (1) коэффициент пульсаций может значительно превысить 100%. Что, надо сказать, вполне допустимо. В недавно принятом новом ГОСТ Р 54945-2012 "Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности" приведена общая формула для расчета коэффициента пульсации освещенности:

Таким образом, расчёт пульсаций по формуле (2) допустим только для светового потока, колебания которого близки к гармоническим. При наличии в световом потоке значительной импульсной составляющей необходимо для расчёта коэффициента пульсаций применять формулу (3). В общем случае, формулу (2) для расчета коэффициента пуьсации освещенности или яркости можно применять только при прямом подключении источника света к сети переменного тока или при использовании ЭМПРА. При использовании ЭПРА, электронных драйверов, регуляторов мощности (диммеров), а также при измерении коэффициента пульсации яркости мониторов, для расчета коэффициента пульсации следует применять формулу (3).

Влияние пульсаций на здоровье человека. Частота пульсаций. Частотный спектр пульсаций.

Широко распространено мнение, что человеческий глаз чувствует световые пульсации частота которых не превышает нескольких десятков Герц. На этом допущении построено воспроизведение видеоизображений в кино и телевидении – там частота смены кадров составляет 25 Гц, 50Гц и более, что воспринимается глазом человека как целостное во времени, плавно изменяющееся изображение. Дело в том, что мозг человека перестает успевать полноценно обрабатывать ту часть поступающей ему от органов зрения информации, которая изменяется с частотой выше нескольких десятков Герц.

Иными словами, если в воспринимаемой органами зрения человека информации присутствует пульсация освещённости или яркости, частотой ниже указанных, то она воздействует непосредственно на сетчатку глаза человека, затем поступает в зрительный тракт и уже через наружное коленчатое тело, зрительную радиацию, анализируется в первичной зрительной коре. В результате, мы можем описать условия получения зрительной информации: яркость и контраст изображения, цвета и оттенки, есть ли пульсации яркости или освещённости. Если же параметры изображения нас не устраивают, то мы пытаемся как-то приспособиться к их восприятию и, в конце концов, сознательно ограничиваем время визуального восприятия этой информации ввиду дискомфорта.

Однако медицинские исследования показали, что органы зрения и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения воспринимаемой зрительной информации вплоть до частоты 300Гц. Такие изменения в воспринимаемой органами зрения информации оказывают уже невизуальное воздействие. В этом случае, свет, попадающий в глаз, проделывает путь к супрахиазматическим клеткам и паравентрикулярным ядрам гипоталамуса, а также к шишковидной железе. И тогда свет управляет уже нашим гормональным фоном, который влияет на циркадные (суточные) ритмы, эмоциональную сферу, работоспособность и многие другие аспекты жизнедеятельности. Многие, наверное, уже сталкивались с таким невизуальным воздействием пульсаций искусственного освещения в виде ощущения необъяснимого чувства дискомфорта, усталости или недомогания во, вроде бы, хорошо и ярко освещённых помещениях или при работе с компьютером.

Самое опасное в невизуальном воздействии света – это то, что мы не чувствуем напрямую его влияния на наш организм и не можем принять меры для уменьшения опасных последствий такого воздействия на наше здоровье. Невизуальное воздействие света может приводить к расстройству биологических ритмов человека и к "циркадным стрессам", которые, в свою очередь, могут приводить к развитию таких заболеваний, как депрессии, бессонница, паталогии сердечно-сосудистой системы и рак. По-видимому, невизуальное воздействие света на организм человека, заметно более глубокое, чем визуальное, хотя, оно ещё очень мало изучено.

Для светового потока, пульсация которого превышает частоту 300Гц, какого-либо заметного воздействия на организм человека выявлено не было, ввиду того, что на такие быстрые изменения интенсивности светового потока перестает уже реагировать сетчатка глаза человека.

Нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций искусственного освещения

Измерения коэффициента пульсаций искусственного освещения.

Производители современных качественных светильников стараются удовлетворить требованиям нормативных документов, устанавливающих допустимые нормы коэффициента пульсаций освещённости и яркости. Однако, на рынке присутствует большое количество некачественных, контрафактных и несертифицированных должным образом светильников, в которых коэффициент пульсаций яркости намного превышает установленные нормы.

Таким образом, мы видим, что качественный пульсметр должен иметь хорошо сформированную частотную характеристику, чтобы обеспечить измерение коэффициента пульсации светового потока любых сигналов с частотами до 300 Гц и, одновременно, не реагировать на пульсации светового потока, частотой выше 300Гц, на которых работают качественные ПРА. Такую качественную частотную фильтрацию измеряемого светового потока можно осуществить цифровой обработкой сигнала, которая, например, реализована в фотоголовке ФГ-01, входящей в состав люксметров-пульсметров-яркомеров серии "Эколайт" . Амплитудно-частотная характеристика фотоголовки ФГ-01 приведена на Рис.1

Источники пульсаций. Типы ламп, ЭПРА. Причины пульсаций ламп. Методы борьбы с пульсациями.

Наличие пульсаций освещённости вызвано исключительно источниками искусственного света. Основными источниками искусственного света являются различные осветительные приборы, которые могут быть построены на различных типах ламп. На данный момент времени, в основном, используются три типа ламп - лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиодные лампы или светильники. Рассмотрим все три типа ламп с точки зрения уровня пульсаций света, ислучаемого ими.

Лампы накаливания - самый распространённый и давно известный тип осветительных приборов. Обычно работают напрямую от осветительной сети переменного тока напряжением 220 Вольт и частотой 50Гц. Ввиду того, что лампа накаливания излучает свет на обеих полуволнах переменного напряжения сети, её яркость изменяется с частотой 100Гц. Уровень пульсаций яркости лампы накаливания зависит от инерционности нити накаливания - т.е. того, насколько эта нить успевает нагреться и остыть в течение каждого полупериода питающего напряжения. В общем случае, чем выше мощность лампы накаливания, тем ниже значение коэффициента пульсации её яркости ввиду более массивной и, следовательно, инерционной нити накаливания.

К обычным лампам накаливания можно также отнести так называемые "галогенные" лампы, в которых в качестве светоизлучателя также выступает нить накаливания, а колба лампы заполнена инертным газом, улучшающим её характеристики. В таких лампах та же природа пульсаций светового потока, что и в обычных лампах накаливания, но есть некоторые особенности, связанные с разнообразием конструкций таких ламп и нет возможности указать прямую зависимость мощности галогенной лампы и значения коэффициента пульсаций её светового потока. Несколько результатов измерений коэффициента пульсаций яркости ламп накаливания приведены в Таблице 1.

Необходимо отметить, что лампы накаливания, в том числе и галогенные, допускают питание постоянным током (при условии соблюдения заявленных параметров мощности ламп). В случае питания ламп накаливания постоянным током, пульсация яркости у них отсутствуют.

Газоразрядные (люминесцентные) лампы в качестве источника света используют электрический разряд в газовой среде, энергия которого затем преобразуется в видимый свет при помощи специального состава (люминофора), нанесённого на стенки колбы люминесцентной лампы. В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы могут работать только от переменного напряжения питания, необходимого для формирования электрического разряда. Поэтому, при работе люминесцентных ламп всегда присутствует пульсация света. Люминофор, нанесённый на стенки колбы лампы, в зависимости от своего состава, обладает некоторой инерционностью, которая в большей или меньшей степени сглаживает пульсации от электрического разряда в колбе люминесцентной лампы.

Большое значение для уровня пульсаций люминесцентной лампы имеет электрическая схема, управляющая работой люминесцентной лампы. В старых и дешёвых схемах с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭмПРА) люминесцентные лампы получают питание из осветительной сети напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц. Поэтому яркость этих ламп пульсирует с частотой 100 Гц (т.к. люминесцентная лампа светит каждый полупериод питающего напряжения, частотой 50 Гц). В качественных современных светильниках на люминесцентных лампах используют электронные пускорегулирующие автоматы (ЭПРА), которые, при питании люминесцентных ламп, преобразуют входную частоту питающей сети в частоты выше тех, которые чувствует человек (т.е. больше 300 Гц). В малогабаритных люминесцентных лампах со стандартным цоколем, предназначенными для замены ламп накаливания, ЭПРА обычно входит в состав такой лампы.

Качественные ЭПРА обеспечивают оптимальные условия работы люминесцентных ламп, значительно уменьшая не только коэффициент пульсации света, излучаемого лампой, но и заметно повышая долговечность и эффективность работы люминесцентных ламп. Однако качество разных ЭПРА может сильно отличаться как в плане долговременной надёжности работы, так и по значению коэффициента пульсаций света, излучаемого подключённой лампой. Несколько результатов измерения коэффициента пульсаций яркости люминесцентных ламп приведены в Таблице 1.

Светодиодные лампы и светильники в качестве светоизлучающего элемента используют кристалл полупроводника. Физические принципы работы светодиода позволяют излучать им свет только одной длины волны, т.е. только одного определённого цвета, в зависимости от типа используемого полупроводника - от ближнего ультрафиолета, практически любой цвет видимого диапазона и до инфракрасного диапазона. Для создания светодиодных светильников белого цвета используют либо комбинированные многоцветные светодиоды, либо светодиоды, кристалл полупроводника которых покрыт слоем люминофора, переизлучающего белый свет.

Светодиоды могут работать как от переменного, так и постоянного питающего напряжения. При работе от постоянного питающего напряжения, пульсация излучаемого света у светодиодов отсутствует. При этом, светодиод излучает свет только при положительном напряжении между анодом и катодом. Это означает, что при подаче на светодиод напряжения частотой 50 Гц, он будет излучать свет только в положительные периоды питающего напряжения. Таким образом, частота пульсаций яркости светодиода составит 50Гц (Рис.2).

фотоголовки ФГ-01 Эколайт-АП ".

Одиночный светодиод начинает излучать свет, когда напряжение между его анодом и катодом достигает от 1,5 до 3 Вольт, т.е. при подключении одиночных или цепочек светодиодов к осветительной сети, напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц необходимо использовать понижающие преобразователи напряжения. Качественный преобразователь напряжения в светодиодном светильнике может обеспечить надёжную и экономичную работу светодиодного светильника без пульсаций светового потока. Однако часто встречаются некачественные преобразователи напряжения для светодиодных светильников, в результате которых светодиодные светильники не только работают плохо и недолговечно, но и обладают высокими значениями коэффициента пульсаций излучаемого света.

Влияние регуляторов мощности ламп (диммеров) на значение коэффициента пульсации.

Необходимо упомянуть о негативном влиянии на значение коэффициента пульсаций ламп устройств регулировки мощности (или яркости). Чаще всего в этом качестве используются тиристорные регуляторы (или диммеры). Их принцип работы основан на том, что питающее синусоидальное напряжение сети подается на лампу не непрерывно, а частями. Чем выше установлена яркость лампы, тем большая часть полупериода синусоидального питающего напряжения на нее подается, а чем ниже установлена яркость лампы, тем меньшая часть полупериода синусоидального питающего напряжения подается на лампу. Использование диммеров для регулировки яркости ламп приводит к увеличению коэффициента пульсаций. Вид пульсаций светового потока лампы накаливания при использовании диммера приведён на Рис.3.

Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощи фотоголовки ФГ-01 и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока "Эколайт-АП ".

Необходимо отметить, что использование диммера с лампами накаливания приводит только к увеличению коэффициента пульсаций яркости за счёт того, что, её нить успевает сильнее остыть за время отсутствия напряжения. При этом, для люминесцентных и светодиодных ламп с ЭПРА применение диммера вообще недопустимо, ввиду того, что он задает ЭПРА нештатный режим работы, что приводит не только к значительному увеличению коэффициента пульсаций яркости, но и к работе всего светильника в нештатном режиме, которая может закончится его поломкой.

В Таблице 1 приведены несколько типов ламп, которые были протестированы с помощью фотоголовки ФГ-01 люксметра-пульсметра-яркомера "Эколайт" на уровень коэффициента пульсаций. Мощность ламп регулировалась при помощи диммера. Хорошо видно, что использование диммера существенно ухудшает характеристики люминесцентных ламп. Максимальный уровень коэффициента пульсаций яркости светодиодной лампы объясняется, по-видимому, отсутствием в её конструкции качественного преобразователя напряжения.

Таблица 1. Зависимость коэффициента пульсаций яркости ламп разного типа от регулировки уровня их выходной мощности при помощи диммера.

Тип, мощность, описание лампы	Кп, % (мощность 100%)	Кп, % (мощность 50%)
Накаливания, 75 Вт	10,8	15
Накаливания, 60 Вт	11	15
Накаливания, 40 Вт	15,4	20
Галогенная, 60 Вт	13	16
Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 1	4,7	43,2
Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 2	4,5	15,9
Люминесцентная, цоколь, 11 Вт	7,3	15,8
Люминесцентная, ЛБ-40, 40 Вт, ЭмПРА	41,5	-
Люминесцентная, PL-9W, 9 Вт, ЭмПРА	42,2	-
Светодиодная, 1,5 Вт	100	100

Пульсации яркости мониторов. Причины наличия у мониторов пульсаций яркости. Пульсации ЭЛТ и ЖК мониторов. Биения. Методы борьбы с пульсациями мониторов.

Существующие санитарно-гигиенические нормативы содержат нормы на коэффициент пульсаций только для освещенности рабочего места. Однако нельзя не упомянуть о пульсациях яркости электронных средств отображения информации – в первую очередь о пульсациях яркости экранов, дисплеев и мониторов компьютеров, телевизоров, игровых приставок, терминалов, рекламных и информационных табло, пультов управления машинами и установками и т.п. Также пульсацией яркости обладают проекционные изображения от проекторов, на экранах кинотеатров и т.д. Необходимо отметить, что пульсация яркости устройств отображения информации оказывает намного более негативное влияние на самочувствие и здоровье человека, чем пульсация общей освещенности рабочего места по той причине, что человек вынужден внимательно вглядываться и вчитываться в представляемую на них информацию. Наличие пульсаций яркости у мониторов, дисплеев и т.п. приводит к быстрой утомляемости органов зрения и отделов мозга, отвечающих за восприятие и анализ зрительной информации. Воздействие пульсаций яркости экранов дисплеев и мониторов в течение длительного времени может привести к хроническим заболеваниям органов зрения

Природа пульсаций яркости экранов мониторов, дисплеев и других устройств отображения информации зависит от их конструкции. Наиболее распространены устройства на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) и плоскопанельные устройства на жидких кристаллах (ЖК, LCD, TFT и т.п.), светодиодах (LED, OLED и т.п.), "электронных чернилах" (E-Ink и т.п.).

В ЭЛТ-мониторах изображение создается пучком электронов, который построчно сканирует всю плоскость экрана монитора и формирует изображение, последовательно засвечивая пиксели люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность ЭЛТ- экрана. Пульсация яркости у ЭЛТ-монитора вызвана тем фактом, что электронный пучок засвечивает текущую точку люминофора лишь на короткое время, после чего переходит к засветке следующей точки.

В следующий раз данная точка экрана ЭЛТ-монитора будет засвечена только после того, как электронный пучок просканирует весь кадр изображения. Таким образом, частота пульсаций яркости ЭЛТ- монитора равна частоте кадровой развёртки. Уровень коэффициента пульсаций яркости ЭЛТ-мониторов обычно очень близок к 100% (Рис.4).

Это по сути означает, что ЭЛТ-мониторы нельзя использовать для постоянной длительной работы, в компьютерных классах для обучения детей, в качестве устройств отображения информации для операторов опасных производств, диспетчеров на транспорте и авиации и прочих рабочих местах с повышенными требованиями к уровню внимания и реакции оператора.

В плоскопанельных мониторах, в отличие от ЭЛТ-мониторов, изображение практически всегда формируется статическим образом. То есть сформированный пиксель изображения постоянно сохраняет своё состояние до момента, когда это состояние требуется изменить. Таким образом, сам принцип формирования изображения в основной массе плоскопанельных дисплеев исключает появление пульсаций. Однако, в большинстве плоскопанельных устройств, используются системы задней подсветки. Эти системы подсветки представляют из себя системы специализированных газоразрядных ламп либо светодиодов со всеми особенностями работы, описанными в разделах про газоразрядные и светодиодные лампы. То есть, в зависимости от схемы управления подсветкой, может возникать значительная пульсация яркости подсветки. Необходимо заметить, что во всех моделях плоскопанельных дисплеев есть функция регулировки яркости задней подсветки. Наши исследования показали, что очень часто для регулировки яркости подсветки плоскопанельного дисплея используется импульсная модуляция, т.е. лампы подсветки периодически включаются на время, пропорциональное установленной яркости подсветки. Это приводит к появлению пульсаций яркости ламп подсветки у плоскопанельных мониторов. Причём в некоторых измеренных нами экземплярах мониторов компьютеров и ноутбуков коэффициент пульсации ламп подсветки при средних значениях яркости достигал 80% при частоте пульсаций 30Гц.

В отличие от ЭЛТ-мониторов, коэффициент пульсации ламп подсветки плоскопанельных дисплеев можно существенно снизить, выставив яркость подсветки экрана близкую к максимальной. Для установки комфортных значений яркости можно задействовать программные регулировки, не влияющие на лампы подсветки плоскопанельного монитора. К сожалению, программная регулировка яркости доступна только в компьютерах.

Пример пульсации ламп подсветки мониторов при разных уровнях выставленной яркости приведены на Рис.5 и Рис.6.

Нами были проведены измерения коэффициента пульсаций яркости мониторов у сотрудников нашей компании. Там, где были обнаружены пульсации яркости подсветки мониторов, и там, где была возможность, мы провели регулировку яркости ламп подсветки до уровней, когда коэффициент пульсации яркости подсветки минимален. После этих мероприятий все сотрудники отметили улучшение своего самочувствия, снижение утомляемости и повышение работоспособности при работе с монитором компьютера.

Наложение пульсаций. При оценке коэффициента пульсации яркости мониторов, необходимо помнить об эффекте наложения пульсаций от устройства отображения информации и пульсаций от источников искусственного освещения. Поскольку, свет от разных источников суммируется в каждой точке пространства и создает на поверхности экрана определённую освещенность, то от экрана монитора буде исходить суммарный световой поток (излучённый и отражённый) с пульсациями, частоты которых будут равны суммарной и разностной частотам пульсаций искусственного освещения и пульсациям от экрана монитора. Могут возникать, так называемые биения уровня яркости, выражающиеся в появлении низкочастотных пульсаций яркости монитора.

Эколайт-АП ", провести полный анализ регистрируемого светового потока по величине, уровню коэффициента пульсаций, форме пульсаций. Также есть возможность провести частотный анализ пульсаций светового потока и освещенности для выявления причин их возникновения. Примеры работы анализатора пульсаций приведены на Рис.2, 3, 4, 5, 6

У люксметра-пульсметра-яркомера "Эколайт" отдельно стоит отметить функцию "Измерение искусственной освещенности и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения" , учитывающую уровень естественного освещения и позволяющую оператору проводить измерения искусственной освещенности и ПРАВИЛЬНЫЙ (!!!) расчет коэффициента пульсации искусственной освещенности в светлое время суток.

ВСЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОВОЙ СРЕДЫ ◄

."◄

В связи с популяризацией светодиодных источников света у потенциальных покупателей возникают вопросы, связанные с качественными показателями изделия. К сожалению, в розничной торговле многие продавцы не могут дать полноценных ответов, руководствуясь исключительно данными с упаковки. Производителю, в свою очередь, выгодно указывать на упаковке к изделию только «маркетинговые» характеристики.

Значение такого технического параметра, как коэффициент пульсации, не принято приводить в описании. Многие китайские производители даже не нормируют его. Однако негативное влияние пульсирующего освещения доказано научно и нормативно закреплено российскими стандартами. Стоит ли делать акцент на этом физическом явлении при выборе светодиодных ламп? Какую опасность несёт повышенное мерцание для человека?

Определение и единица измерения

Коэффициент пульсации (Кп) является одной из характеристик, которая определяет качество искусственного освещения. Для расчета Кп производят замер уровня освещённости с фиксацией минимального, среднего и максимального значения. Затем данные подставляют в представленную ниже формулу. Коэффициент пульсации светодиодных ламп – безразмерная величина. Для удобства понимания полученный результат отображают в процентном эквиваленте. По данной формуле проводят расчёты, полученные на основании измерений гармонических колебаний. Драйверы светодиодных ламп являются источником негативных сигналов гармонической формы, что упрощает проведение замеров экспериментальным методом.

При наличии в источнике излучения импульсных помех применяют более сложные расчёты. Однако к электрическим схемам блоков питания LED-ламп это не имеет отношения.

Как проверить пульсацию?

Сразу следует отметить, что, во-первых, мерцание лампы возможно только при включении её к питающей сети переменного тока. При питании от аккумулятора или батареек работают светодиодные лампы без пульсаций (Кп=0%). Во-вторых, измерить пульсацию подручными средствами (видео или фотокамерой) невозможно. С их помощью можно лишь утолить своё любопытство и убедиться в наличии мерцания.

Согласно ГОСТ Р 54945–2012, пульсация светодиодных ламп должна измеряться специальными приборами с измерительными преобразователями излучения. В документе приводится ряд приборов, рекомендуемых для проведения измерений:

Многоканальный радиометр «Аргус»;
Пульсметр-люксметр «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ»/08;
Пульсметр-люксметр «ТКА-ПКМ»/08;
Люксметр-яркомер-пульсметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02».

Внешне эти измерительные приборы немного крупнее пульта дистанционного управления, оснащены фотодатчиками, дисплеем и кнопками управления. Как правило, прибор можно подключить к ПЭВМ, и с помощью прикладной программы организовать визуализацию и дополнительные вычисления.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

В России требования к качеству освещения регламентируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 устанавливает гигиенические требования к освещению в жилых и общественных зданиях. В жилых комнатах светодиодные лампы должны обеспечивать уровень освещённости не менее 150 Лк. Коэффициент пульсации при этом не нормируется. В общественных непроизводственных зданиях санитарные нормы устанавливают значение Кп в пределах 10-20%.

В своде правил СП 52.1333.2011 большое внимание уделяется нормам искусственного освещения всех типов сооружений, селитебных зон и производственных площадок. В нормативном документе отдельно оговорены требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени напряженности работы в нём приведены допустимые значения коэффициента пульсаций и освещенности.

Отрицательное воздействие

Видимые пульсации светового потока частотой до 80 Гц оказывают негативное влияние на мозг, раздражают нервную систему через органы зрения. В результате человек подсознательно вынужден бороться с дискомфортом, хочет быстрее покинуть зону воздействия мерцающего света. Освещение пульсирующим светом может привести и к реальным производственным травмам. Например, если скорость вращения циркулярной пилы совпадает по частоте светового потока светодиодной лампы, человеку может показаться, что станок не подвижен. Подобные ситуации являются серьезными причинами травматизма на производстве.
Мерцание в диапазоне 80–300 Гц не воспринимается напрямую человеческим глазом. Однако зрительные рецепторы детектируют данные колебания, которые провоцируют сбои в работе головного мозга. Действуя незаметно, они постепенно сдвигают гормональный фон, способствуют снижению работоспособности, ухудшают эмоциональное самочувствие. Как показали эксперименты – длительное нахождение в зоне пульсаций светового потока способствует возникновению и обострению хронических заболеваний нервной системы.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?

Во многие светодиодные лампы китайского происхождения устанавливают примитивный блок питания (БП), который назвать драйвером невозможно. Он состоит из RC-цепочки, диодного моста и фильтрующего конденсатора малой ёмкостью, не более 10 мкФ. Именно из-за отсутствия качественного сглаживающего фильтра постоянное напряжение на выходе пульсирует с частотой менее 300 Гц. Ниже представлена схема подобной лампы.
Улучшить качество выходного сигнала можно путём замены электролитического конденсатора на аналог большей ёмкости. В результате амплитуда переменной составляющей сигнала снизится в несколько раз. Однако это не всегда возможно, ввиду большого размера конденсатора необходимой емкости.

Основные требования к драйверу – обеспечение светодиодов лампы стабильным током и миниатюрные размеры, необходимые для размещения схемы внутри цоколя. Поэтому самым надёжным способом значительно снизить коэффициент пульсации, является замена некачественного блок питания на драйвер со встроенным ШИМ-регулятором.

Если по субъективным причинам не удаётся избавиться от вредного мерцания светодиодной лампы, то рекомендуется установить её в помещении с наименьшим количеством включений. Наметив очередную покупку светодиодной лампы, делайте выбор в пользу сертифицированной продукции известных брендов.

Читайте так же

Огромным множеством преимуществ обладают полупроводниковые источники освещения, которые пользуются большим спросом среди населения. Одно из достоинств — это низкий коэффициент пульсации, например, у светодиодных лампочек. Интересно, что формирование зрения бывает только при воздействии солнечных лучей и отсутствии сторонних факторов. Так как цивилизация развивается, человечеству понадобилось больше дополнительных источников освещения. По этой причине изобрели первые лампочки накаливания. Далее из-за прогресса стали выпускаться более современные источники света. Однако совсем недавно ученые, исследуя, обратили внимание на такое явление, как пульсация, которая плохо сказывается на организме человека. Из-за таких сведений в местах, где регулярно бывают люди, а также в детских учреждениях, запретили использовать некоторые виды лампочек. В этой статье мы расскажем, что собой представляет пульсация светодиодных ламп, почему она возникает и как исправить мерцание самостоятельно.

Причины возникновения мерцания

Практически все лампы формируют эффект мерцания. Для того, чтобы решить, как исправить эту проблему важно знать, почему пульсируют лампы. Дело в том, что частота мерцания или пульсации выше крайней частоты слияния мельканий, которые глаз человека не воспринимает напрямую как мерцающий световой поток. Несмотря на это, негативное воздействие сказывается на самочувствии человека и вызывает повышенную утомленность. Чем чаще происходит пульсация, тем большее влияние на организм: начинается головная боль, а также быстрая усталость, что приводит к рассеянности человека, и он не может сфокусировать внимание на работе.

Лампами накаливания образуется наиболее сильное мерцание. По причине того, что мерцание в полной мере зависит от самого источника питания, в светодиодных лампах решили эту проблему с помощью применения драйвера, благодаря которому напряжение проходит в виде постоянного тока. Все же не все изготовители стали использовать качественные драйверы, которые способны снизить уровень импульса до нужного значения. Поэтому изготовленный товар имеет низкую себестоимость и в то же время плохое качество.

Иногда бывает так, что при покупке, лампочка светит хорошо без мерцаний, однако со временем мерцание появляется. Это говорит о том, что качество данного продукта низкое. Поэтому при покупке необходимо обращать внимание, указан ли в технических характеристиках коэффициент пульсации. Соответственно такой осветительный прибор стоит дороже.

Подробности о коэффициенте пульсации

Главная причина мерцания заключается коэффициенте пульсации. Это безразмерная величина, которая выражается в процентах и отображает уровень колебаний освещенности при варьировании светового потока. Источник света является основой, которая подключается к переменному току.

Благодаря проведенным исследованиям выяснилось, что при 10% коэффициенте пульсации появляется стробоскопический эффект, а он представляет собой оптический обман зрения. Появляется он из-за неправильного восприятия предметов, которые находятся в движении. Существуют нормы допустимой величины коэффициента пульсации. Значение должно быть в рамках от 5% до 20% в зависимости от обстоятельств, при которых происходит зрительная работа.

В тех местах, где больше всего находятся люди, коэффициент не может превышать:

Дошкольные детские учреждения – 10%.
Места, где находятся компьютеры – 5%.
Образовательные учреждения – 10%.
Места, где осуществляются высокоточные работы – 10%.

Коэффициент пульсации может происходить и на производственных предприятиях, а также в складских ангарах, то есть в местах, где люди могут быть только какое-то время, и где исключена возможность возникновения стробоскопического эффекта. Однако первый фактор способен привести к опасной ситуации, например, вращение детали может совпадать с мерцанием лампы. В такой ситуации деталь будет казаться в неподвижном положении, а из-за этого может возникнуть опасная ситуация, которая приведет к производственному травматизму.

Такие нормы были установлены недавно, и только в последнее время стали усиленно контролировать их соблюдение. На большинстве предприятий, а также в учебных заведениях освещение не отвечает санитарным нормам. Поэтому в следствии проверок все стали улучшать качество освещения.

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.

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

Так, как при постоянном токе коэффициент нулевой, а соответственно мерцание отсутствует полностью, то измерение следует проводить при переменном токе.
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:

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.

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.
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:

Способы устранения мерцания

Следует знать, как избавиться от мерцания светодиодных ламп. Необходимо устранить старый конденсатор на другой с большей емкостью. Однако подобрать конденсатор нужно и по габаритам, и по рабочему напряжению старого устройства. Конечно нужно знать, как устранить пульсацию, ведь в плате необходимо найти сам конденсатор, и уметь припаять новый. Все же этот вариант не всегда позволит полностью убрать проблему, однако нужно пробовать различные способы борьбы с ним.

Сегодня мы рассмотрим тему пульсации освещения и нормированный параметр освещенности.

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.

Освещенность помещений: в чем измеряется?

Номинальная освещенность помещения в численном выражении – это световой поток, который опускается на плоскость под углом 90 градусов из расчета на одну единицу площади.

Если же падение света происходит под острым углом, то параметр освещенности изменится.

Полученный показатель будет уменьшаться прямо пропорционально упомянутому выше углу.

Единица измерения уровня освещенности — люксы. При этом один люкс равен одной единице светового потока (люмена) на квадратный метр.

Если рассматривать физическую единичную систему, то единица измерения освещенности — фоты. При этом 1 фот = 10 000 люксов.

Параметр освещенности будет меняться пропорционально силе света, исходящей от самого источника. Чем дальше находится освещаемый предмет, тем ниже его освещенность.

К примеру, в США и Англии единица освещенности другая. Там принято использовать «фут-канделу». Этот параметр отображает, что сила света, которая равна одной канделе, освещает предмет на расстоянии один фут от источника света.

В теории применяется еще несколько видов единиц измерений, но, как правило, они устарели, не признаются международной системой или представляют собой обычные производные от основного параметра (люкса).

Измерение освещенности помещения: основные методы и приборы

Чтобы определить уровень освещенности, можно использовать один из перечисленных ниже приборов — флэшметр, экспозиметр и экспонометр, люксметр или фотометр.

Главный прибор из данной группы, способный выдать параметр реальной освещенности (естественной или искусственной) — люксметр.

Они бывают аналоговые и электронные. Аналоговые приборы уже не выпускаются, остались только раритеты.

Его можно применять для решения следующих задач:

измерения уровня освещения при аттестации (проверке) рабочих мест;
снятия показателей освещенности и их сравнение с расчетными параметрами при выполнении работ по монтажу элементов освещения;
контроль соответствия уровня освещенности в тех или иных помещениях действующим нормам;
анализ параметров освещенности на соответствие расчетным параметрам в период проведения работ по монтажу осветительных элементов.

Сам люксметра работает на простом принципе. Внутри устройства встроен фотоэлемент. Когда на него направляется световой поток, внутри полупроводникового элемента освобождается мощный поток электронов.

Результатом является появление электрического тока. Величина последнего пропорциональна силе света, который освещает фотоэлемент устройства.

Как правило, именно этот параметр и отражен на приборной шкале.

В зависимости от типа фиксации контролирующего элемента (датчика) люксметр бывает двух видов:

жесткая фиксация датчика (выполняется в форме цельного устройства, моноблока);
с датчиком выносного типа, который подключается при помощи гибкого кабеля.

Для проведения простых измерений достаточно самого простого устройства — люксметра в форме моноблока, без дополнительных опций.

Если же требуется уточнение большего числа параметров при проведении профессиональных исследований, то лучше применять более сложные устройства — с опцией вычисления среднего параметра и встроенной памятью.

Большой плюс — применение в люксметре специальных светофильтров. С их помощью можно более точно вычислить параметр силы света, исходящий от осветительных приборов с различными оттенками цвета.

Кроме этого, устройства с выносным датчиком показывают большую точность измерений, ведь на них меньше действуют внешние факторы.

В свою очередь, наличие ЖК-дисплея на современных моделях существенно упрощает процесс снятия показаний с устройства.

Такие приборы, как эскпозиметры и экспонометры применяются в фототехнике.

Их задача — фиксация параметров освещенности экспозиции и яркости. Зная величину этих показателей, фотограф может добиться идеального качества фото.

В свою очередь, экспонометры выпускаются двух видов. Они бывают внешними и внутренними.

Задача флэшметра — измерение уровня освещенности в процессе фотографирования. В качестве вспомогательных элементов применяются осветительные устройства импульсного типа.

В новых фотоаппаратах флэшметр уже встроен. Его задача — регулирование мощности фотовспышки в зависимости от уровня освещения.

В профессиональных студиях, как правило, используются флэшметры выносного типа. Их особенность — наличие точной системы индикации, способной фиксировать не только падающие, но и отраженные лучи света.

Мультиметр (фотометр) — прогрессивный и более современный тип флэшметра. Его плюс — способность сочетания функций упомянутого нами прибора и экспонометра.

Коэффициент пульсации освещенности: сущность и нормы

Не секрет, что все осветительные приборы излучают неравномерный световой поток, имеющий различное число колебаний. Этот эффект скрыт от глаз, но его действие на здоровье человека весьма существенно.

При этом опасность света как раз и заключается в том, что его нельзя распознать, но результатом действия может стать расстройство сна, слабость, депрессия, сбои в работе сердца, дискомфорт и так далее.

Коэффициент пульсации освещения — параметр, который отражает силу изменения светового потока, направляемого на единицу поверхности в определенный временной промежуток.

Расчет коэффициента производится по простой формуле — максимальный параметр освещенности в определенный промежуток времени «минус» минимальный показатель за тот же промежуток времени.

Полученное число необходимо поделить на средний параметр освещенности и умножить на 100%.

Стоит учесть, что существующими санитарными правилами установлен верхний лимит на параметр коэффициента пульсации.

В месте организации рабочего места он не должен быть выше 20%. При этом чем ответственней вид деятельности у работника, тем ниже должен быть этот параметр.

Так, для офисных помещений и административных зданий, где подразумевается напряженный зрительный труд, коэффициент пульсации не должен быть больше 5%.

При этом в учет берется световой поток с пульсаций до 300 Гц, ведь более высокий параметр частоты просто не воспринимается организмом человека и не может оказывать на него какое-либо влияние.

Коэффициент пульсации: особенности измерения

Чтобы определить частоту пульсации освещения, можно воспользоваться простым и эффективным прибором — измерителем освещенности, пульсации и яркости.

Его функциональность позволяет определить:

уровень яркости мониторов и приборов искусственного освещения;
уровень освещенности комнаты;
пульсации освещенности всех видов мониторов;
пульсации волн света, появляющихся при мерцании разных светильников.

Принцип действия основной группы устройств (пульсметра, яркометра и люксметра) — контроль уровня света посредством фотодатчика, после чего происходит преобразование сигнала и результат можно увидеть на ЖК-дисплее.

Люксметр-Пульсметр-Яркомер Эколайт-02 .

Чтобы определить коэффициент пульсации, можно пойти двумя путями — провести самостоятельный анализ или воспользоваться компьютерной программой.

Самые популярные устройства для вычисления пульсаций — «Эколайт — 01 (02)» и «Люпин». Если необходимо анализировать данные на компьютере, то можно использовать специальный софт — «Эколайт-АП».

Главное отличие устройств для измерения пульсаций — качество фотоэлементов, вид источников питания (аккумуляторов) и уровень чувствительности.

Максимальный коэффициент пульсации имеют светодиодные лампы (иногда этот параметр может достигать 100%). Лампы накаливания и люминесцентные лампы имеют меньший коэффициент пульсации.

К примеру, у первых коэффициент пульсации не больше 25%. При этом качество и цена источника света не важны, ведь даже дорогостоящие лампы могут иметь высокий коэффициент пульсации.

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.

Как снизить пульсацию освещения?

В последние годы все большее значение отдается контролю пульсации, исходящей от источников освещений.

При завышении этих параметров принимаются все меры для их нормализации (снижения).

Реализуется это одним из следующих методов:

Использованием осветительных устройств, работающих от переменного тока (частота должна быть больше 400 Гц).
Монтажом в светильник компенсирующего устройства ПРА, а также подключением ламп со сдвигами. Для первой лампы характерен отстающий ток, а для второй — опережающий.
Установка простых светильников на разные фазы (потребуется трехфазная сеть).
Применение светильников с ЭПРА.

Выбор одного из вариантов, с помощью которого можно добиться оптимального параметра коэффициента пульсаций, зависит от условий реализации для каждого из конкретных случаев.

Есть помещения, где светильники подключены лишь к одной из фаз, что делает монтаж к различным фазам весьма сложной задачей.

Удобнее всего — купить специальные светильники с ЭПРА. Их преимущество — соответствие всем санитарным нормам. При этом можно отдельно смонтировать ЭПРА в уже готовые устройства.

Коэффициент пульсации и нормы освещенности: основные документы

Главный документ, в котором прописаны все требования в отношении коэффициентов пульсаций и норм освещенности — Свод правил СП (выпущен под номером 52.13330.2011 ).

Он был выпущен в 2011 году и представляет собой СНИП 23-05-95 , где прописаны ключевые требования законов страны в отношении международных нормативов, энергетической эффективности и техники безопасности.

В Своде правиле есть наиболее важные требования к коэффициенту пульсации и освещенности в различных типах помещений — жилых, промышленного типа и общественных.

Контроль освещенности и уровень пульсаций искусственного освещения необходим не только для формального прохождения аттестации рабочего места или же плановой проверки со стороны санэпидстанции.

Это важно для здоровья человека, ведь отклонение от действующих показателей может привести к нарушениям самочувствия всех сотрудников, которые находятся в помещении.

Как следствие, снизится работоспособность, уменьшится рентабельность компании и упадет прибыль.

Не меньшее действие оказывает и свет в жилых помещениях. Та же пульсация не видна глазу, но может постепенно воздействовать на здоровье людей.

Вот почему так важен ответственный подход к выбору компьютерной техники и осветительных устройств.

Соблюдение норм — шанс избежать негативных последствий, защитить своих сотрудников и себя лично. Также использование позволит регулировать уровень освещенности в отдельных зонах помещений.