На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света-это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях -процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока -подробнее в нашей статье.
В двух словах
Пульсация светового потока = эффект мерцания.
Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться
Подробнее о коэффициенте пульсации
Пульсация светового потока-это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом. Характеризуется данный эффект специальным параметром-коэффициентом пульсации.
Для тех, кто любит формулы и ГОСТы
Коэффициент пульсации -это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.
В России ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует. Основные ограничения, существующие в России:
- Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.
Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) – 5%.
В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.
Предыстория появления эффекта
Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении. Для подключения в цепях переменного напряжения (бытовой сети) и управления их яркостью мы, как специалисты-светотехники, вынуждены применять специальные пускорегулирующие устройства-LED-драйверы и диммеры с широтно-импульсной модуляцией-ШИМ (о ней читайте в нашей следующей статье).
И здесь все просто-колебания тока на выходе таких устройств порождает колебания светового потока LED, именно поэтому применение пускорегулирующей аппаратуры в системах освещения порождают подобный специфический эффект.
В этом плане обычная лампа накаливания подвержена тем же самым воздействиям со стороны питающей сети. Однако, она более инертна по своим характеристикам, поэтому мерцания частотой в 50 Гц фактически отсутствуют.
Теперь немного о том, как пульсация света может влиять на самочувствие человека и чем она опасна.
О пороге восприятия частоты пульсаций света и их влияние на человека
В большинстве случаев человеческий глаз не фиксирует пульсацию источника искусственного света, поскольку существует определенный порог восприятия, связанный с особенностями нашего зрения и частотой самих пульсаций.
Многократными исследованиями доказано, что критическая частота восприятия пульсаций-300 Гц, при достижении этого значения человеческий мозг перестает воспринимать их как таковые. При частоте до 120 Гц мозг на подсознательном уровне воспринимает пульсацию как некий “месседж” и пытается его обработать. Считается, что таким образом, человек воспринимает до 4 частот мерцаний от различных источников света, что в значительной степени повышает “загруженность” его центрального вычислителя-головного мозга.
Можно выделить два вида влияний пульсации светового потока на человека: краткосрочные и долгосрочные, см. таблицу 1.
Таблица 1
Влияние пульсаций на человека
|
Краткосрочное влияние |
Долгосрочное влияние |
|
усталость органов зрения снижение внимания утомляемость организма замедление активности мозга тошнота и нарушение пищеварения нарушение циркадных ритмов |
депрессия бессонница патология сердечно-сосудистой системы патология органов зрения патология ЖКТ эректильная дисфункция расстройство НС |
Стробоскопический эффект - положительные и отрицательные стороны
Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных объектах, где присутствуют быстро движущиеся открытые механизмы и детали машин. Частота их вращения может совпасть с частотой мерцания света и может показаться, что механизм неподвижен, что зачастую является причиной серьезных травм и повреждений, см.рисунок ниже
Эффект мерцания источника света может быть зафиксирован при фото- и видеосъемке на коротких выдержках-тот эффект, о котором было рассказано в самом начале статьи. Данный неприятный момент может испортить не только несколько фотографий, но и испортить имидж студий и съемочных павильонов.
Световое оборудование для клубов и концертных площадок
Лазерные и диодные стробоскопы-это одни из самых распространенных световых девайсов, которые любят применять в клубах и на дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект повышает настроение посетителям и является абсолютно безвредным для человека.
В заключение от Aledo
В последнее время нам все чаще приходится слышать о том, что на рынке появляются светильники с коэффициентом пульсации 1-2%-это результат борьбы производителей LED за конкурентные преимущества, о которых мы писали в самом начале статьи.
Наша позиция в этом вопросе такова: коэффициент пульсации источника света 20%-это абсолютно нормальное и допустимое значение, обозначенное в ГОСТе и СанПиНе. Конечно, существуют условия труда и быта человека, где необходимо максимальное снижение Kп (до 5% и ниже), но это весьма частные и редкие случаи. Мы всегда стараемся анализировать проект, исходим из реальных потребностей наших клиентов и предлагаем наиболее рациональные варианты для систем освещения.
Кстати, в шоуруме kaledoscop есть специальный прибор, который мы используем для тестирования наших решений и поставляемого оборудования,-пульсометр. Приезжайте к нам в гости, за чашкой кофе или чая, мы сможем показать на деле, что такое пульсация светового потока и какие решения существуют в России и мире для снижения подобного эффекта.
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.
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.
Сразу перейдем к данным статистики по характеристикам коэффициента пульсации всем известным лампам:
- Светодиодная лампа: 0,5 - 30%
- Лампа накаливания или галогенная лампа: 7%
- Индукционная лампа: 1 - 5 %
- Газоразрядная лампа с ПРА: 30 - 45%
- Газоразрядная лампа с ЭПРА: 5 - 35%
Аннотация
При выборе источника света уделяйте серьезное внимание такой характеристике как коэффициент пульсации светового потока. Неграмотный выбор освещения может сильно повлиять на здоровье, повышенную утомляемость, и даже привести к серьезным травмам.
Основные причины формирования пульсации светового потока разнообразных источников света:
Светодиодная лампа.
Не всем известно, что для работы светодиодов требуется постоянное низкое напряжение, Для получения этих характеристик применяют блок питания или драйвер, который понижает напряжение сети и стабилизирует по току. Световое излучение в светодиоде образуется при прохождении электрического тока через p-n переход (границу полупроводникового и проводящего материала) и рекомбинации.
В процессе работы (от включения до стабильного состояния) происходит изменение собственного сопротивления, которое связано от собственного незначительного нагрева. В результате чего вольт амперные характеристики динамически меняются. Некачественный блок питания не обеспечивает стабилизацию и приводит к деградации светодиода. Пульсация плохо стабилизированного напряжения блока питания напрямую отражается на световом потоке светодиода. В результате этого и возникают пульсации светового потока, которые могут составлять до 30%. При использовании качественных электронных элементов и правильной электрической схемы драйвера, достигается низкий коэффициент пульсации светового излучения светодиода от 0.5 до 5%.
Лампа накаливания и галогенные лампы.
Питание от переменного напряжения 220 вольт с частотой 50Гц Переменный напряжение за один период частоты имеет положительную и отрицательную амплитуду, поэтому лампа накаливания должна бы пульсировать 100 раз в секунду. Так как в лампе накаливания спираль выполнена из металла вольфрама, нихрома и т.д. при прохождении электрического тока нагревается и испускает световой поток - энергетически идет перераспределение и преобразование световой и тепловой энергии. Данные связь световой и тепловой энергии взаимосвязаны между собой и обладают большой инерционностью перехода в единицу времени. В следствие с этим, пульсация света мала, и находятся в пределах 7%.
Индукционная лампа.
У индукционной лампы принцип работы основан на газовом разряде и электромагнитной индукции. Электронный пускатель - балласт формирует высокочастотный ток, который протекает по катушке на магнитном сердечнике. Индукционная катушка в высокочастотном электромагнитном поле создает газовый разряд, в результате чего ультрафиолетовый спектр излучения вызывает свечение люминофора. За счет этого достигается низкий коэффициент пульсации светового излучения (1 - 5%).
Газоразрядная лампа с ПРА
К ним относятся металлогалогенные, натриевые, люминесцентные, неоновые и ксеноновые лампы. Для работы этих лампы требуется использование пускорегулирующего аппарата (ПРА). При подаче напряжения на осветительный элемент, система ПРА формирует импульс высокого напряжения (Кв), в результате чего в лампе формируется дуга - система запуска. Последствием «зажигания лампы» выдача высокого напряжения импульса прекращается, возникает ультрафиолетовое излучение в результате электрического разряда. Под воздействием ультрафиолетового спектра излучения, видимый свет излучается люминофором, который покрыт на внутренней стороне колбы лампы. Питания в рабочем режиме лампы, также происходит от 220 вольт переменным напряжением и частотой 50 Гц частоты. Однако, при переходном этапе в паузах, при сетевом напряжении через ноль от положительной амплитуды к отрицательной и наоборот - происходит деонизация газа. Пульсации с коэффициентом светового потока данных ламп достигает 45%.
Газоразрядная лампа с ЭПРА.
Немного по-другому обстоят дела с использованием ЭПРА - электронным ПРА. В системе ЭПРА инвертор напряжения работает на высокой частоте до 40кГц, тем самым обеспечивает лампе низкую пульсацию светового потока до 5%. Из-за технологических особенностей в лампе высокого давления применение высокочастотных характеристик невозможно, что также приводит к снижению пульсации светового потока.
Смотрите видео на каналах:
Количественной характеристикой пульсации служит коэффициент пульсации (К П, %) , равный отношению половины разности максимальной и минимальной освещенности за период в люксах к средней освещённости за тот же период.
Согласно российским нормам, коэффициент пульсации на рабочей поверхности рабочего места не должен превышать 10-20% (в зависимости от специфики помещения и точности производимых работ), а в помещениях с компьютерами - 5%.
Но, по последним данным, для полного отсутствия вредных воздействий на человека, пульсации не должны быть более 4-5% при частоте до 300 Гц , потому что, согласно ГОСТ Р 54945-2012, частота пульсации свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.
Пульсации, глубиной 20%, вызывают такой же уровень расстройств нормальной активности мозга, как и пульсации с глубиной 100%. Человек ощущает необъяснимый дискомфорт, переутомление, головокружение. Высокочастотные пульсации света влияют на гормональный фон человека, суточные биоритмы и связанные с ними работоспособность, утомляемость, эмоциональное самочувствие. Систематическое воздействие может послужить косвенной причиной постоянного подавленного состояния, бессонницы, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Выявлено также неблагоприятное влияние колебаний света на фоторецепторные элементы сетчатки. Отрицательное действие пульсации освещения обусловлено изменением основной ритмической активности нервных элементов мозга, перестраивающих присущую им частоту этой активности в соответствии с частотой световых пульсаций. При действии ритмических световых раздражений наблюдается изменение частотного спектра электроэнцефалограммы (ЭЭГ), заключающееся в резком усилении амплитуды навязываемой частоты и в снижении амплитуд всех других частот, особенно частот так называемого альфа-ритма (9-12 Гц), которые в обычной ЭЭГ наиболее выражены.
Существует несколько способов измерения коэффициента пульсации освещённости.
Можно использовать прибор или приложения для смартфона: Flicker Tester , LED Flicker Finder , Flicker&Lux meter . Работоспособность приложений не проверялась, но, предположительно, первое должно работать лучше за счёт использования камеры, а 2 других хуже, потому что скорости работы датчика освещённости обычно не хватает.
1. Измерение коэффициента пульсации фотодиодом с подключением его в микрофонный вход компьютера.
Для этого нам потребуется любой фотодиод, аудиокабель, например от наушников, и программа виртуальный осциллограф на компьютере, вот она: VISUAL ANALYSER 2014 . Если в браузерах Internet Explorer и Microsoft Edge фильтр SmartScreen блокирует закачку, то можно использовать другой браузер или скачать программу с официального сайта .
К одному каналу кабеля подсоединяем фотодиод.
Плюс фотодиода к минусу кабеля (к общему проводу, экрану), минус фотодиода к плюсу кабеля (к сигнальному проводу).
Втыкаем кабель в микрофонный вход компьютера, запускаем программу, нажимаем в ней кнопку On. Ставим галочку рядом с Values. Для калибровки необходимо включить лампу накаливания 60 Вт (К П на разных сайтах от 11% до 18%, в примере используется 11%) , регулируя уровень входного сигнала микрофона и расстояние, добейтесь, чтобы при максимальной амплитуде значение Peak to peak (%fs) стало 11 (дальнейшее приближение лампы к фотодиоду не должно увеличивать это значение!), как на скриншоте:
Этот пункт Peak to peak (%fs) теперь будет показывать примерный коэффициент пульсации в цифровом виде и для всех других ламп (менять уровень микрофона больше не требуется). Для дальнейших измерений достаточно плавно приближать лампу к фотодиоду (амплитуда графика будет плавно увеличиваться), как только она начнёт уменьшаться, стоит остановиться - это и будет нужное значение, т.е. следует делать всё также, как и в процессе калибровки, но без изменения уровня входного сигнала микрофона.
Если осциллограф никак не реагирует на лампу , то нужно включить в программе другой канал, либо присоединить фотодиод к другому каналу на аудиокабеле.
Для определения частоты подсветки жидкокристаллических мониторов чувствительности некоторых фотодиодов может быть недостаточно, в этом случае нужно использовать солнечную батарею или другой фотодиод.
Для смартфона есть приложение Spectrum Analyzer ,похожее на описанное выше, но без числовых значений и калибровки, потому что на смартфоне не получится настроить уровень микрофона. Для работы нужно использовать 4-х контактный mini-jack 3,5 мм. Фотодиод или солнечная батарея подключается вместо микрофона проводной гарнитуры к двум выводам разъёма. Полярность зависит от марки смартфона. Может потребоваться первоначальное подключение фотодиода к проводу с неправильной полярностью, чтобы смартфон распознал подключение микрофона, после этого полярность нужно изменить для лучшей чувствительности, не вытаскивая штекер из смартфона. После запуска приложения нужно нажимать "минус" под верхним графиком 7 раз, пока крайние значения не станут равны 30000.
На левом скриншоте коэффициент пульсации 1%, на правом - 17%.
Ориентироваться следует по амплитуде верхнего графика. Чем больше амплитуда, тем выше коэффициент пульсации лампы.
Дальнейшее приближение фотодиода к лампе обязательно должно уменьшать амплитуду . Если этого не происходит, то сравнить лампы не получится, нужно взять более мощный фотодиод.
2. Измерение коэффициента пульсации с помощью фотодиода, резистора, с подключением в линейный вход компьютера.
З. Оценка коэффициента пульсаций, используя фотоаппарат.
Можно визуально определить наличие пульсаций, а при некотором опыте отличить лампу с большим коэффициентом пульсации от лампы с меньшим. Рекомендуется использовать телефон или смартфон. Некоторые камеры имеют встроенное подавление пульсаций, поэтому, если устройство не показывает мерцание лампы накаливания 75 Вт и мощнее, то нужно использовать другое. Камеру нужно подносить как можно ближе к лампе, чтобы она заняла весь экран. Может потребоваться нажатие кнопки автофокуса или изменение настроек. Ниже 2 видео пульсаций, сделанные смартфоном HTC Desire S:
Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!
Эта 300 Вт лампа обладает наименьшим коэффициентом пульсации среди ламп накаливания меньших её по мощности - 4,5%, кроме ламп с толстой нитью, у которых К П ещё меньше. Вот так выглядит её график в виртуальном осциллографе:
4. Прослушивание пульсаций через наушники.
Для этого нужно подключить фотодиод или солнечную батарею к наушникам. Поднести фотодиод вплотную к лампе, солнечную батарею можно держать на расстоянии нескольких сантиметров от источника света, в зависимости от её мощности и лампы. При наличии пульсаций, в наушниках будет слышен примерно такой . Фотодиод будет создавать тихое гудение, особенно от ламп накаливания, поэтому рекомендую использовать . Он поможет избежать ошибок и позволит слышать пульсации света на значительном расстоянии.
5. Измерение коэффициента пульсаций с помощью мультиметра.
Подходит только мультиметр с возможностью измерения напряжения переменного тока в милливольтах . Ещё нужен фотодиод или солнечная батарея с резистором, как во втором способе. При одинаковом расстоянии между лампой и фотодиодом, нужно замерить переменное (U пер.) и постоянное (U пост.) напряжение на фотодиоде. В помещении должен быть свет только от измеряемой лампы. Для измерения переменного напряжения, в некоторых случаях, последовательно с мультиметром придётся подключать разделительный металлоплёночный конденсатор. В моём мультиметре конденсатор нужен только при измерении мВ с точностью до сотых при некоторых напряжениях. Формула: (U пер. *√2*2*100)/(U пост. *2). Пример: (0,00161В* √2*2*100)/(0,00609В*2)=37,387%. Слишком близкое приближение лампы к фотоэлементу и слишком большое расстояние от слабой лампы до фотоэлемента искажают значения .
6. По фотографиям с помощью Photoshop.
7. "Карандашный" тест.
Наиболее простой способ, показывающий наличие пульсаций от источника света. Можно использовать светлый карандаш или любой другой похожий предмет, а также хорошо подходят блестящие металлические стержни. При свете лампы необходимо быстро двигать его полукругом в двух пальцах, чтобы размытый след карандаша по форме напоминал веер.
При сильных пульсациях в "веере" будут заметны несколько карандашей. Чем сильнее коэффициент пульсации, тем более чётко будут различимы контуры карандашей. На фото Кп 37%, поэтому видны полосы, очертания очень размыты. Если свет не пульсирует, или мерцание небольшое, полос и контуров быть не должно. Способ не самый точный, поэтому, по возможности, рекомендую проверять его предыдущими.
Округлённые значения коэффициента пульсации некоторых ламп, измеренных вторым способом.
Лампа накаливания 15 Вт - 17%
Лампа накаливания 25 Вт - 12%
Лампа накаливания 6 В 30 Вт - 3%
Лампа накаливания 60 Вт - 11%
Лампа накаливания 75 Вт - 9%
Лампа накаливания 95 Вт - 8%
Лампа накаливания 200 Вт - 6%
Компактная люминесцентная лампа Philips 14 Вт - 11%
Светодиодная лампа IKEA Ледаре 10 Вт 600 лм матовая - 25%
Лампа Osram 11 Вт с дросселем - 41%
Светодиодная лампа FlexLED 8,5 Вт - 55%. Добавление 10 мкФ к 6,8 мкФ снизило пульсации до 37%, а ещё 33 мкФ уменьшило до 18%.
Светодиодная лампа Navigator 94 146 NLL-G105-18-230-2.7K-E27 18 Вт - 1%
Жду всех на каналах:
Новые статьи добавлены на второй сайт, на который можно перейти через кнопку "Спектроскопия" в меню сайта!