Коэффициент пульсации светодиодных ламп: нормы мерцания светового потока, как проверить и устранить

Обновлено: 18.05.2024

Если световой поток исходит от источника, подключенного к импульсному или переменному напряжению, возникает мерцание. Зрительно глаза человек различают пульсации в пределах 35-60 Гц. Источники на основе диодов приобретают все большую популярность, потенциальных покупателей интересуют величина коэффициента пульсации светодиодных ламп. Продавцы в большинстве случаев знают только показатели, которые указываются производителем на упаковке. Чаще всего это маркетинговые характеристики, выгодные изготовителю. Многие поставщики из Китая этому параметру не придают значения и не нормируют его. В России коэффициент пульсации нормирован, нормы закреплены законодательством.

Определение и единица измерения

Коэффициентом пульсации (Кп) называется показатель для определения качества потока света осветительных приборов для помещений. Это частота мерцания света при питании источника переменным током.

Внимание! Пульсация приборов, запитанных от сети 50 Гц, составляет 100 Гц.

Коэффициент выше 30% в приборах с газоразрядными источниками, подключенных к однофазному току через электромагнитную пускорегулирующую аппаратуру.

У лампы накаливания, подключенной к одной фазе, Кп может достигать 15%.

В светодиодных лампах этот показатель полностью зависит от схемы драйвера. Если на его выходе прямой ток с промышленной частотой, коэффициент пульсации достигает 30%. Значение возрастает, если к осветительному прибору подключается диммер ШИМ с частотой ниже 300 Гц.

Расчеты коэффициента пульсации проводятся на основе измерений прибором, который называется пульсометром. Фиксируются максимальные, средние и минимальные показатели и вставляются в формулу:

Получается величина коэффициента пульсации на одну единицу освещаемой поверхности.

Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:

Важно! При таком расчета максимальная величина коэффициента пульсаций 100% (если используется первая формула, значение может быть больше 100%).

ГОСТ Р 54945-2012 рекомендует другую формулу:

Это значит, что использование формулы (2) допускается только в том случае, если колебания гармонические (источник подлючен прямо к сети или через ЭМПРА). Если световой поток импульсивный, обязательно применение формулы (3). При наличии в схеме драйвера, диммера или ЭПРА, пульсация рассчитывает по формуле (3).

Внимание! Коэффициент пульсации является безмерной величиной, для удобства отображается в процентах. Для проведения расчетов требуются точные измерения.

Допустимые нормы пульсации

Во второй половине 20-го века были определены нормы коэффициента пульсации в 10,15 и 20% в зависимости от того, какая работа выполняется в помещении. Значение 10% выбиралось, базируясь на возможности обеспечить этот уровень. 20% выбиралось с учетом стробоскопического эффекта при превышении этого значения. Для помещений с дисплеями показатель снижается до 5%. Ограничений не существует, если люди в каком-то помещении пребывают периодически.

Нормы коэффициента пульсации в России определены законодательно:

в СНиП 23-05-95 - значение для рабочей поверхности 10-20%, если пульсации с частотой до 300 Гц;
в ГОСТ 17677-82 - значения для люминесцентных ламп с пускорегулирующими аппаратами с частотой от 400 Гц;
в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 - требования к пульсации потока света в помещениях с ЭВМ.

Внимание! В ГОСТ Р 54945-2012 определено, что учитываются показатели пульсации ниже 300 Гц (более высокие значения не влияют на глаза и мозг).

Для измерения пульсации этот ГОСТ рекомендует использовать только отдельные модели люксметров-пульсметров. Указанные приборы должны быть оснащены хорошо сформированной частотной характеристикой и измерять значения пульсирующего света с частотой до 300 Гц. Обязательно наличие цифровой обработки показателей света.

Как проверить пульсацию

«На глаз» уровень мерцания определить невозможно. Необходимо знать, что эта проблема актуальна для осветительных приборов, питающихся от источника переменного тока. Если светодиодная лампочка подключена к батарейке или аккумулятору, Кп=0%. Фото- и видеокамеры позволяют определить только наличие пульсации, точные параметры определить невозможно.

Для точной проверки требуется многоканальный пульсметр-люксметр. Внешне он напоминает пульт дистанционного управления, оснащен кнопками для управления, фотодатчиком и дисплеем. Очень высокий уровень мерцаний определяется боковым зрением - если быстро перевести взгляд, возникает стробоскопический эффект (предметы «распадаются).

Дома наличие мерцания можно проверить мобильным телефоном или карандашом. Телефон держится на расстоянии метра от лампочки, появление темных полос говорит о том, что поток света пульсирует. Если быстро махать перед светильником карандашом, о пульсации свидетельствует «распадание» следа.

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.

Внимание! Частоту пульсации выше 300 Гц глаза не воспринимают, поэтому отрицательного воздействия нет.

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.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе

Светодиодные светильники могут мерцать как в выключенном, так и во включенном состоянии.

Причин всего три:

неисправная электропроводка;
неправильная настройка выключателя с подсветкой;
упрощенная схема драйвера.

На диоды отрицательно влияет старая проводка из алюминия, если провода подключены неверно или состарился материал изоляции. При вкручивании лампочки накаливания светодиодной с цоколем на блоке питания постоянно присутствует фаза. Из-за высокой чувствительности драйвера на него поступает ток, который через старую изоляцию утекает на землю. Поэтому на светодиодную лампу поступает небольшой ток, которого достаточно для зарядки конденсатора. Накопленный потенциал периодически подается на лампу.

Если после прозвона цепи оказывается, что провода и выключатель подключены правильно, единственное верное решение - замена алюминиевой проводки на медную.

Внимание! Если в доме или квартире к электросети подключены мощные электроприборы (теплые полы, электроплита, бойлер, отопительный котел), в проводке создается магнитное поле. При расположении проводов для освещения поблизости появляется наведенное напряжение, вызывающее мерцание.

Если после замены лампы не меняется выключатель с подсветкой, проходящие через нее токи накапливаются в драйвере, заряжая конденсатор. При разрядке ток из него поступает на светодиодную лампу. Чтобы устранить неполадку, следует убрать или усовершенствовать подсветку. При выборе второго варианта необходимо между нулевым и фазным проводом установить конденсатор или резистор.

Важно! Если в светильнике несколько светодиодных лампочек, в один патрон нужно вкрутить лампу накаливания, которая будет выполнять роль шунта.

Если у светодиодной лампы некачественный драйвер, он не может обеспечить стабильный ток на p-n переходе. Дешевые блоки делят напряжение по синусоиде и сглаживает пульсации. Они состоят из пленочного и электролитического конденсатора, резисторов, включенных в схему параллельно, и диодного моста. В результате выдается нестабильный ток, мерцание светодиода вызывают его колебания.

Единственное решение - поменять электролитический конденсатор на элемент с более высоким сопротивлением. Но чаще всего он не подходит по размерам. Кроме того, необходимо вынуть из светодиодной лампы плату, найти конденсатор, уметь выпаять его и припаять другой.

Внимание! Единственное правильное решение - заменить драйвер или купить более качественную лампочку.

В местностях, где для подачи электроэнергии поставщик используется устаревшее трансформаторное оборудование, напряжение на линии снижается. Это отрицательно влияет на работу светодиодных ламп. Проблему решает стабилизатор тока.

Чтобы не портить здоровье миганием светодиодных светильников, нужно покупать сертифицированные лампы производителей, соблюдающих все стандарты и нормы. На рынке много некачественных контрафактных диодов и светильников с коэффициентом пульсации выше нормативного, поэтому при покупке нужно требовать техническую документацию и сертификат качества для каждой лампочки.

Следует учесть так же такой фактор, как диммирование. С этим оборудованием способны работать не все светодиодные лампы, поэтому при выборе необходимо тщательно изучить определенные производителем характеристики.

Если мерцающую светодиодную лампу не хочется выбрасывать, ее можно использовать в помещениях, в которых светом пользуются редко (подвалах, кладовках).

С каждым годов объем несертифицированных светодиодных лампочек уменьшается. Почти все изделия с цоколями E27 не мерцают. Пульсация источников с цоколями E14 встречается чаще (в основном «шарики и филаменты). 50% изделий с цоколем G9 мерцают, коэффициент может достигать 100%. Причина - почти невозможно в столь маленьком цоколе поместить качественный драйвер.

Сегодня наиболее популярными среди потребителей являются светодиодные лампы, которые доказали свое превосходство над другими источниками света благодаря долгому сроку службы и энергоэффективности. Но не только такими положительными характеристиками обладают светодиодные источники света. Другим достоинством является низкий коэффициент пульсации. Не так давно ученые выяснили, что пульсирование светового потока негативно сказывается как на зрении человека, так и на общем психологическом состоянии. Именно поэтому производители источников света стремятся снизить коэффициент пульсации. Стоит отметить, что избавиться от мерцания светодиодной лампы Вы можете и самостоятельно, обладая знаниями о самом явлении пульсации и способах ее устранения.

Из-за чего возникает пульсация led-ламп?

Большая часть существующих на сегодняшний день источников света характеризуется наличием мерцания. Для решения данной проблемы очень важно обладать достаточными знаниями о природе пульсаций. Главное негативное воздействие мерцаний - быстрая утомляемость человека. Не всегда пульсация света может быть замечена человеческим зрением, поскольку ее частота превышает границу частот слияния мельканий света.

От частоты пульсаций напрямую зависит самочувствие человека, которое сопровождается головными болями, вялостью, усталостью, рассеянностью и невозможностью сосредоточиться на работе.

Устаревшие лампочки накаливания создают самые сильные и частые пульсации светового потока. Следовательно, само явление мерцания зависит именно от источника света. В led-лампах используется драйвер, который контролирует подачу тока по цепи светодиодов. К сожалению, не все производители светодиодных источников света используют надежные драйверы, способные сократить пульсации до приемлемых показателей. Лампочки таких изготовителей, как правило, отличаются низкой себестоимостью.

Нередки случаи, когда изначально лампа светит без пульсаций. Но с течением времени появляется мерцание, которое в дальнейшем усиливается. Вывод, который приходит сам собой, это низкое качество изделия и недобросовестность производителей. Во избежание таких ситуаций при покупке тщательно изучайте информацию на упаковке, где должен быть обозначен коэффициент пульсаций.

Что представляет собой коэффициент пульсаций?

Коэффициент пульсаций - это показатель, выражаемый в процентах и отображающий степень колебаний при изменении светового потока. Источник света и его особенности - главная причина появления мерцаний.

Опытным путем учеными была установлена допустимая величина данного коэффициента, которая варьируется в диапазоне 5-20%. Важно помнить о том, что конкретная величина напрямую зависит от обстоятельств работы зрения человека.

В дошкольных учреждениях, где находятся маленькие дети, коэффициент не должен превышать 10%. Рабочим местам с компьютерами соответствует световой поток с мерцаниями не выше 5%. В образовательных учреждениях максимальные пульсации - 10%.

На производственных предприятиях коэффициент пульсации допустим в том случае, если люди в том или ином помещении появляются кратковременно, а не в течение всего рабочего дня, и при этом исключена вероятность возникновения стробоскопического эффекта (оптический обман зрения, причиной которого является неправильное восприятие движущихся объектов). Данный эффект опасен тем, что на производстве предметы, находящиеся в движении, могут казаться в состоянии покоя, тем самым при контакте с ними возможно получение серьезных травм.

Нормирование коэффициента пульсации произошло не так давно и сегодня характеризуются высоким контролем со стороны санитарных норм. Периодически осуществляются проверки освещения специальными органами.

Способы проверки уровня пульсации

Определение уровня пульсации может осуществляться на основе коэффициента, о котором говорилось ранее. Но данный способ уместен тогда, когда светодиодный источник света был подключен к переменному току. Коэффициент в таком случае попадает в рамки от 1 до 30%.

Коэффициент пульсации определяется на основе определенных измерений, которые осуществляются с учетом таких факторов:

при постоянном электрическом токе коэффициент равняется 0, следовательно, мерцания нет. Таким образом, все измерения происходят при переменном токе.
все измерения необходимо проводить при помощи специальных приборов. Одним из измерительных устройств является пульсометр-люксометр, который подключается к компьютеру и способен производить вычисления быстро и с высокой точностью.

Сегодня еще не все производители светодиодных источников света указывают в технических данных коэффициент пульсации. Поэтому многие осуществляют проверку в домашних условиях следующими путями:

Каким образом можно избавиться от пульсаций?

Во-первых, необходимо произвести замену старого конденсатора на новый, которому характерна наибольшая емкость. При этом подбор конденсатора также определяется габаритами и рабочим напряжением. Более того, необходимо знать где расположен на плате тот самый конденсатор, а также обладать навыками и умением установить новый. Тем не менее, такой способ не всегда позволяет до конца устранить пульсации.

Другой причиной мерцания ламп является применение диммеров, предназначенных для регулировки освещения. Но, стоит помнить, что не каждый светодиод способен функционировать вкупе со светорегулятором. Следовательно, приобретать нужно качественные устройства, не жалея на них денег. Перед приобретением обязательно изучайте характеристики устройств.

Торговая сеть "Планета Электрика" обладает широким ассортиментом светодиодных источников света от известных производителей, которые гарантируют высокое качество своей продукции.

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?

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.

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 также: