Лампы пульсация: Пульсация светодиодных ламп

Содержание

Пульсация светодиодных ламп



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.

Светодиодные лампы могут продолжать мерцать даже в выключенном состоянии, что заметно даже без напряжения зрения. Такие частые мигания вызывают сильный дискомфорт и «давят» на глаза человека. При этом включенные лампы также продолжают мерцать, что уже не будет так сильно ощущаться.


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

Казалось бы, как можно проверить исправность лампы канцелярским прибором? Данный процесс происходит довольно просто: испытуемый источник света подключается к сети, а карандашом перед ним нужно очень быстро водить. Если след, что остается от карандаша, как будто распадается на части, значит свойственно наличие мерцания.
Камера (также для этой цели можно использовать современный смартфон) должна быть расположена на расстоянии около 1 метра от проверяемой лампы. При мигании источника света на экране будут отображаться темные полосы.


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. 

Увидеть пульсацию

Я часто пишу о пульсации плохих светодиодных ламп (а теперь ещё и о пульсации подсветки телевизоров). Напомню, пульсация света может приводить к усталости глаз и мозга, вызывать головные боли и приводить к обострению нервных заболеваний.

Для определения пульсации света многие используют камеры смартфонов — если свет пульсирует, по экрану бегут полосы, причём чем они чернее, тем пульсация больше.

Но это лишь косвенный «взгляд на пульсацию» — мы видим интерференцию между пульсацией света и работой электронного затвора камеры. На некоторых смартфонах полос может и не быть из-за программного подавления пульсаций.

Сегодня я дам вам возможность увидеть пульсацию непосредственно, как она есть.

С помощью камеры, снимающей со скоростью 1200 кадров в секунду, я зафиксировал пульсацию света обычной лампы накаливания 25 Вт (у ламп накаливания чем меньше мощность, тем больше пульсация) и плохой светодиодной лампы.

Я воспроизвожу видео со скоростью 10 кадров в секунду, поэтому получается замедление в 120 раз.

Лампа накаливания:

Нить лампы накаливания не успевает остыть, поэтому пульсация небольшая — коэффициент пульсации 23%. Это означает, что минимум яркости лишь на 23% меньше уровня максимума. Такая пульсация практически незаметна глазами и вреда от неё нет.

А вот так светит плохая светодиодная лампа.

100 раз в секунду лампа полностью гаснет, а потом загорается снова. Коэффициент пульсации 100%.

Такая пульсация раздражает. Её отлично видно боковым зрением и при быстром переводе взгляда (объекты в поле зрения «распадаются» из-за стробоскопического эффекта). Именно от такой пульсации света устают глаза и может болеть голова.

К счастью, ламп с пульсацией на рынке всё меньше и меньше. Лампы с обычными цоколями E27 сейчас почти все без пульсации, пульсирующие лампы с цоколями E14 ещё встречаются (чаще всего филаментные свечки и шарики). К сожалению, более половины светодиодных микроламп с цоколем G9 имеют пульсацию 100% (очень сложно разместить в малюсеньком корпусе хороший драйвер со сглаживающим конденсатором).

Никогда не используйте в жилых помещениях лампы с видимой пульсацией света. Проверить наличие или отсутствие пульсации можно как с помощью смартфона, так и с помощью обычного карандаша.

© 2018, Алексей Надёжин

Мерцание и пульсации светодиодных ламп и других источников света

Мерцание и пульсации светодиодных ламп и других источников света

Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещения.

Нынешняя популярность светодиодных источников света, применяемых в быту, на производственных предприятиях и в системах уличного освещения, объясняется их многочисленными достоинствами: экономичностью, экологичностью, и еще одним немаловажным свойством — минимальными пульсациями излучаемого света. Давайте рассмотрим данный аспект более подробно. Почему характер пульсаций светового потока так важен для людей?

Во все времена существования человеческой цивилизации, главным источником света на земле всегда оставалось Солнце. Ночью — Луна. Но именно солнечный свет глаза и нервная система человека научились воспринимать более комфортно чем даже свет от костра, лампады или свечи, а тем более — от других специально создаваемых источников.

Потребность человека вести активную и продуктивную жизнедеятельность в темное время суток, заставляла его искать альтернативные источники света. И к сегодняшнему дню мы дошли до того, что и представить себе не можем жизнь без электрических ламп, светильников, прожекторов и т.д.

Первыми электрическими источниками света были дуговые лампы, затем популярность завоевали лампы накаливания. Их мягкий желтоватый свет был очень похож на солнечных по цветовой температуре. Однако экономический эффект оставлял желать лучшего, поскольку лампы накаливания фактически больше грели окружающий воздух, чем освещали пространство. Стоимость такого освещения была велика.

О влиянии пульсаций светового потока на здоровье

Энергосберегающие осветительные приборы дали нам возможность получать более дешевый свет и экономить электроэнергию. Однако люминесцентное освещение оказалось не столь безопасным. Ученые провели исследования светового потока люминесцентных ламп, которые показали, что их световой поток имеет невероятно высокие пульсации, которые вредны для человеческого здоровья.

Совершенствование пускорегулирующей аппаратуры люминесцентных ламп позволило лишь на 40% уменьшить пульсации их света, но и это довольно много — общий коэффициент пульсаций не удалось снизить менее чем до 15%. Для детских садов, рабочих комнат, производственных помещений — это все равно неприемлемо.

Актуальные нормы пульсаций светового потока (согласно регламентам СП 52.13330.2011, СНиП 23-05-95″ и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03) считаются таковыми:

  • для помещений, где ведутся работы требующие повышенной точности, а также для помещений где имеется тенденция к возникновению стробоскопического эффекта и для детских садов — до 10%;
  • для помещений где люди работают с компьютерами — до 5%. 

Данные ограничения, связанные со строгими требованиями к коэффициенту пульсаций, не ограничены лишь воздействием на нервную систему людей. Кое-где стробоскопический эффект способен создать иллюзию безопасности работающего станка: когда деталь вращается, рабочему может показаться что она неподвижна, возникнет риск получения тяжелой производственной травмы. Так случается, когда частота пульсаций света совпадает с частотой вращения детали. Это на дискотеке стробоскопический эффект уместен и кажется очень интересным, но в серьезных рабочих условиях он становится опасным.

Говоря о влиянии пульсаций света на нервную систему человека, можно упомянуть о том, что частоту более 25 Гц, коею дают лампы накаливания, человеческий глаз не воспримает вовсе, но организм ее все равно, хоть и неосознанно, но воспринимает.

Пульсации действуют через сетчатку глаза на мозг и ЦНС. У человека могут возникнуть головная боль, ухудшиться настроение и самочувствие, снизится работоспособность, может развиться нарушение сна и т.д. И только при частоте пульсаций света более 300 Гц вреда для нервной системы человека не будет вообще — к такому выводу пришли в своих исследованиях медики.

Безусловно, все электрические источники света так или иначе мерцают. Лампа накаливания в лучшем случае имеет коэффициент пульсаций 15%, и это не ощущается нами в силу того, что эффект слаб, ибо лишь 10% энергии идет на свет, остальные 90% — уходят в тепло. Люминесцентные лампы, с точки зрения пульсаций, со своими 15% и высоким КПД, наиболее вредны. А вот качественные светодиодные лампы имеют пульсации на уровне всего около 4%. Их можно ставить всюду, даже в детских помещениях и в кабинетах с компьютерами.

Скупой платит дважды

Практически светодиодные лампы оснащены драйверами, которые обеспечивают светодиоды почти идеально постоянным током. В результате лучшие светодиодные лампы обладают пульсациями менее предельно разрешенной нормы. Однако не все светодиодные лампы идеальны. Желая сделать продукт более дешевым по себестоимости, некоторые производители не гнушаются установкой простенькой схемы управления в светодиодную лампу, а покупатели клюют на низкую цену.

В таких некачественных светодиодных лампах пульсации могут превышать 45%! Может быть данный показатель взлетит до столь высокой величины не сразу, а через несколько месяцев эксплуатации лампы, но если драйвер низкого качества, то это с высокой вероятностью рано или поздно произойдет, и светодиодная лампа станет вредной для вашего здоровья.

Не скупитесь на хорошие светодиодные лампы известных проверенных производителей светотехники. А если есть возможность проверить коэффициент пульсаций, то обязательно это сделайте, ведь в любой партии ламп нет нет, да и может попасться брак.

Как проверить пульсации источника света

Чтобы проверить коэффициент пульсаций светового потока любой лампы, в том числе и светодиодной, можно прибегнуть к одному из несложных способов, позволяющих выявить пульсации если их частота менее 100 Гц. Первый и самый простой способ — попробуйте сфотографировать лампу на камеру вашего смартфона. Если при наведении на лампу изображение мерцает — это значит что лампа имеет существенный коэффициент пульсаций. Фотоснимок такой лампы будет иметь темные полосы.

Второй, более затейливый способ, — направьте лампу на лопасти работающего вентилятора. Если наблюдается иллюзия остановленных лопастей — лампа имеет значительные пульсации.

Еще один способ — крутаните под светом лампы волчок с нанесенными на него черным маркером радиальными полосами. Если стробоскопический эффект проявит себя — имеют место явно повышенные пульсации.

Пульсации с частотой более 100 Гц поможет выявить люксметр с функцией измерения коэффициента пульсаций.

Заключение

Используйте качественные светодиодные лампы, с ними ваше здоровье и работоспособность всегда будут на высоте. И не забывайте высыпаться. Помните, что однажды купленная, хоть и сравнительно дорогостоящая, но качественная светодиодная лампа прослужит много лет и обязательно окупит себя не только в денежном аспекте, но и мерой вашей собственной продуктивности.

Ранее ЭлектроВести писали, что в Киеве в пилотном режиме заработала система Smart lighting, которая управляет системой уличного освещения.

По материалам: electrik.info.

Пульсация и мерцание светодиодных ламп

Что такое мерцание и пульсация светодиодных ламп

Мерцание (мигание) отличается от пульсации тем, что мерцание видно невооруженным глазом. Пульсация не видна, но она утомляет глаза и ухудшает самочувствие — начиная с влияния на нервную систему и заканчивая физиологическими изменениями при длительном воздействии. До широкого распространения светодиодов основным источником пульсации света были светильники с люминесцентными (ртутными) лампами. При оснащении ими помещений выполнялись рекомендации по смещению фазы на отдельных светильниках и установки на местах индивидуальных светильников с лампами накаливания, для равномерной подсветки и устранения стробоскопического эффекта. Кроме того, люминофор в лампах имел послесвечение, хоть и не длительное. Распространение светодиодной подсветки и коммерциализация привели к тому, что помещения наполнились светом низкого качества, а за своей безопасностью в этом вопросе нужно следить самостоятельно.

Подопытная светодиодная лампа для проверки на наличие пульсаций

Причины мерцания (мигания) светодиодных ламп

  1. Лампа не исправна.
  2. Электрическая сеть имеет недостатки. Если лампа мерцает, когда выключатель в выключенном положении, значит на лампу подается напряжение (например, выключатель размыкает не фазный, а нулевой провод). Если лампа мерцает, когда выключатель включен, помимо неисправности самой лампы причиной может быть низкое напряжение или плохая проводимость, например, вызванный окислением контактов в патроне, соединения люстра-проводка, в выключателе.
  3. Наличие индикатора или подсветки в выключателе.

Устранение причин мерцания

  1. Исправление недостатков проводки – самый лучший и безопасный способ.
  2. Замена лампы. Если производитель продумал схему лампы это может помочь, даже если выключатель отключает нулевой провод вместо фазного или в выключателе есть индикатор подсветки.
  3. Установить в цепь электропитания шунт.

Причины пульсации

  1. Производитель сэкономил на схеме питания.
  2. Схема вышла из строя

Подробнее о пульсации

Пульсация изначально имеется в электросети (можно почитать про переменный ток). От ламп накаливания пульсации нет. Раскаленная нить не успевает остывать и продолжает светится (немного слабее) в те мгновения, когда напряжения на ней нет. Светодиод, это быстродействующий элемент. Если производитель лампы не борется с пульсацией, то светодиоды плохих ламп зажигаются и гаснут 50 раз в секунду. Причем гаснут они могут на время равное свечению – пропуская один полупериод 50 Гц. Получается настоящий стробоскоп, который не видит глаз, но воспринимает мозг. Для производителя ламп устранение пульсации — это дополнительные элементы в схеме и увеличение стоимости лампы.

Выбор лампы накаливания или светодиодной лампы

Лампа накаливания гарантированно обеспечивает равномерное свечение, но использовать только их или в перемешку со светодиодными не целесообразно по следующим причинам:

  1. Светодиодные лампы сильно подешевели и если они проработали гарантийный срок (вы сохранили чек гарантию) их использование выгоднее ламп накаливания. К сожалению пока технология развита недостаточна и лампы часто выходят из строя еще на гарантийном сроке. Поэтому обязательно сохраняйте чек и коробку (ее можно сложить). Чеки часто выцветают, поэтому идеальный вариант — попросить бумажный товарный чек.
  2. У ламп накаливания нет полного затухания при пульсации, у хороших светодиодных ламп пульсации нет вообще.
  3. Производители сильно экономят на лампах накаливания. Чтобы лампа накаливания светила пусть даже теплым белым светом, должна быть качественная нить накала, выдерживающая высокую температуру, а этого увы нет. Нынешние лампочки накаливания сильно желтят. Например, с люстрой где 3 лампочками по 60 Вт, в светлых и открытых плафонах, даже в небольшой детской комнате хрущевки будет темновато. А фотографии сделанные в этой комнате будут отдавать желтизной, если фотокамера не дорогая, с хорошей автоматической настройкой баланса белого.
  4. Экономят производители люстр и пластиковые патроны, несмотря на то, что на них написано 60 Вт от температуры ламп накаливания будут постепенно темнеть и рассыхаться даже с открытыми плафонами.
  5. Вопросы безопасности. Лампа накаливания может разбиться, даже не по вашей вине, а «взорваться» в люстре — в следствии низкого качества отлетает стеклянная колба (фото ниже). В настольных лампах — может стать причиной ожога у детей.

При включении лампы колба оторвалась от цоколя и разбилась на множество осколков

Жесточайшая экономия — металл на столько тонкий, что прогорел при перегорании лампы

Как бороться с пульсацией

  1. Покупать светодиодные лампы, помеченные знаком «без пульсации».
  2. Не заказывать безымянные лампы с зарубежных интернет-магазинов.
  3. Покупать лампы известных брендов.
  4. После покупки проверьте лампу с помощью камеры телефона (об этом ниже).
  5. Проверять лампы периодически, на случай если схема вышла из строя.

Тест лампы с маркировкой «без пульсации»

Мне
было интересно на сколько лампа соответствует знаку «без пульсации». Поэтому
помимо народных тестов — карандашный и камерой смартфона, одна лампа была
разобрана и осциллографом замерена реальная пульсация напряжения.

Светодиодная лампа без крышки

Что внутри светодиодной лампы

Схема внутри светодиодной лампы

Подключаем осциллограф для измерения пульсации светодиодной лампы

Выяснилось, что незначительные колебания имеются, но это не полное отсутствие напряжение, светодиод продолжает работать и не теряет в яркости. Знак «без пульсации» производитель светодиодной лампы поставил обоснованно. Качественная светодиодная лампа даже выигрывает по ровности светового потока у лампы накаливания.

На осциллограмме напряжение питания группы светодиодов лампы. У некачественных LED ламп напряжение падает до 0 вольт (желтый маркер слева)

Проверка лампы в домашних условиях

Проверка с разбором лампы сложна, вызывает потерю гарантии и осциллограф штука не дешевая. Мультиметром измерять бесполезно так как он колебаний не уловит. Цена на специальные приборы высока. Остаются народные тесты – карандашный и камерой телефона. Карандашный тест мне не нравится. В нем друг на друга накладываются сразу два субъективных момента – скорость трясения карандашом и индивидуальное восприятие оптического эффекта.

Тестирование ламп на пульсацию камерой смартфона

Тестирование ламп на пульсацию камерой смартфона более объективно. Камера смартфона снимает со скоростью от 30 кадров в секунду. Поэтому она успевает запечатлеть моменты, когда лампа гаснет или снижает яркость.

  1. Камеру нужно поднести как можно ближе к лампе, чтобы не мешали другие источники света.
  2. На видео и фото пульсация проявляется как горизонтальные темные полосы.
  3. Полосы будут тем отчетливей, чем выше скорость сьемки камеры (число кадров в секунду).
  4. Смартфон нужно протестировать на плохой, пульсирующей лампе. Иногда производители смартфонов снабжают их программным обеспечением маскирующим пульсации и нужно убедится, что ваш смартфон не содержит этой функции.

Лампа аналогичная протестированной. Пульсации отсутствуют

Светодиодная лампа у которой камера смартфона выявила пульсацию

Что делать с ранее купленными пульсирующими лампами

Их можно использовать в помещениях, где человек находится меньшее время – коридор, ванная, кладовая. Использовать совместно с лампами не дающими пульсации, постепенно переходя на качественный свет.

Если вы закладываете осветительное оборудование или являетесь поставщиком, не оставляйте этот вопрос без внимания. На сегодняшний день осветительное оборудование в части пульсации должно соответствовать СНиП 23-05-95, СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, ГОСТ Р 54945-2012 проблемы могут возникнуть при отсутствии сертификатов соответствия и не проведенной аттестации помещений и рабочих мест.

Небольшое дополнение. На фото видно название фирмы Gauss, это не реклама. Так же удалось найти лампы Camelion с упаковками сохраненными для гарантии. У старой лампы отсутствовал значок «без пульсаций» и тест камерой пульсацию выявил. У лампы купленной позднее, со знаком, пульсации не было.

Коэффициент пульсации в осветительных установках

Коэффициент пульсации освещенности в осветительных установках. Метод расчета.

Пульсации светового потока возникают при питании источников света переменным или импульсным током. Человек зрительно различает пульсации светового потока с частотой, меньшей критической частоты слияния мельканий, лежащей в диапазоне от 35 до 60 Гц в зависимости от области сетчатки глаза, воспринимающей излучение: для фовеальной области КЧСМ составляет 40…55 Гц, для парафовеальной она возрастает до 55…60 Гц, на крайней периферии снижается до 35…40 Гц. Таким образом, пульсации светового потока сильнее заметны периферическим зрением.

Сергей Котов, [email protected]
Выпускник кафедры «Светотехника и источники света» Московского энергетического института. Инженер-проектировщик ООО «СТК «ГЕЛИОСИТИ». Опыт работы по специальности с 2007 года. Принимал участие в реализации проектов освещения объектов ОАО «Северсталь» и ОАО «АК «Транснефть», цехов Калужского турбинного завода, Кирсинского кабельного завода и др.

Данная статья представляет собой лишь теоретическую часть, в которойописывается метод расчета коэффициента пульсации освещенности. Вторая часть статьи — практическая и представляет собой онлайн калькулятор коэффициента пульсации освещенности для осветительной установки на светильниках с различными источниками света.

Видимые глазом пульсации вызывают явное раздражение, но также отрицательное влияние на зрительную работоспособность и нервную систему оказывают неразличимые органом зрения пульсации светового потока, имеющие частоту до 300 Гц. К наиболее опасным последствиям высоких пульсаций светового потока относится возникновение стробоскопического эффекта – иллюзии неподвижности или замедленного движения вращающихся объектов, что может привести к производственным травмам. Повышенная зрительная утомляемость и опасность травматизма диктуют необходимость нормировать коэффициент пульсации светового потока, который в итоге и влияет на коэффициент пульсации освещенности на объекте Кп​.

Коэффициент пульсации освещенности: термины и определения

Коэффициент пульсации освещенности — один из качественных показателей внутренних осветительных установок, регламентируемый СП52.13330.2011, а также рядом отраслевых стандартов, санитарных правил и норм. По определению коэффициент пульсации освещенности – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока источников света при их питании переменным током. В зависимости от разряда зрительной работы, коэффициент пульсаций освещенности ограничивается значениями, не превышающими 10%, 15% или 20% [1].

Нижнее значение коэффициента пульсации было выбрано исходя из возможности его реализации во второй половине XX века. Верхнее значение связано с вероятностью возникновения стробоскопического эффекта при Кп > 20%. В помещениях с дисплеями коэффициент пульсаций освещенности не должен превышать 5% [2]. Коэффициент пульсации освещенности не ограничивается для помещений с периодическим пребыванием людей, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта.

Коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц

При питании источников света переменным током промышленной частоты (50 Гц) частота пульсаций светового потока определяется её удвоенным значением и составляет 100 Гц. Наличие таких пульсаций невозможно определить «на глаз», для их выявления применяются измерительные приборы – пульсметры, часто совмещаемые с люксметрами. В настоящее время данные приборы получают широкое распространение, в 2012 году был введён стандарт, содержащий перечень рекомендуемых средств измерения и описывающий, как измерять коэффициент пульсации освещенности Кп [3].

Коэффициент пульсации различных источников света

Высокий коэффициент пульсации освещенности (свыше 30%) характерен для осветительных установок, в которых применяются светильники с разрядными лампами и электромагнитными ПРА, подключенные к однофазной линии питания [4]. Вопреки сложившемуся мнению, пульсации светового потока свойственны в том числе и лампам накаливания с Кп до 15% при подключении к одной фазе). Коэффициент пульсации освещенности на объектах со светодиодными источниками света зависят от схемотехнического решения их блоков питания (драйверов): если с целью удешевления конечного продукта на выходе схемы вместо постоянного тока выдаётся выпрямленный ток промышленной частоты, коэффициент пульсации может достигать порядка 30%. В связи с этим рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта.  Также коэффициент пульсации освещенности возрастает при регулировании светового потока источников света с помощью диммеров, работающих по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на частоте до 300 Гц.

Рекомендуется запрашивать у производителей или поставщиков светодиодных светильников техническую информацию по пульсациям светового потока для каждого конкретного продукта

Один из способов снижения коэффициента пульсации в осветительных установках переменного тока – применение электронных ПРА с частотой питания от 400 Гц. При частоте питания свыше 5 кГц Кп составляет менее 1%. Данный способ эффективен для люминесцентных и компактных люминесцентных ламп, т.к. их применение с электронными ПРА стало практически повсеместным ввиду очевидных преимуществ и относительно невысокой стоимости решения. Частота питания современных ЭПРА для люминесцентных ламп – от 25 кГц. Ранее для снижения Кп в осветительных установках с многоламповыми люминесцентными светильниками применялись электромагнитные ПРА, работающие по схеме с расщеплённой фазой, обеспечивающей питание одной части ламп в светильнике отстающим током, другой – опережающим.

Разрядные лампы высокого давления  (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применяются, как правило, в одноламповых светильниках, поэтому подключение по схеме с расщеплённой фазой для них является неактуальным. Применение РЛВД с электронными ПРА не приводит к существенному снижению Кп ввиду относительно низкой частоты выходного тока (порядка 135 Гц), ограниченной физическими особенностями работы горелок ламп.

Наиболее распространённый способ снижения Кп для РЛВД в осветительных установках с трёхфазными групповыми линиями – так называемая расфазировка – поочерёдное присоединение светильников к разным фазам сети. Максимальное снижение Кп достигается при установке в одной точке двух или трёх светильников, питаемых от разных фаз.

В таблице 1 приводятся значения Кп для основных типов источников света, установленных в одной точке при питании от одной, двух или трёх фаз.

Таблица 1. Значения коэффициента пульсаций для источников света, установленных в одной точке и подключенных к 1, 2 или 3 фазам

Тип источника света Коэффициент пульсации, %
1 фаза 2 фазы 3 фазы
Лампа накаливания 10…15 6…8 1
Люминесцентные лампы с ЭмПРА:
ЛБ (цветность 640)
ЛД (цветность 765)

34
55

14,4
23,3

3
5
Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) 58 28 2
Металлогалогенные лампы (ДРИ) 37 18 2
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) 77 37,7 9

 

Данное планирование расфазировки является идеальным, но значительно чаще встречается применение одного светильника в точке с поочерёдным соединением соседних светильников в ряду к разным фазам сети, реже – поочерёдное соединение соседних рядов светильников к разным фазам.

Оценить эффективность применения расфазировки в цепях переменного тока промышленной частоты с целью снижения  коэффициента пульсации в осветительных установках общего освещения со светильниками с разрядными лампами и электромагнитными ПРА можно с помощью предлагаемого метода расчёта, основанного на требованиях, предъявляемых при измерении Кп и инженерном методе расчёта Кп по таблицам [4]. Данный метод может применяться для расчёта Кп в осветительных установках с металлогалогенными лампами (например, серии HPI Plus), дуговыми ртутными лампами (ДРЛ) и люминесцентными лампами типа ЛБ или ЛД и их зарубежных аналогов – ламп цветности 640 и 765 соответственно.

Коэффициент пульсации освещенности: алгоритм вычисления

1. Моделирование осветительной установки в расчётной программе.Необходимые исходные данные: габариты помещения, коэффициенты отражения его поверхностей, наличие затеняющих объектов, схема и высота установки светильников, высота плоскости нормируемой освещённости). Наиболее распространённой расчётной программой является DIALux, поэтому методика расчёта будет рассматриваться на его примере.

2. Распределение светильников по фазам согласно электрическому проекту или схеме. Ввиду того, что в программе DIALux расчёты проводятся по сценам освещения, для удобства получения результатов следует добавить светильники каждой фазы к  соответствующим элементам управления (Фаза A, Фаза B, Фаза C), которые затем необходимо добавить к соответствующим сценам освещения (Фаза A, Фаза B, Фаза C). Либо можно создать отдельные расчётные файлы со светильниками от каждой фазы.

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки. Минимальное количество квадратов расчётной сетки определяется исходя из размеров помещения и высоты подвеса светильников над нормируемой рабочей поверхностью. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 в квадратном помещении определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения \( i \):

Формула расчета индекса помещения для последующего расчета коэффициента пульсации освещенности:

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}\qquad(1) \]

Где:
a и b – размеры сторон помещения, м;
h0 – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Таблица 2. Минимальное количество квадратов расчётной сетки для квадратного помещения

Индекс помещения i Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1
Менее 1 4
От 1 до 2 включительно 9
От 2 до 3 включительно 16
Свыше 3 25

Как правило, помещения имеют неквадратную форму. Минимальное количество квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения рассчитывается по формуле:

Формула расчета минимального количества квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения:

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}\qquad(2) \]

Где:
Sп – площадь помещения, м;
Sк – площадь квадрата со стороной, равной наименьшей стороне помещения, м.

4. Создание сетки расчётных точек освещённости.
Расстановка контрольных точек расчёта освещённости производится в центре каждого квадрата расчётной сетки. При размещении контрольных точек расчёта освещённости на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения следует увеличить. При расположении в помещении крупногабаритного оборудования контрольные точки не должны располагаться на оборудовании. Если контрольные точки попадают на оборудование, сетку контрольных точек следует сделать более частой и исключить точки, попадающие на оборудование.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы с помощью расчётной программы.

6. В каждой точке максимальное из значений освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется значение Кпоуi в соответствии с типом источника света по таблице 3, 4 или 5. Если расчёт производится для двухфазной системы, доля освещённости от третьей фазы принимается равным 0%.

EA, EB, EC — освещённости в контрольных точках от светильников, подключенных к соответствующим фазам (A, B, C).

 

Таблица 3. Значения Кпоуi для ламп ДРИ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40. 0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 23.0 22.0 21.0 20.0
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 23.0 19.0 18.0 17.0 16.4
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27. 5 23.5 22.0 18.0 14.9 14.1 13.4
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 21.0 17.0 14.1 11.2 10.6
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 20.0 16.4 13.4 10.6 8.0

 

Таблица 4. Значения Кпоуi для ламп ДРЛ

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100.0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49. 0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22.0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18. 0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

Таблица 5. Значения Кпоуi для люминесцентных ламп

EB/EA, %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
EC/EA, % 0 100. 0 88.0 79.0 71.5 66.0 61.5 58.0 54.5 52.0 50.5 49.0
10 88.0 76.0 68.0 61.5 57.0 53.0 50.0 47.5 45.0 43.4 42.5
20 79.0 68.0 59.0 53.5 49.0 45.5 42.5 40.0 38.5 37.5 36.0
30 71.5 61.5 53.5 46.5 42.0 39.0 36.5 34.5 33.0 31.5 31.0
40 66.0 57.0 49.0 42.0 36.5 33.0 31.0 29.5 27.5 27.0 26.5
50 61.5 53.0 45.5 39.0 33.0 28.5 26.5 24.5 23.5 22. 0 21.5
60 58.0 50.0 42.5 36.5 31.0 26.5 22.0 18.0 16.0 16.0 15.4
70 54.5 47.5 40.0 34.5 29.5 24.5 18.0 14.5 12.7 11.7 11.5
80 52.0 45.0 38.5 33.0 27.5 23.5 16.0 12.7 9.9 8.4 7.9
90 50.5 43.4 37.5 31.5 27.0 22.0 16.0 11.7 8.4 6.0 4.9
100 49.0 42.5 36.0 31.0 26.5 21.5 15.4 11.5 7.9 4.9 2.6

 

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение Кпi по формуле:

Коэффициент пульсации источника света К

пi, формула расчета:

\[ K_{пi}=K_{пoyi}\cdot K_{пis}\qquad(3) \]

Где:
Kпis – значение коэффициента пульсации освещенности применяемого источника света при подключении к одной фазе, определяемое по таблице 1. {N}_1K_{пi}\qquad(4) \]

Где:
N – количество расчётных точек.

Коэффициент пульсаций освещенности для конкретного помещения. Пример расчета

Рассмотрим применение данного метода на конкретном примере: производственный цех размерами 60 х 18 х 10 м, высота установки светильников 9 м, светильники устанавливаются на поперечных балках с шагом 6 м, нормируемая средняя горизонтальная освещённость на уровне 0,8 м: 200 лк, разряд зрительных работ: IV (средней точности, коэффициент пульсаций < 20%).

1. Моделирование осветительной установки в DIALux

Коэффициенты отражения поверхностей в промышленном помещении выбираются в соответствии с одним из наименее благоприятных возможных условий: потолок – стекло (6%), стены – бетон (27%), пол – цемент (27%). Коэффициент запаса (в DIALux – коэф. уменьшения) принимается равным 0,71.

Выбранный тип светильников: подвесной BOX LAMA Q 250W с широкосимметричным отражателем 48D и защитным стеклом с металлогалогенной лампой HPI Plus 250/743 BU. Для обеспечения нормируемой освещённости на рабочей поверхности потребуется 27 светильников, установленных в 3 ряда с шагом 6 м (по 9 светильников в ряду). Результаты светотехнических расчётов приведены на рис. 1 ниже.

 

2. Распределение светильников по фазам

В рассматриваемом примере будет использовано распределение светильников по фазам в соответствии со схемой:

A – B – C – A – B – C – A – B – C
B – C – A – B – C – A – B – C – A
C – A – B – C – A – B – C – A – B

Выделение светильников каждой фазы для присоединения к соответствующим элементам управления в DIALux удобнее производить сверху вниз, слева направо (см. рис. 2).

 

Светильники каждой фазы необходимо присоединить к соответствующим элементам управления. Для удобства элементы управления следует переименовать в соответствии с фазами A, B, C.
Затем каждый элемент управления присоединяется к соответствующей сцене освещения (см. рис. 3). Для удобства сцены освещения целесообразно переименовать в соответствии с фазами A, B, C.

 

3. Определение минимального количества квадратов расчётной сетки (см. рис. 4).

 

 

Определение индекса помещения в соответствии с формулой (1):

\[ i=\frac{a\cdot b}{h0\cdot (a+b)}=\frac{60\cdot 18}{8,2\cdot (60+18)}=1,69 \]

Минимальное количество квадратов расчётной сетки N1 для квадратного помещения определяется по таблице 2 в соответствии с индексом помещения i: 9. Ввиду того, что помещение имеет прямоугольную форму, минимальное количество квадратов расчётной сетки N рассчитывается по формуле (2):

\[ N=N1\frac{S_п}{S_к}=9\frac{60\cdot 18}{18\cdot 18}=30 \]

4. Создание сетки расчётных точек освещённости. Площадь помещения составляет 1080 м2, минимальное количество квадратов расчётной сетки – 30 шт. При данных параметрах максимальная площадь квадрата расчётной сетки составляет 36 м2, т.е. 6х6 м. Контрольные точки расчёта освещённости следует располагать в центре квадратов расчётной сетки.

5. Определение освещённости в контрольных точках для каждой фазы. Для наглядного представления результатов расчёта в DIALux следует отметить пункт «Расчётные точки (обзор результатов)» для сцен освещения каждой фазы. Значения освещённости от каждой фазы в 30 контрольных точках заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

6. В каждой из 30 точек максимальное значение освещённости принимается равным 100%, значения освещённости от светильников оставшихся фаз выражаются в процентах от максимального значения.

Например, в точке 1 освещённость от фазы А составляет 46 лк, от фазы B – 49 лк, от фазы C – 18 лк. Максимальной является освещённость, создаваемая светильниками фазы B – 49 лк, данное значение принимается равным 100%. Освещённость от фазы A составляет 94% от максимальной освещённости, от фазы C – 37%. Процентные соотношения заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется коэффициент пульсации осветительной установки Кп_оуi по таблице 3, т.к. применяемый источник света — металлогалогенная лампа.
Например, в точке 1 Кпоу1 определяется по таблице 3 на пересечении значений 94% и 37% и равен 28,3% (точное значение получено с помощью интерполяции табличных данных). Полученные значения Кпоуi заносятся в таблицу (см. таблицу 7 ниже).

8. По результатам п. 7 для каждой контрольной точки определяется значение коэффициента пульсаций источника света Кпi по формуле 3. Для металлогалогенных Кпис = 37% (по таблице 1).
Например, для точки 1.

Коэффициент пульсации освещенности:

\[ K_{п1}=K_{пoy1}\cdot K_{пис}=28,3\%\cdot 37\%=10,5\% \]

Полученные значения Кпi заносятся  в таблицу (см. таблицу 7).

9. Полученные результаты сводятся  в таблицу 7:

 

Таблица 7: Результаты расчётов коэффициента пульсаций Кп

№ расчётной точки Освещённость от светильников фазы A Освещённость от светильников фазы B Освещённость от светильников фазы C Кпоуi Кпi
1 46 лк (94%) 49 лк (100%) 18 лк (37%) 28. 3 10.5
2 42 лк (84%) 50 лк (100%) 49 лк (98%) 12.4 4.6
3 25 лк (48%) 35 лк (67%) 52 лк (100%) 26 9.6
4 56 лк (77%) 73 лк (100%) 52 лк (71%) 18 6.7
5 76 лк (97%) 78 лк (100%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
6 55 лк (74%) 53 лк (72%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
7 69 лк (92%) 65 лк (87%) 75 лк (100%) 12 4.5
8 86 лк (93%) 92 лк (100%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
9 75 лк (100%) 64 лк (85%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
10 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4. 6
11 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
12 71 лк (92%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.3 4.6
13 66 лк (86%) 77 лк (100%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
14 93 лк (100%) 88 лк (95%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
15 66 лк (86%) 70 лк (91%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
16 70 лк (91%) 66 лк (86%) 77 лк (100%) 12.4 4.6
17 88 лк (95%) 93 лк (100%) 88 лк (95%) 10.2 3.8
18 77 лк (100%) 66 лк (86%) 70 лк (91%) 12.4 4.6
19 77 лк (100%) 70 лк (91%) 66 лк (86%) 12.4 4. 6
20 88 лк (95%) 88 лк (95%) 93 лк (100%) 10.2 3.8
21 70 лк (91%) 77 лк (100%) 66 лк (86%) 12.4 4.6
22 64 лк (85%) 75 лк (100%) 70 лк (93%) 12.3 4.6
23 92 лк (100%) 86 лк (93%) 87 лк (95%) 10.4 3.8
24 65 лк (87%) 69 лк (92%) 75 лк (100%) 12 4.5
25 53 лк (72%) 55 лк (74%) 74 лк (100%) 18.3 6.8
26 78 лк (100%) 76 лк (97%) 77 лк (99%) 8.9 3.3
27 73 лк (100%) 57 лк (78%) 52 лк (71%) 17.9 6.6
28 35 лк (67%) 25 лк (48%) 52 лк (100%) 26 9. {N}_1K_{pi}=\frac{1}{30}(10,5+4,6+9,6+6,7+3,3+6,8+\\ 4,5+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+\\4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,5+\\6,8+3,3+6,6+9,6+4,5+10,5)=\\=5,3\% \end{eqnarray*} \]

 

 

Таким образом, коэффициент пульсации освещенности в данном промышленном помещении равен 5,3%, что значительно ниже нормируемого значения 20%.

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов

Предложенная в примере схема расфазировки является одной из наиболее оптимальных. Рассмотрим также ряд схем подключения светильников в трёхфазной сети:

Подключение поперечных рядов к отдельным фазам: Кп = 10,9%.

A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C
A – B – C – A – B – C – A – B – C

Подключение продольных рядов к отдельным фазам: Кп = 13,6%.

A – A – A – A – A – A – A – A – A
B – B – B – B – B – B – B – B – B
C – C – C – C – C – C – C – C – C

Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещённости в дежурном режиме работы осветительной установки (светильники фазы А): Кп = 13,3%.

A – B – A – C – A – B – A – C – A
B – A – C – A – B – A – C – A – B
A – B – A – C – A– B – A – C – A

Подключение светильников к двум фазам в каждом продольном ряду трёхфазной сети: Кп = 8,2%.

A – B – A – B – A – B – A – B – A
B – C – B – C – B – C – B – C – B
C – A – C – A – C – A – C – A – C

Чем меньше коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет её реализация с точки зрения стоимости монтажных работ и электротехнических материалов (щитов управления, пускателей, автоматов, кабелей, лотков, монтажных коробок и др. ).

В связи с этим целесообразно рассматривать несколько вариантов схем расфазировки и выбирать наиболее простой из удовлетворяющих нормируемым требованиям.

Программа расчета коэффициента пульсации освещенности

Автором статьи совместно с Андреем Леготиным ([email protected]) была разработана программа, производящая автоматизированный расчёт пп. 3, 6 – 10. Исходными данными являются габариты помещения, высота подвеса светильников относительно расчётной плоскости, тип источников света и значения освещённости в контрольных точках, полученные в расчётной программе.

Программа производит расчёт индекса помещения, автоматически предлагает минимальное количество расчётных точек (возможен ручной ввод), рассчитывает коэффициент пульсации освещенности для металлогалогенных, ртутных и люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА в каждой контрольной точке, а также коэффициент пульсации освещенности всей осветительной установки. Программа доступна в режиме онлайн на нашем сайте www. heliocity.ru/pulsacii-osveshchennosti/

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
3. ГОСТ Р 54945-2012 Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Знак. – 972 с: ил.

Пульсация светового потока

На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствияхпроцессы 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 потокаподробнее 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 пульсацииэто 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:

  1. Пульсации освещенности, частотой до 300 Гц, на рабочих местах не должны превышать 20%, в некоторых случаях (при работе с ПЭВМ) – 5%.

  2. В местах временного пребывания (коридоры, лестницы, переходы и т.п.) уровень пульсации не нормируется.

  3. Не нормируются пульсации освещенности, частота которых превышает 300 Гц.

Предыстория появления эффекта

Физика работы LED такова, что включение диода возможно только при определенном значении силы тока и его направлении. Для подключения светодиодных светильников 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.

Коэффициент пульсации источников света

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.

Ripple Lamp — эфирная игра света и теней

Обратите внимание: этот товар доставляется только через сервис белых перчаток. К стандартной цене добавлена ​​дополнительная плата за доставку.

Захватывая поэтическое движение воды, лампа Ripple Lamp освещает окружающую среду неземной игрой непрерывно меняющегося света и теней. Лампа Ripple, разработанная лондонской студией Poetic Lab, состоит из большого вращающегося проекционного купола и меньшего светового купола, вмещающего источник света.Сфокусированный луч света проецируется из меньшего купола, где он проходит через мягко вращающийся проекционный купол из выдувного стекла, создавая потрясающую игру тени и света, которая создает захватывающий, постоянно меняющийся узор ряби. Скульптурный светильник из стекла подчеркивает красоту материала и отмечает его изготовление. Захватывающее дух творение — результат гармоничного сочетания традиционных навыков выдувания стекла и современной техники. В то время как опытный мастер вовремя фиксирует красоту стекла, инженерные решения позволяют элегантно и точно вращать стекло, возвращая поток материала к жизни.Ripple Lamp — это творческое создание освещения, которое фиксирует эмоциональную связь между зрителем и объектом, создавая поразительную, постоянно меняющуюся инсталляцию в доме.

  • Уникальный свет, передающий поэтическое движение воды
  • Состоит из двух частей: небольшого купола, обеспечивающего освещение, и большого купола, обеспечивающего игру света.
  • Изготовлено вручную опытными стеклодувами традиционными методами
  • Стеклянный купол высотой примерно 10 дюймов
  • Основание Satin Silver — латунь (посеребренная, матовая и лакированная)

20.75 × 14,50 дюйма

51 × 37 см.

  • Хрустальное стекло
  • Латунь (Посеребренная
  • Матовый и лакированный)

{{{data. variation.dimensions_inches}}}

{{{data.variation.dimensions_cm}}}

Настольная лампа Ripple — BURKE DECOR

Артикул: BL217-TL8

201 доллар США.88

Описание

Этнический дизайн этой настольной лампы имеет керамическую глазурь и создает современный и светский вид. Лампа и абажур входят в комплект. Поставляется в одной коробке.

  • Материал: керамика
  • Цвет: серый
  • Поверхность: бежевая / серая глазурованная керамика
  • Размеры, как показано: 15 дюймов x 22 дюйма
  • Размеры лампы: 6,25 дюйма диаметром x 12 дюймов в высоту
  • Ткань оттенка: Pebble Linen
  • Размеры абажура: верхний диаметр 12 дюймов. / 15 «нижний диаметр. 10 «h
  • Код инкассо: COL1
  • Стиль: переходный
  • Цвет шнура: Прозрачный
  • Количество лампочек: 1
  • Вт: 60 Вт
  • Тип розетки: среднее основание (E-26)
  • Тип переключателя: односторонний

Отгрузка и доставка

ЗАКАЗ: Заказы можно размещать онлайн 24 часа в сутки, позвонив по бесплатному телефону (888) 338-8111 с 9:00 до 18:00 EST с понедельника по пятницу или отправив электронное письмо по адресу sales @ burkeDecor.com. Пожалуйста, не указывайте данные своей кредитной карты в электронном письме. Представитель Burke Decor свяжется с вами по телефону в наши обычные рабочие часы для обработки.

ДОСТАВКА В 48 ШТАТОВ США:

Все заказы на сумму более 50 долларов США получают БЕСПЛАТНУЮ ДОСТАВКУ с доставкой на адрес в 48 штатах. Стоимость доставки для заказов до 50 долларов составляет 7 долларов США. В зависимости от размера и содержимого посылки отправляются через UPS, USPS, FedEx или DHL.

ДОСТАВКА В АЛАСКУ И ГАВАИ:

Доставка посылок на Аляску и Гавайи оплачивается по фиксированной ставке в зависимости от веса.

Заказы весом от 0,1 до 10,0 фунтов стоят 15 долларов США

Заказы весом от 10,1 до 20,0 фунтов стоят 20 долларов США

Заказы весом от 20,1 до 40,0 фунтов стоят 40 долларов США

Обратите внимание, что мебель и предметы весом более 40 фунтов не могут быть отправлены в ALASKA и HAWAII без предварительного запроса коммерческого предложения.

МЕЖДУНАРОДНЫЕ ДОСТАВКИ:

Тарифы рассчитываются при оформлении заказа на основе текущих тарифов Почтовой службы США, FedEx или DHL и информации о весе товара.Обратите внимание, что информация об отслеживании отправлений ограничена, и мы не можем гарантировать дату доставки для международных отправлений. Если вас интересуют варианты ускоренной международной доставки, спрашивайте.

Стоимость доставки по международным направлениям не включает стоимость налогов, тарифов или других таможенных сборов. Все налоги, тарифы и другие таможенные сборы оплачиваются получателем. Обратите внимание, что мебель и предметы весом более 40 фунтов не могут быть отправлены по международным направлениям без предварительного запроса расценок перед заказом.

Время выполнения международной доставки может быть больше, чем время доставки внутри страны, указанное на странице продукта.

Если у вас есть адрес APO, пожалуйста, свяжитесь с нами до совершения покупки, чтобы подтвердить, что интересующие вас товары могут быть отправлены на ваш адрес через USPS.

Отзывы

{«id»: 4176596205604, «title»: «Настольная лампа Ripple», «handle»: «Ripple-table-lamp-design-by-jamie-young», «description»: «\ u003cp \ u003e Племенной дизайн этого Настольная лампа имеет керамическую глазурь и современную, мирскую атмосферу. Лампа и абажур входят в комплект. Поставляется в одной коробке. \ U003c \ / p> \ n \ u003cul \ u003e \ n \ u003cli> Материал: Керамика \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eЦвет: Серый \ u003c \ / li> n \ u003cli> Отделка: Бежевая \ / Серая глазурованная керамика \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eРазмеры, как показано: 15 \ «wx 22 \» h \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Лампа 6,25 \ «диаметр х 12 \» h \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Ткань абажура: галечный лен \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli> Размеры абажура: верхний диаметр 12 \ / 15 \ «нижний диаметр. \ / 10 \» h \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Код коллекции: COL1 \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eStyle: Transitional \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli> Цвет шнура: Clear \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Количество ламп: 1 \ u003c \ / li> \ n \ u003cli \ u003eWatts: 60 Вт \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ \ u003cli> Тип розетки: Medium Base (E-26) \ u003c \ / li> \ n \ u003cli \ u003e Тип переключателя: односторонний \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003c \ / ul \ u003e \ n \ u003cp> \ u003c \ / p \ u003e \ n \ u003cp \ u003e \ u003c \ / p \ u003e \ n «,» published_at «:» 2019-10-07T13: 32: 57-04: 00 «,» created_at » : «2019-09-30T15: 5 3: 16-04: 00 »,« vendor »:« BD Lifestyle »,« type »:« Настольные лампы »,« теги »: [« 150-250 »,« bd-lifestyle »,« BDL-LIGHT », «BDL-TL», «бежевый», «BL217-TL8_AVAIL_SHIP», «DHINSPIRED», «серый», «JYC-PrivateLabel», «лампы», «освещение», «NEW-Sept2019», «SHIPPING7-10», «Настольные лампы»], «price»: 20188, «price_min»: 20188, «price_max»: 20188, «available»: true, «price_varies»: false, «compare_at_price»: 23750, «compare_at_price_min»: 23750, «compare_at_price_max» «: 23750,» compare_at_price_varies «: false,» варианты «: [{» id «: 32109337247780,» title «:» По умолчанию «,» option1 «:» По умолчанию «,» option2 «: null,» option3 «: null, «sku»: «BL217-TL8», «requires_shipping»: true, «taxable»: true, «Feature_image»: null, «available»: true, «name»: «Настольная лампа Ripple», «public_title»: null, «options»: [«По умолчанию»], «price»: 20188, «weight»: 2730, «compare_at_price»: 23750, «inventory_quantity»: 0, «inventory_management»: «shopify», «inventory_policy»: «продолжить», «штрих-код»: «688933021066»}], «изображения»: [«\ / \ / cdn. shopify.com \ / s \ / files \ / 1 \ / 0153 \ / 0623 \ / products \ /BL217-TL8_B.jpg? v = 1571945971 «],» Feature_image «:» \ / \ / cdn.shopify.com \ /s\/files\/1\/0153\/0623\/products\/BL217-TL8_B.jpg?v=1571945971″,»options»:[«Title» ],»media»:[{«alt «: «Настольная лампа Ripple, дизайн Джейми Янга», «id»: 2797607944228, «position»: 1, «preview_image»: {«aspect_ratio»: 1.0, «height»: 3264, «width»: 3264, «src»: » https: \ / \ / cdn.shopify.com \ / s \ / files \ / 1 \ / 0153 \ / 0623 \ / products \ /BL217-TL8_B.jpg? v = 1570143235 «},» ratio_ratio «: 1.0,» height «: 3264,» media_type «:» image «,» src «:» https: \ / \ / cdn.shopify.com \ / s \ / files \ / 1 \ / 0153 \ / 0623 \ / products \ /BL217-TL8_B.jpg? v = 1570143235 «,» width «: 3264}],» content «:» \ u003cp \ u003eЭта настольная лампа в этническом стиле с керамической глазурью выглядит современно и мирно. Лампа и абажур входят в комплект. Поставляется в одной коробке. \ U003c \ / p> \ n \ u003cul \ u003e \ n \ u003cli> Материал: Керамика \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eЦвет: Серый \ u003c \ / li> n \ u003cli> Отделка: Бежевая \ / Серая глазурованная керамика \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eРазмеры, как показано: 15 \ «wx 22 \» h \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Лампа 6. 25 \ «диаметр х 12 \» h \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli> Ткань абажура: галечный лен \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003e Размеры абажура: верхний диаметр 12 \ / 15 \ «нижний диаметр. \ / 10 \» h \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Код коллекции: COL1 \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli \ u003eStyle: Transitional \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003cli> Цвет шнура: Clear \ u003c \ / li> \ n \ u003cli> Количество лампочек: 1 \ u003c \ / li> \ n \ u003cli \ u003eWatts: 60 Вт \ u003c \ u003c \ u003c \ u003c \ \ u003cli> Тип розетки: Medium Base (E-26) \ u003c \ / li> \ n \ u003cli \ u003e Тип переключателя: односторонний \ u003c \ / li \ u003e \ n \ u003c \ / ul \ u003e \ n \ u003cp> \ u003c \ / p> \ n \ u003cp> \ u003c \ / p> \ n «}

Подвесной светильник RIPPLE CLUSTER Ripple Collection By Artemide design BIG

Ripple — Cluster от BIG — Bjarke Ingels Group — подвесной светильник из теплопроводящего литого пластика.
Ватт: 89 Вт
Обеспечиваемая светоотдача: 5510 лм
CCT: 3000K
(также доступна версия, совместимая с приложением Artemide)

Эта подвесная система формирует качества пространства за счет молекулярного роста, сочетая свет и звукопоглощение. Состоящий из круглых структур трех разных диаметров, он работает через уровни производительности, которые можно модулировать по мере необходимости.
Структуры могут быть простыми электрическими соединительными элементами, открывать «чистый» свет или обогащаться рассеивателем, который, помимо взаимодействия со светом, обладает звукопоглощающими свойствами.
Основным элементом продукта является круглое кольцо, профиль которого представляет собой синтез оптики и машиностроения.
Конструкции изготовлены из инновационного теплопроводящего формованного пластика, который рассеивает тепло, что позволяет использовать мощные светодиоды.
Элементы Ripple также могут быть объединены во все более сложные индивидуальные решения: от простых линий или геометрических форм элементов с постоянным диаметром до композиций, сочетающих разные диаметры в более органичном и свободном росте, до эффектных, эффектных решений.
Кроме того, возможность использования колец только в качестве соединительной конструкции позволяет пространственно распределить активные элементы без каких-либо потерь или излишков, фокусируя свет только там, где это необходимо.
И снова проект Artemide с BIG руководствуется сильная идея взаимодействия с пространством, открытое, модульное и масштабируемое решение, сочетающее технологические инновации с композиционным интеллектом, переводя все это во что-то очевидно простое, но яркое и полное потенциала.
Эта свобода конфигурации затем отражается гибкостью в управлении, обеспечиваемой взаимодействием с приложением Artemide.

Правильный дизайн драйвера устраняет мерцание стробоскопа светодиодной лампы (ЖУРНАЛ)

Архитектура светодиодного драйвера определяет мерцание SSL, объясните ZHAOQI MAO, LANE GE и GARY HUA , но методы, которые подавляют пульсацию, могут оказаться рентабельными и обеспечить удобство светодиодов -основное освещение.

Замена традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп более эффективными и долговечными твердотельными лампами (SSL) на основе светодиодов — неоспоримая тенденция в индустрии освещения.Однако, поскольку устройства SSL напрямую подключены к линии переменного тока, как и в случае с традиционным освещением, существует риск того, что мерцание 100 или 120 Гц может произойти в результате пульсаций управляющего тока на выходе источника питания. Мерцание может вызвать у людей дискомфорт, вызвать головные боли и другие заболевания, даже если человеческий глаз может не заметить это мерцание. Тщательная конструкция драйвера светодиода может минимизировать мерцание и помочь обеспечить выполнение SSL-требований по энергоэффективности за счет широкого развертывания.

Действительно, производители светодиодов и светильников стремятся решить проблему мерцания и в основном обращаются за решением к производителям драйверов, поскольку в конечном итоге драйвер определяет степень мерцания.Эта статья объяснит основную причину и характеристики мерцания, опишет, как это происходит при светодиодном освещении, и объяснит, как инженеры могут найти компромисс между различными топологиями драйверов, чтобы найти правильную комбинацию затрат и выгод. Мы опишем схему подавителя пульсаций, которая является экономичным и гибким способом реализации светодиодного освещения без мерцания.

Ожидания рынка

Это общепризнанная тенденция, что светодиодное освещение заменит устаревшие источники, включая лампы накаливания, люминесцентные лампы и лампы в ближайшие несколько лет. Поскольку светодиоды — это источник света нового поколения с электронными источниками, рынок ожидает не только более высокой эффективности SSL на уровне системы, но и более благоприятных условий освещения.

Однако, как и унаследованные технологии освещения, большинство светодиодных фонарей напрямую подключаются к сети переменного тока, работающей с частотой 50 или 60 Гц в различных регионах мира. Даже после коррекции до частот 100 или 120 Гц любое мерцание, связанное с линией, может быть обнаружено человеческим глазом из-за относительно низких частот.В самом деле, выпрямленная линия может привести к мерцанию стробоскопа, что может вызвать вышеупомянутый стресс у людей.

В частности, конструкции драйверов светодиодов, основанные на одноступенчатой ​​архитектуре для коррекции коэффициента мощности (PFC) и выходного тока возбуждения, особенно подвержены мерцанию. Среди других причин на мерцание влияет ток пульсации светодиода. Но есть множество методов для устранения проблемы, включая схему подавления пульсаций. Разработчикам продуктов SSL необходимо оценить подходы и выбрать драйвер, отвечающий требованиям приложения по стоимости и производительности.В разных приложениях допустимы разные уровни мерцания. Конструкция системы, неприемлемая для использования внутри помещений из-за мерцания, может хорошо работать при уличном освещении улицы или территории.

Эффект мерцания

Теперь рассмотрим мерцание. Согласно статье «Обзор литературы по мерцанию света: эргономика, биологические характеристики, потенциальные последствия для здоровья и методы», опубликованной Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) в 2010 г., частота мерцания света составляет 3– Диапазон 70 Гц очень хорошо воспринимается людьми, и это может сделать их очень неудобными (http: // bit.ly / 1iL2vjq и http://bit.ly/NAtjXq). Даже повторяющееся мигание огней и статические повторяющиеся геометрические узоры могут вызывать судороги у этих людей, а частота возникновения составляет около 0,025%. Этот тип мерцания может быть легко устранен драйвером, и обычно мы считаем драйвер нестабильным, если такая частота может быть замечена в форме волны пульсаций выходного тока.

Однако теперь люди начинают уделять больше внимания длительному воздействию при высокочастотном мерцании в диапазоне 70–160 Гц.Такое мерцание может вызвать недомогание, головные боли и нарушение зрения. Некоторые исследователи даже утверждают, что сетчатка может ощущать мерцание с частотой до 200 Гц, но тесты показали, что выше 160 Гц последствия мерцания для здоровья незначительны. Из-за ранее упомянутых частот выпрямленных линий 100 и 120 Гц, мы сосредоточимся на устранении мерцания в этом диапазоне. И в действительности влияние мерцания 100 или 120 Гц на здоровье человека зависит не только от частоты, но и от физических и физиологических факторов.

Определение мерцания

Сначала нам нужно понять, как характеризуется мерцание. Общество инженеров по освещению Северной Америки (IESNA) опубликовало определение «процента мерцания» и «индекса мерцания» в девятом издании The IESNA Lighting Handbook. На рис. 1 показано, как определяются показатели.

Правильная конструкция драйвера устраняет мерцание стробоскопа светодиода (ЖУРНАЛ)
РИС. 1. IES определяет индекс мерцания.

Мерцание в процентах — это относительная мера циклического изменения выходной мощности источника света (т. Е. Процент модуляции). Это также иногда называют «индексом модуляции». Ссылаясь на рис. 1, вы рассчитываете процент мерцания на основе максимального (A) и минимального (B) уровней светоотдачи. Вы делите сумму A и B на разницу двух, чтобы получить процент.

Индекс мерцания определяется в справочнике IESNA как «надежная относительная мера циклического изменения выходного сигнала различных источников на заданной частоте сети».Он учитывает форму волны светового потока, а также его амплитуду. «Индекс мерцания принимает значения от 0 до 1,0, при этом 0 означает устойчивый световой поток. Более высокие значения указывают на повышенную вероятность заметного мерцания лампы, а также стробоскопического эффекта. Снова обращаясь к рис. 1, вы рассчитываете индекс, разделив площадь 1 на сумму площади 1 и области 2.

Как отмечалось ранее, помимо частоты, индекс мерцания оказывает значительное влияние на то, как свет заставляет людей Чувствовать.Более высокий индекс мерцания означает большую чувствительность к человеческому глазу и более низкий уровень комфорта. В таблице 1 показан типичный индекс мерцания различных световых двигателей согласно статье «Оценка мерцания в светодиодных светильниках», написанной Майклом Гратером, президентом лаборатории тестирования светильников, и опубликованной на веб-сайте Совета по измерениям оптического излучения (CORM).

Выход источника света SSL

Определив мерцание, давайте рассмотрим, как работает светодиодный источник света. Световой поток светодиода почти линейно зависит от управляющего тока.Просмотрите любой технический паспорт мощных светодиодов, и вы увидите линейность на графиках, которые показывают прямой ток относительно светового потока. Такой график делает совершенно очевидным, что ток возбуждения является критическим источником мерцания света светодиода, а подача постоянного тока является основной задачей драйвера светодиода.

Когда мы обсуждаем мерцание 100–120 Гц, чаще всего мы фокусируемся на системах внутреннего освещения. Существует довольно много схем светодиодных драйверов для внутреннего освещения, которые могут обеспечивать постоянный ток.Например, можно использовать простые токоограничивающие резисторы, линейное полупроводниковое регулирование и регулирование с импульсной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) после выпрямления переменного тока. Но эти схемы выходят за рамки нашего рассмотрения, потому что они не могут обеспечить коэффициент мощности (PF), необходимый для коммерческих приложений внутри помещений. Обычно для коммерческих приложений требуется коэффициент мощности выше 0,9. Все больше и больше стран и ассоциаций по стандартам, таких как Energy Star и DesignLights Consortium (DLC), требуют, чтобы уровень освещения был выше 0.9 Значение PF. Мы прогнозируем, что любые лампы и светильники с коэффициентом мощности ниже 0,9 скоро будут выведены из эксплуатации.

Топологии драйверов

Учитывая наши требования к PF, давайте рассмотрим некоторые топологии драйверов, которые могут использоваться в продуктах SSL внутри помещений, а также их влияние на стоимость и производительность. Различные подходы кратко изложены в таблице 2. Мы также представим новую схему для снижения сильной пульсации, которая характерна для одноступенчатых драйверов.

РИС.2. Пассивный каскад или каскад PFC с заполнением впадин плюс каскад DC / DC-преобразователя в драйвере светодиода.

Пассивный PFC плюс переключение постоянного / постоянного тока. На рис. 2 изображена двухступенчатая конструкция, которая включает в себя этап пассивной коррекции коэффициента мощности и вторую ступень переключающего преобразователя постоянного тока в постоянный. Эта структура широко используется в недорогих автономных адаптерах и зарядных устройствах. Конструкцию коэффициента мощности часто называют заполнением впадины, поскольку конденсаторы не позволяют выходному сигналу падать до низкого уровня. Благодаря схеме заполнения впадины и конденсатору большой емкости пульсации тока в этой схеме невелики и их легко контролировать. Недостатком пассивной схемы является то, что она не подходит для более высокой мощности более 20 Вт из-за изначально плохой электромагнитной совместимости (ЭМС) PF на более высоких уровнях мощности. Такие конструкции не могут пройти стандарт класса C IEC EN61000-3-2 (испытание на излучение гармонического тока). Кроме того, пассивная схема не подходит для достижения широкого универсального диапазона входного напряжения, такого как 100–240 В переменного тока.

РИС. 3. Одноступенчатая активная архитектура драйвера PFC.

Одноступенчатый активный PFC. Одноступенчатый подход с активной коррекцией коэффициента мощности, изображенный на рис. 3, является широко применяемой топологией для драйверов светодиодов с широким диапазоном входных сигналов. Топология обеспечивает хорошую эффективность преобразования мощности и значение коэффициента мощности при широком диапазоне нагрузок. Недостатком является сильная пульсация тока, которая приводит к видимому или невидимому мерцанию частотой 100–120 Гц. Хорошие конструкции могут снизить текущую пульсацию до относительно низкого значения; однако пульсация обычно все еще выше, чем в предыдущей двухступенчатой ​​схеме.Одна интересная особенность одноступенчатой ​​топологии заключается в том, что на пульсации сильно влияют различные характеристики напряжения и тока, характерные для каждой светодиодной нагрузки. Конструкторы драйверов ищут более эффективные способы управления колебаниями в одноступенчатой ​​конструкции.

РИС. 4. Активный каскад PFC плюс каскад DC / DC-преобразователя в драйвере светодиода.

Активная коррекция коэффициента мощности плюс переключение постоянного / постоянного тока. Один из способов решить проблему пульсаций на выходе — добавить активный второй каскад после активного каскада PFC. Такая топология изображена на рис. 4 с добавлением ступени преобразователя постоянного тока в постоянный. Но дополнительный каскад DC / DC в драйвере приводит к увеличению стоимости на 15–20%. Эта схема значительно снижает пульсации выходного тока и делает выходной сигнал почти идеальным постоянным током за счет потери 2–3% эффективности. Более того, эта структура может охватывать большую часть уровней мощности, необходимых для внутреннего применения, и широко используется.

РИС. 5. Блок-схема подавителя пульсаций.

Одноступенчатая коррекция коэффициента мощности и подавитель пульсаций. В идеале разработчики систем SSL предпочли бы более дешевый метод уменьшения пульсации на выходе, и это вернуло бы нас к одноэтапному подходу. К счастью, есть еще одно хорошее решение для снижения пульсаций выходного тока с помощью схемы, которая намного проще, чем переключающий каскад постоянного / постоянного тока. Вы можете сегментировать одноступенчатую конструкцию с помощью относительно простой схемы линейного подавителя пульсаций, такой как схема, изображенная на рис. 5.

В модифицированной одноступенчатой ​​топологии используется линейный регулятор уникальной конструкции, который может значительно снизить выходной ток. пульсации от одноступенчатого PFC выхода постоянного тока с потерей эффективности всего 2–3%. Такой подход предлагает дополнительные преимущества. Добавление переключающего каскада постоянного / постоянного тока к драйверу в большинстве случаев ухудшает характеристики ЭМС, а добавление линейного регулятора — нет.Лучшая производительность EMC позволяет гибко использовать подавитель пульсаций с существующими одноступенчатыми драйверами светодиодов от производителей SSL. Добавление схемы к выходу намного более рентабельно, чем покупка другого драйвера или импульсного преобразователя постоянного / постоянного тока, чтобы получить гораздо лучший световой выход.

Эта схема подавления пульсаций используется последовательно с одноступенчатым выходом PFC и в основном состоит из силового полевого МОП-транзистора, токоизмерительного резистора и усилителя ошибки. Чувствительный резистор получает текущий сигнал пульсации, и если пульсации больше установленного значения, выход усилителя ошибки регулирует напряжение на полевом МОП-транзисторе, чтобы уменьшить пульсации.Эти простые компоненты можно заключить в очень маленький корпус или даже превратить в интегральную схему.

РИС. 6. Выходной ток одноступенчатого драйвера.

Результаты теста драйвера

Рассмотрим тесты цепи подавителя пульсаций, которые демонстрируют значение. На рис. 6 показаны выходное напряжение и ток типичного одноступенчатого драйвера. Конструкция мощностью 42 Вт обеспечивает мощность 700 мА на светодиодную нагрузку.Пульсация очень заметна в форме волны тока.

РИС. 7. Выходной ток драйвера со схемой подавления пульсаций.

На рис. 7 показаны формы выходных сигналов от того же драйвера 42 Вт с подавителем пульсаций, добавленным к выходу. Вы можете увидеть, как подавитель эффективно ограничивает амплитуду пульсации до приемлемого уровня, тем самым устраняя мерцание за счет уменьшения как процента, так и индекса мерцания.

По мере развития индустрии светодиодного освещения такие характеристики, как высокая эффективность и долгий срок службы, сами по себе не могут удовлетворить рынок. Люди ищут лучшее освещение, особенно когда это связано со здоровьем. Для некоторых мест, таких как офисы и жилые комнаты, устранение мерцания стробоскопа еще более важно.

Есть несколько способов создать хороший постоянный ток с низкой пульсацией для управления светодиодами; у каждого метода есть свои преимущества и недостатки. Ключевым преимуществом подавителя пульсаций является то, что он обеспечивает очень простой и гибкий способ уменьшить мерцание уже имеющейся конструкции при минимальной и очень разумной цене.


ZHAOQI MAO, LANE GE, и GARY HUA являются членами технического и маркетингового персонала Inventronics (Hangzhou) Co. , Ltd.

{{/ ifUndefined}}

{{#ifEquals product.prodBean.ProductType ‘Aggregated’}}

{{> OSF_AggregateProductPDPDesktop}}

{{еще}}

{{> OSF_SingleProductPDPDesktop}}

{{/ ifEquals}}

×

{{> OSF_ImageDisplay}}

{{CCRZ.productDetailModel.attributes.familyId}}
{{#if this.product.prodBean.osfshortproductname}}

{{decodeHTML this.product.prodBean.osfshortproductname}}

{{#if this. product.prodBean.osfbuyoption}}
{{decodeHTML this.product.prodBean.osfbuyoption}}
{{/если}}
{{еще}}

{{decodeHTML this.product.prodBean.name}}

{{/если}}
{{#ifDisplay ‘PD.DsplUOM’}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetails_UnitOfMeasure’}}
{{pageLabelPrefixMap ‘UOM_’ this.product.prodBean.UnitOfMeasure}}

{{/ ifDisplay}}
{{#ifDisplay ‘PD.DsplAvlb ‘}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetails_Availability’}}
{{#ifStoreSetting ‘InventoryCheckFlag__c’}}
{{{this. product.inventory}}}
{{еще}}
{{{pageLabelMap this.product.availMsg}}}
{{/ ifStoreSetting}}

{{/ ifDisplay}}
{{#ifDisplay ‘PR.Включено’}}

{{pageLabelMap ‘NumberofReviews’ this.numberOfReviews}}

{{/ ifDisplay}}
{{#ifDisplay ‘PD.DsplSDesc’}}

{{decodeHTML this.product.prodBean.longDesc}}

{{/ ifDisplay}}


{{#ifNotEquals this. product.prodBean.productCategoriesS. [0] .categoryName ‘Archived’}}

{{#showPrice}}
{{#if this.allowAddToCart}}
{{#ifDisplay ‘PD.DsplPrc’}}
{{#if this.product.price}}

{{#ifDisplay ‘PD.DsplListPrc ‘}}
{{#if this.product.basePrice}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetails_ListPrice’}}
{{price this.product.basePrice}}
{{#if this.product. prodBean.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}

{{/если}}
{{/ ifDisplay}}
{{#если это.product.prodBean.discount}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetails_ListPrice’}}

{{price this. product.prodBean.listPrice}}
{{#if this.product.prodBean.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetails_AccountDiscount’}}

{{это. product.prodBean.discount}}

{{pageLabelMap ‘Price’}}

{{цена это.product.prodBean.price}}
{{#if this.product.prodBean.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}

{{еще}}

{{pageLabelMap ‘Price’}}

{{#если это. highAttrPrice}}
{{price this.lowAttrPrice}} — {{price this.highAttrPrice}}
{{#if this.product.prodBean.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}
{{еще}}
{{цена это.цена продукта}}
{{#if this.product.prodBean.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}
{{/если}}

{{/если}}

{{#если это. product.sellerID}}

{{pageLabelMap ‘Prod_SoldBy’}}
{{pdp-seller-field ‘sfdcName’ this.product.sellerID this.sellers}}

{{/если}}

{{#ifDisplay ‘PD.DsplSvPrc ‘}}
{{#if this.product.savings}}

{{pageLabelMap ‘YouSave’}}
{{price this.product.savings}}

{{/если}}
{{/ ifDisplay}}
{{#если это. isTierPriced}}

{{pageLabelMap ‘ProductPricingTiers_VolumePricing’}}

{{/если}}

{{/если}}
{{/ ifDisplay}}
{{/если}}
{{/ showPrice}}

{{/ ifNotEquals}}

{{#ifDisplay ‘PD.DsplSku ‘}}

{{pageLabelMap ‘ProductDetailsInc_SKU’}}
{{this. product.prodBean.sku}}

{{/ ifDisplay}}

{{#if this.product.prodBean.options}}

{{/если}}

{{#если это.allowAddToCart}}

{{#ifDisplay ‘pd.tiersassec’}}
{{еще}}

{{/ ifDisplay}}

{{#unless this.primaryAttr}}

{{> OSF_PDPVideo}}

{{> OSF_PDP_specTripleBlock}}

{{> OSF_PDP_specAccordion}}

{{#если это. primaryAttr}}

{{/если}}

{{#if this.showNewSubscriptionSelection}}
{{#if this.product.canAddtoCart}}
fv

{{pageLabelMap ‘Subscribe_And_Save_Label’}}

{{#each this.subProdTerms}}
{{#if this.CC_NO_SUBSCRIPTION}}

{{еще}}

{{/если}}
{{/каждый}}
{{#если это.allowAddToCart}}

{{pageLabelMap ‘Component_MiniwishList_AddToCart’}}

{{/если}}

{{/если}}
{{/если}}

{{pageLabelMap ‘header_top_banner’}}

{{это. mockProduct.sku}}

{{unescape this.mockProduct.shortDesc}}

{{#if this.primaryAttr}}
{{pageLabelMap ‘ProductAttributes_PriceMessage’}}
{{еще}}
{{#if this.showNewSubscriptionSelection}}

{{pageLabelMap ‘Prod_SpotLightPrice’ (цена.price) (price this.minSubPrice) (price this.maxSubPrice)}}

{{еще}}

{{#if this.maxPrice}}

{{#if this.displayPrice}}
{{pageLabelPrefixMap ‘DisplayPrice_’ this.displayPrice}}
{{еще}}
{{#ifbothPricesZero this.minPrice this.maxPrice}}
{{pageLabelMap ‘CartInc_Price’}}:
{{displayRangePrice ‘ProductDetails_PriceRangeFormat’ это. minPrice this.maxPrice}}
{{/ ifbothPricesZero}}
{{/если}}

{{еще}}
{{#if this.displayPrice}}

{{pageLabelPrefixMap ‘DisplayPrice_’ this.displayPrice}}

{{еще}}

{{pageLabelMap ‘CartInc_Price’}}:
{{цена это.цена}}

{{/если}}
{{/если}}
{{#if this.isTierPriced}}

{{pageLabelMap ‘ProductPricingTiers_VolumePricing’}}

{{/если}}
{{/если}}
{{/если}}


{{/каждый}}

{{/если}}

{{#если это. Рекомендуемые}}

{{#if this.crossSell}}
{{pageLabelMap ‘CrossSell_AlsoConsider’}}
{{еще}}
{{pageLabelMap ‘Featured_Title’}}
{{/если}}

{{#each_upto this.Featured 5}}

{{#если это.osfshortproductname}}

{{еще}}

{{/если}}

{{#if this.osfshortproductname}}

{{productLink this. mockProduct (stripTags ‘cc_product_name’)}}
{{stripTags это.mockProduct.osfshortproductname}}

{{еще}}

{{productLink this.mockProduct (stripTags ‘cc_product_name’)}}
{{stripTags this.mockProduct.sfdcName}}

{{/если}}

{{#showPrice}}

{{pageLabelMap ‘CartInc_Price’}}:
{{цена это.цена}}
{{#if ../this.isVatIncluded}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘inc_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{еще}}
{{#hideFromUS}} {{pageLabelMap ‘ex_vat’}} {{/ hideFromUS}}
{{/если}}

{{/ showPrice}}

{{#если это. mockProduct.osfshortproductname}}
{{decodeHTML (productLink this.mockProduct (stripTags this.mockProduct.osfshortproductname))}}
{{еще}}
{{decodeHTML (productLink this.mockProduct (stripTags ‘cc_product_name’))}}
{{/если}}

{{/ each_upto}}

{{/если}}

{{pageLabelMap ‘Footer_Account’}}
{{pageLabelMap ‘Footer_AboutUs’}}
{{pageLabelMap ‘Footer_Contact’}}

{{еще}}

{{categoryLink this ‘cc_cat_name’}}

{{/если}}

{{#if children}}

{{#each children}}

{{#if children}}

{{categoryLink this ‘cc_cat_name’}}