Пульсацию светового потока влияние на зрение

Пульсация — это микро-мерцания ламп искусственного освещения, невидимые для глаза, но отрицательно влияющие на мозг: появляется напряжение в глазах, усталось, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Особенно пульсация опасна для детей до 13-14 лет, когда их психика и зрительная система только формируются. Каково влияние пульсации освещения на организм человека? Как можно уменьшить вред здоровью от пульсации лампочек? Какие лампочки безвредны для использования в офисе и дома? Именно этому посвящено данное исследование российских ученых и медиков.

Проблема исчерпаемости ресурсов и острой необходимости экономии электроэнергии является одной из наиболее остро обсуждаемых в мире. Правительства государств призывают переходить на энергоэффективные технологии и принимают законы, направленные на повышение энергетической эффективности. Тенденция энергосбережения постепенно приходит и в Россию: многие производители бытовой техники повышают класс энергоэффективности своей продукции, рекламные щиты призывают нас экономить электроэнергию и постепенно уходят в прошлое неэкономичные «лампы Ильича». В то же время переход на новые технологии вызвал бурные дискуссии: при внедрении новых технологий взамен морально устаревших приходится сначала вложить немалые средства, а экономия наступает значительно позднее.

На протяжении ряда лет одной из наиболее популярных энергосберегающих ламп стала люминесцентная. Энергопотребление этой лампы почти в 5 раз ниже, чем у лампы накаливания, а срок службы составляет 6000 часов против 1000 часов. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) получили широкое распространение благодаря простоте установки: они имеют стандартный цоколь и монтируются непосредственно на место лампы накаливания.

Главной проблемой люминесцентных ламп, которую даже производители не скрывают, является наличие ртути, которая обеспечивает свечение в этой лампе. Если разбить лампу дома, то, чтобы не получить отравления парами ртути, надо предпринять меры по демеркуризации помещения: необходимо провести механическую очистку от соединений ртути и устроить проветривание помещения на несколько часов. Также неправильная утилизация люминесцентных ламп может нанести масштабный урон окружающей среде и здоровью населения: массовое скопление лампочек на городских свалках приведет к попаданию ртути в почву и воду.

Заявление главы Росатома Сергея Кириенко о планах корпорации и «Интер РАО ЕЭС» на строительство в Петербурге завода по утилизации ртутных ламп может стать решением экологического вопроса. Конечно при условии, что каждый житель будет правильно утилизировать ртутьсодержащие лампы.

Но только ли ртуть в люминесцентных лампах может нанести вред здоровью человека?

КЛЛ представляет собой скрученную трубку, наполненную смесью инертного газа и паров ртути. При прохождении электричества соединение начинает светиться почти невидимым для глаза ультрафиолетовым излучением. Зримым оно становится при прохождении через флюоресцирующий состав – люминофор, нанесенный на стенки трубки. Но не все УФ-излучение преобразуется, часть его проходит через слой люминофора в неизмененном виде, а при старении и разрушении люминофорного слоя процент проходящего сквозь него УФ-излучения увеличивается.

Вредное воздействие солнечного ультрафиолета на кожу широко известно: разрушение коллагена и эластина, преждевременное старение и огрубение кожи, и вероятность активного роста раковых клеток. К сожалению, стекло люминесцентной лампы задерживает не все типы ультрафиолетовых лучей, и, попадая на кожу человека, они оказывают не менее негативное влияние, чем солнечные.

Британские ученые провели исследование, которое показало, что свет люминесцентных ламп может стать причиной мигреней и даже приступов эпилепсии. Из-за ультрафиолетового излучения люминесцентных ламп у людей с чувствительной кожей могут появиться сыпь, экземы, псориаз и отеки. Особую опасность УФ-лучи представляют для нежной кожи младенцев.

Вторая опасность, которую таит в себе люминесцентная лампа – это пульсация – это невидимые невооруженным глазом мерцания света, которые возникают из-за колебаний в подаваемом напряжении. Коварность пульсации заключается в том, что попадая на сетчатку глаза, она корректируется и воспринимается человеком как ровный свет. Однако отрицательное влияние световых колебаний на организм человека установлено в многочисленных исследованиях российских и международных экспертов и ученых. Пульсация крайне отрицательно влияет на мозг, и как следствие, вызывает повышенную утомляемость и плохое самочувствие.

В исследовании лаборатории промышленного освещения «Научно-исследовательского института охраны труда в г. Иваново» под руководством Ильиной Е.И. и Частухиной Т.Н. говорится, что «неблагоприятное действие пульсации на организм человека возрастает с увеличением ее глубины. Появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль». Большинство исследователей отмечает отрицательное воздействие пульсации света на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15-30 минут.

«Освещение пульсирующим светом опасно при наличии в поле зрения движущихся и вращающихся объектов возникновением стробоскопического эффекта — зрительной иллюзией неподвижности или мнимого движения предмета. Стробоскопический эффект может возникать при освещении разрядными источниками света: люминесцентными лампами, в том числе компактными, дуговыми ртутными лампами (ДРЛ), натриевыми лампами высокого давления (НЛВД), металлогалогенными лампами (МГЛ), — комментирует заведующий лабораторией строительной светотехники Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Шмаров И.А. – Следствием стробоскопического эффекта могут быть травмы, например если этот эффект затронет шпиндель токарного или сверлильного станка и циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера и блок ножей вибрационной электробритвы или инструменты на уроках труда в школе».

Многие международные и российские исследования доказали, что пульсация люминесцентного освещения оказывает негативное воздействие также и на центральную нервную систему, причем в большей степени – непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки. Заведующая отделением гигиены труда и врач по общей гигиене «Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» Белянина А.В. отмечает опасность люминесцентного освещения для зрительной работоспособности человека, особенно у учащихся, в первую очередь у школьников до 13-14 лет, когда их зрительная система еще формируется. После проведения ряда исследований английские специалисты, настойчиво рекомендуют отказаться от использования люминесцентных ламп в детских комнатах.

Развитие технологий и ужесточение норм СНиП и СанПиН повлекли за собой появление электронных пускорегулирующих средств (ЭПРА), снижающих пульсацию. Эти устройства сглаживают колебания, но сделать свет максимально постоянным и ровным под силу лишь самым дорогим и качественным ЭПРА, которые не выдерживают конкуренции дешевых китайских ламп, которыми перенасыщен рынок.

По российским санитарным нормам пульсация света при работе с компьютером не должна превышать 5%, однако при аттестации рабочих мест по условиям труда оказалось, что значение коэффициента пульсации на более чем 80% рабочих мест в 2-4 раза превышает установленные нормы. Какая пульсация у ламп, установленных дома, можно проверить только при наличии специального профессионально оборудования.

Уходящая в прошлое лампа накаливания также имеет коэффициент пульсации. Колебания напряжения также сказываются на раскаленной вольфрамовой нити. Но она не успевает так быстро остыть, поэтому мерцание несколько сглаживается – пульсация составляет примерно 13%.

Практически полностью проблема пульсации решена в уверенно завоевывающих рынок светодиодных лампах – качественные светильники имеют коэффициент пульсации до 1%. Неоспоримым преимуществом светодиодов является и отсутствие ртути, свинца и других вредных соединений, а значит, не требуются специальные меры по утилизации. Текшева Л.М., заведующая отделом нормирования и гигиенической экспертизы НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН, проводила экспериментальное исследование с участием добровольцев-волонтеров от 20 до 35 лет по сравнению влияния люминесцентных и светодиодных светильников на психофизические показатели человека. Результаты эксперимента выявили преимущество работы в условиях светодиодного освещения по сравнению с люминесцентным.

На многие вещи, связанные с повседневной деятельностью человека, зачастую влияет качество света—это давно известный факт. Иногда мы даже не задумываемся о последствиях—процессы проходят на подсознательном уровне, почти как во сне. Как снизить нагрузку на мозг в четыре раза и увеличить эффективность труда, а также о других эффектах пульсации светового потока—подробнее в нашей статье.

В двух словах

Пульсация светового потока = эффект мерцания.

Снижение пульсаций источника света является важной составляющей в борьбе за качество света. В последнее время одним из заметных трендов на рынке LED-освещения становится гонка за нулевым значением коэффициента пульсации. Так ли это важно на самом деле, давайте разбираться

Подробнее о коэффициенте пульсации

Пульсация светового потока—это одна из основных характеристик источников искусственного освещения, отражающая частоту мерцания и качество света в целом. Характеризуется данный эффект специальным параметром—коэффициентом пульсации.

Для тех, кто любит формулы и ГОСТы

Коэффициент пульсации—это относительная величина и измеряется она в % от разности максимального и минимального значений освещенности в люксах, приведенная к усредненному значению освещенности за период.

В России ограничения по значениям Kп светильников регламентируются СНиП 23-05-95, ГОСТ 17677-82 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. В Европе и США подобных норм не существует. Основные ограничения, существующие в России:

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

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

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.

Пульсацию светового потока влияние на зрение

Раздражителем для органов зрения человека является свет. За восприятие света в глазу человека отвечают фоторецепторы – палочки (черно-белое изображение при низкой освещенности) и колбочки (цветное изображение при достаточной освещенности). Под воздействием света, в них происходит распад белков родопсина и йодопсина, вызывающий нервные импульсы, передающиеся в зрительную кору головного мозга, где и происходит обработка зрительной информации.
Зрение человека делится на центральное и периферическое. Если центральное зрение отвечает за детальный анализ изображения, то, в ходе эволюции, периферическое зрение отвечало за обнаружение предметов и отслеживание их перемещения. Поэтому от центра к краю сетчатки глаза падает острота зрения, и одновременно увеличивается чувствительность к передвижению и мельканию объектов. Это можно легко проверить, если отвести глаза от экрана монитора в сторону, тем не менее, оставив его в периферическом поле зрения. Очень часто, в этом случае, можно заметить мерцание изображения на экране. Аналогичным образом можно визуально зафиксировать пульсацию люминесцентных светильников.
Считается, что человеческий глаз способен воспринимать изменения в визуальной информации, частота которых не превышает 30-80 Гц (зависит от индивидуальных особенностей человека, окружающих условий, интенсивности и спектрального состава светового потока). Выше этой частоты мерцания уже не воспринимаются человеком визуально. Этот параметр называется критической частотой слияния мельканий (КЧСМ) и эффект слияния широко используется в кино, стробоскопии и пр.
Необходимо отметить, что для периферического зрения КЧСМ выше, чем для центрального – поэтому мерцания, поступающие с периферии поля зрения, ощущаются на более высоких частотах.
Видимое мерцание света, воспринимаемое человеком, безусловно, оказывает негативное влияние на самочувствие и зрение. Тем не менее, поскольку оно ощущается визуально, то организм человека пытается адаптироваться или противодействовать ему, принуждая ограничить время такого неблагоприятного воздействия (например, неприятные ощущения при разглядывании мерцающих объектов).
А как реагирует зрение и мозг человека на пульсации света, частота которых выше критической частотой слияния мельканий и представляют ли они из себя какую-то опасность? И не являются ли эти световые пульсации причиной ухудшения самочувствия у людей, проводящих много времени перед монитором компьютера или в помещениях с некачественным освещением?
Существует множество исследований, доказывающих, что рецепторы в глазу человека воспринимают световые колебания с частотами до 300 Гц (некоторые источники утверждают, что и до 10 кГц, но эти цифры вызывают сомнения).

Влияние пульсаций света на биоритмы мозга.

Еще в 60-х годах ХХ века в журнале «Светотехника» (№5, 1963г.) была опубликована работа (Ильянок В.А, Самсонова В.Г.) «Влияние пульсирующих источников света на электрическую активность мозга человека». В одном из экспериментов ученые снимали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) электрической активности мозга у группы испытуемых во время просмотра ими светового экрана, на который периодически подавались невидимые глазом пульсации света, частотой 120 Гц. На Рис.1а представлена ЭЭГ (1) и ее частотный спектр (2) снятые у испытуемых в темноте. На Рис.1б представлена ЭЭГ (1) и ее частотный спектр (2) у испытуемых, которые смотрели на источник света с невизуальными пульсациями, частотой 120 Гц. На полученных электроэнцефаллограммах четко виден пик активности мозга, частотой 120Гц, вызванный световыми пульсациями экрана. Амплитуда этого пика зависит от уровня пульсации источника света. При превышении определенного уровня пульсаций этот навязанный пик начинал угнетать естественные биоритмы головного мозга (см. Рис.1).

• мозг человека воспринимает пульсации света, не ощущаемые визуально (как по частоте, так и по амплитуде);
• пульсации света, частотой выше 100Гц, начинают влиять на работу мозга уже при глубине 2-3%;
• пульсации, глубиной больше 20%, дают тот же эффект, что и 100% пульсации;
• при уровне мерцаний больше 5-8% и при частотах 100Гц и более, нормальная работа мозга нарушается;
• мозг способен усваивать до четырех частот световых пульсаций одновременно, которые оказывают комплексное воздействие на работу мозга;
• мозг не воспринимает пульсации света, частотой выше 300Гц.

Наличие больших уровней высокочастотных пульсаций приводит к перегрузке всего зрительного тракта человека ввиду того, что организм не успевает среагировать и адаптироваться к значительным изменениям уровня светового потока за короткие промежутки их воздействия.
Итак, можно сделать следующие выводы:

• видимые низкочастотные пульсации светового потока вызывают зрительный дискомфорт, зрительное и общее утомление,
• невидимые пульсации светового потока при уровнях выше 5-8% вызывают перегрузку зрительного тракта и нарушают нормальную работу мозга, приводят к переутомлению и расстройству естественной электрической активности мозга.

Эти выводы подтверждаются тем, что большинство людей, которые подолгу находятся в помещениях с пульсирующим искусственным освещением или работают за мерцающим монитором, отмечают у себя следующие симптомы:

• боли в глазах;
• усталость глаз;
• повышенный уровень утомления;
• сухость, «песок» и боли в глазах;
• покраснение и слезливость глаз;
• потеря концентрации и понижение внимания;
• общее снижение работоспособности

Вред здоровью от воздействия мерцающих источников света уже давно известен и существуют санитарные нормы на допустимые уровни и частоту пульсаций светового потока.
Самым распространенным источником световых пульсаций является мерцание подсветки монитора компьютера, ноутбука, планшета и т.п.

Пульсация светового потока и способы ее снижения. Пульсация, мерцание светодиодных ламп: причина и способы борьбы с ней

Одним из важнейших физических факторов на каждом рабочем месте является освещение. Освещение не только обусловливает возможность выполнения работ, но и обеспечивает уровень производительности и качества труда, травмобезопасность и состояние здоровья работников. Контроль и оценка условий освещения при аттестации рабочих мест производится в соответствии с требованиями Р 2.2.2006–05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» по методике, изложенной в МУ ОТ РМ 01-98/2.2.4.706-98 «Оценка освещения рабочих мест». При этом освещение оценивается по параметрам, характеризующим как количество, так и качество света. Среди показателей качества света особое место занимает пульсация освещенности. Этот параметр световой среды неизменно вызывает вопросы.

Анализ результатов аттестации рабочих мест с персональными компьютерами показывает, что большинство из них «условно аттестованы» по причине несоответствия требованиям норм по ограничению глубины пульсации освещенности. Причем зачастую не отвечают требованиям норм по ограничению пульсации новые осветительные установки, нередко выполненные импортными светильниками, имеющие современный дизайн и обеспечивающие достаточное количество света. В итоге внешне эффектные системы освещения не соответствуют требованиям по качеству освещения и оказываются вредными с точки зрения условий и охраны труда. Использование четырехламповых растровых зеркальных светильников в административных помещениях также нередко приводит к нарушению требований норм по пульсации освещенности. При этом обеспечение требуемых уровней освещенности не представляет проблемы.

При высоких уровнях освещенности оценка условий освещения как вредных вызывает недоумение у работодателей: света много, откуда может быть «вредность»? Однако эту «вредность» очень четко отмечают работающие в условиях повышенной пульсации, которые, не фиксируя ее визуально, выражают нежелание работать «при люминесцентных лампах». Проблема эта не нова, и, по словам выдающегося проектировщика-светотехника Г. М. Кнорринга, «в первые годы применения люминесцентных ламп, когда вред пульсаций недооценивался и для их ограничения не принималось мер, несколько хороших в остальном осветительных установок были скомпрометированы именно из-за пульсаций».

Что же такое пульсация освещенности? Среди показателей качества световой среды это, пожалуй, самый «коварный» параметр. Коварность пульсации светового потока заключается в том, что глаз не ощущает колебания света, но на них отрицательно реагирует мозг, и человек не понимает, по какой причине он очень утомляется и неважно себя чувствует.

Причина пульсации освещенности – переменный ток, питающий осветительные установки. Световой поток источников света при питании их переменным током промышленной частоты 50 Гц пульсирует с удвоенной частотой – 100 Гц (см. рисунок).

Явление это наиболее характерно для газоразрядных источников света. Процесс электрического разряда в этих лампах практически безынерционен и следует за частотой переменного тока, в связи с чем, зависящее от этого процесса излучение люминофора, обладающего лишь малым послесвечением, также непостоянно во времени. Следует отметить, что пульсация освещенности отмечается и в осветительных установках с лампами накаливания, она весьма незначительна при использовании мощных ламп (3-5 % при лампах мощностью 300-500 Вт), однако при снижении мощности до 100-60 Вт может достигать 11-18 %.

Пульсация светового потока зрительно не воспринимается, так как частота пульсаций 100 Гц превышает критическую частоту слияния световых мельканий. Электрофизиологические исследования показали, что пульсация неблагоприятно влияет на биоэлектрическую активность мозга, вызывая повышенную утомляемость. Это обусловлено изменением основной ритмической активности нервных элементов мозга, перестраивающих присущую им частоту в соответствии с частотой световой пульсации.

Отрицательное воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины. Большинство исследователей отмечают отрицательное воздействие пульсации света на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15–30 мин. Это определяет требования к ограничению глубины пульсации светового потока в осветительных установках.

Поскольку основным количественным параметром осветительных установок является нормированный уровень освещенности, в качестве критерия оценки глубины световых колебаний в осветительных установках, питаемых переменным током, принят коэффициент пульсации освещенности на рабочей поверхности, характеризующий ее глубину. Он равен отношению половины максимальной разности освещенности за период колебания к средней освещенности за период, выраженному в процентах.

Экспериментально установлено, что отрицательное действие пульсации на организм человека достаточно мало только при глубине пульсации не более 5–6 % при частоте 100 Гц. При частоте колебаний света 300 Гц и более глубина пульсаций не имеет значения, так как на эту частоту мозг не реагирует.

При работе с ВДТ на электронно-лучевых трубках вопрос об ограничении пульсации освещенности встает особенно остро, так как мозг человека крайне отрицательно реагирует на два и более одновременных, но различных по частоте и некратных друг другу ритма световых раздражений. Именно такая ситуация складывается при работе на персональном компьютере. Поэтому к осветительным установкам в помещениях с компьютерами предъявляются весьма жесткие требования по пульсации освещенности – не более 5 %.

Ограничение пульсации освещенности требуется не только в помещениях с компьютерами, но и при выполнении других видов работ, особенно работ, относящихся к точным. При этом особенно следует обратить внимание на систему комбинированного освещения, где пульсация должны быть ограничена не только в местном освещении (как правило, для этого используются светильники с лампами накаливания), но и в общем. Есть основание считать, что периферическое зрение особенно чувствительно к пульсации, поэтому общее освещение также должно соответствовать нормативным требованиям (не более 20%). На практике нередко общее освещение механических цехов, выполненное светильниками с газоразрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДНаТ) без распределения по фазам сети, создает пульсацию освещенности, достигающую 80-90 %.

Следует отметить, что наличие пульсаций освещенности, превышающих нормативные требования, может вызвать, так называемый, стробоскопический эффект, то есть явление, когда предметы быстро движущиеся поступательно представляются имеющими многократные контуры. Вращающиеся предметы в зависимости от их скорости вращения могут казаться остановившимися, изменившими скорость или направление вращения. Искажение зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении или кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени может быть непосредственной причиной травматизма.

Меры ограничения глубины пульсации освещенности достаточно хорошо проработаны. Они изложены в любой справочной литературе по светотехнике («Справочная книга по светотехнике» под редакцией Ю.Б. Айзенберга, «Справочная книга для проектирования электрического освещения» под редакцией Г.М. Кнорринга и др.). Требование к обязательности оценки коэффициента пульсации освещенности изложено в Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» и в Методических указаниях «Оценка освещения рабочих мест». Контроль коэффициента пульсации освещенности в настоящее время осуществляется инструментально с помощью приборов.

Все отраслевые и ведомственные нормативные документы по освещению содержат нормируемые значения коэффициента пульсации, и их требования должны учитываться при проектировании осветительных установок (ОУ). Кроме того, ГОСТ 17677-82 «Светильники. Общие технические условия» также содержит требования по ограничению пульсации, в частности указано, что в светильниках с числом ламп, кратным двум, должны применяться пускорегулирующие аппараты, обеспечивающие сдвиг фаз между токами ламп (см. п.3.2.3 ГОСТ). И требования этого ГОСТа должны в обязательном порядке выдерживаться.

Теоретически все наши действующие осветительные установки должны обеспечивать надлежащее качество освещения. Тем более что практическое обеспечение требований норм по ограничению глубины пульсации освещенности технически достижимо: использование наиболее подходящих для данного вида работ источников света, ПРА с «расщепленной фазой», включение ламп на разные фазы сети, при необходимости использование ВЧПРА.. Однако, как показывают результаты обследования освещения, почти все существующие осветительные установки на рабочих местах с компьютерами не обеспечивают нормируемую глубину пульсации освещенности и, как правило, она составляет 28-35 %, а иногда достигает 41-50 %.

Решения, обеспечивающие соблюдение нормативных требований к освещению (как по количеству, так и по качеству), должны обеспечиваться на стадии проектирования. К сожалению, уровень проектирования осветительных установок в настоящее время оставляет желать лучшего. К тому же при сертификации светильников не проверяется коэффициент пульсации освещенности. Положение осложняется еще и тем, что отечественные заводы – изготовители светильников в большинстве своем не соблюдают требования ГОСТ16677-82 в части ограничения глубины пульсации освещенности. Нередко осветительные установки в кабинетах, где имеются рабочие места с компьютерами, монтируются вообще без проектов, просто кому-то понравились светильники в соседнем учреждении, решили себе установить не три, а, например, четыре таких светильника – чтобы светлее было! И если не соблюдается порядок монтажа осветительных установок, то о каком качестве освещения можно говорить. К слову сказать, грамотное проектирование освещения в помещениях с компьютерами является сложной задачей, технические решения иногда приходится принимать на уровне компромисса, с такой задачей способен справиться лишь опытный специалист-светотехник.

Справедливости ради надо отметить, что в последнее время на освещение, наконец-то, обратили внимание. Многие работодатели имеют намерение привести осветительные установки в состояние, соответствующее требованиям норм, в том числе и по коэффициенту пульсации освещенности. Многие из них сталкиваются с проблемой отсутствия информации о возможности приобретения соответствующей качественной аппаратуры, и это в то время, когда любой производитель ищет рынки сбыта и с готовностью предложит свою продукцию.

К сожалению, для обеспечения требуемых норм пульсации освещенности сегодня нередко приходится реконструировать действующие вновь смонтированные установки. Однако этот процесс нельзя пускать на самотек. Современный светотехнический рынок наполнен как дешевыми некачественными изделиями, так и продукцией высокого уровня, но дорогой. Чтобы разумно выбирать «золотую середину», без специалистов, владеющих вопросами освещения, не обойтись.

Надо еще раз обратить внимание на необходимость качественного проектирования вновь создаваемых осветительных установок, недопустимо монтировать системы освещения без соответствующих проектов. Нужно более ответственно подходить к процессу приемки осветительных установок в эксплуатацию, а производственный контроль проводить в полном соответствии с требованиями нормативной документации. Следует решить вопрос с информацией: потребители должны знать, что им нужно, и где это приобрести, а производителям необходимо предоставлять сведения о своих изделиях в полном объеме, причем в форме, доступной и понятной для покупателей.

К сожалению, информацию о продаваемых светильниках получить очень трудно. Продавцы твердят о наличии сертификата на светильник, об указании в паспорте светильника на соответствие его требованиям ГОСТ (как правило, это требования ГОСТ по пожарной безопасности). Никаких указаний по типам установленных ПРА в паспорте не содержится. То есть нужно очень хорошо представлять, как задать интересующий вопрос по поводу ограничения коэффициента пульсаций, чтобы получить адекватный ответ.

Что же касается реконструкции действующих осветительных установок, то наиболее целесообразным вариантом решения этой проблемы представляется разработка типовых рекомендаций с привлечением грамотных специалистов – светотехников.

Практически 90 процентов информации наш мозг получает посредством органов зрения. Понятно, что для лучшего восприятия информации нам необходимо хорошее освещение. Наш организм прекрасно воспринимает естественное освещение. Но, к сожалению, мы (как наши предки) не можем себе позволить ложиться спать с заходом солнца. Поэтому нам приходится постоянно пользоваться искусственным освещением в помещении. Естественно, такое освещение имеет ряд минусов, по сравнению с естественным. Одним из которых можно смело назвать — пульсация (мерцание, моргание, мигание) ламп. Сегодня мы попробуем разобраться с таким понятием, как пульсация (мерцание, моргание, мигание) светодиодных ламп. Вообще. повышенная пульсация ламп происходит из-за периодических колебаний уровня светового потока, который мы получаем от любой лампы, в том числе и светодиодной.

Пульсация светового потока – это одна из характеристик искусственного освещения, показывающая частоту мерцания света.

Санитарные нормы и правила требуют максимальные уровни пульсации для каждого вида освещения. Согласно СП 52.13330.2011 пульсация допускается в диапазоне 10-20 процентов. В жилых помещениях такие требования не распространяются.

Скорее всего из-за этого на всех коробках светодиодных ламп попросту не указывают коэффициент пульсации. А зря. Как выясним позже, очень зря.

Реальные коэффициенты пульсаций светодиодных приборов

Мы знаем, что может быть как от постоянного, так и переменного напряжения. А это значит, что уровень (коэффициент) пульсации, мерцания, моргания любых светодиодных ламп будет полным повторением уровня пульсаций их источников питания.

Если лампа имеет питание от постоянного тока, то и световой поток. исходящий от нее будет постоянным, что само по себе значит нулевой коэффициент пульсации.

Но в наших домах постоянного напряжения нет. Поэтому, в зависимости от схемы питания светодиодных ламп, пульсация будет составлять от 1 до 30 процентов.

Часто бывает пульсация в светодиодных лампах появляется после . Не часто, но такая проблема тоже имеет место быть.

Для сравнения, за все время проводимых измерений были получены следующие цифры:

Коэффициент пульсации для индукционных ламп составляет не более 5%
— для ламп накаливания (галогенные) — не более 5%
— люминесцентные от 5-40 %
— светодиодные от 1-30%

Мы видим, что коэффициент пульсации (моргания, мерцания, мигания) светодиодных ламп может охватывать весь диапазон пульсаций, в зависимости от того, какая используется схема их электропитания.

Поэтому можно понять, что с пульсацией надо бороться и свести к минимуму. Так чем же вредна пульсация?

Вредность пульсации (мерцания, мигания) светодиодных ламп

Мы можем фиксировать изменение поступающей информации до 300 Гц. Визуально мы их не ощущаем, но на подсознательном уровне все ПЛОХО. Как правило, человек начинает чувствовать себя плохо, появляется дискомфорт, переутомление, головокружение. И хорошо, если Вы сталкиваетесь с такой пульсацией не надолго. Но если на рабочем месте у Вас постоянно такое освещение, то это станет (рано или поздно) причиной постоянного подавленного состояния, бессонницы, сердечно-сосудистых и возможно (еще не доказано. но ведутся исследования) онкологических заболеваний.

Также стоит отметить и такое важное и опасное состояние светодиодных ламп — стробоскопический эффект. Это доказанный и опасный факт. Его необходимо как можно быстрее «убирать» с рабочих мест. Пример стробоскопического эффекта: частота мерцания лампы совпадает с частотой вращения детали на каком-нибудь станке. От этого создается впечатление, что детали на станках «крутятся-вертятся» очень медленно. Из-за такого эффекта пострадали, покалечились, погибли не одна сотня работников.

Поэтому оптимальным коэффициентом пульсации ЛЮБОГО источника света стоит считать до 5 %.

Сравнение некоторых ламп по коэффициенту пульсации (мерцанию, морганию)

Ниже приведены графики протестированных ламп по коэффициенту пульсации:

1. Лампа накаливания 60 Вт — пульсация 18%
2. Лампа светодиодная Армстронг — пульсация 41%
3. Лампа люминесцентная 9 Вт WalSun — пульсация 31%
4. Лампа люминесцентная Camelion — пульсация 4%
5. Лампа люминесцентная ЛБ40 — пульсация 25%
6. Лампа светодиодная Philips 9 Вт — пульсация 3,2%
7. Лампа светодиодная кукуруза «китайская» — пульсация 68%

По полученным данным можно легко понять, что светодиодная лампа не дает нам основания считать о низкой пульсации. Самый хороший коэффициент можно считать светодиодную лампу Philips. Это не удивительно. Чем дороже лампа, чем лучше брэнд, тем лучше коэффициенты пульсации. И наоборот, повсеместное использование известных источников света (Армстронг) не говорит о том, что Вы получите качественное освещение.

Все-таки, перед покупкой стоит у продавца спрашивать сертификаты на лампы, комплектующие (если источник света собирается «на коленях»). Только тогда Вы сможете быть уверенным, что не получите негативного влияния от пульсации.

Видеообзор сравнение пульсации различных ламп

В данном видеоматериале Вы посмотрите ряд тестов сравнений по освещенности и коэффициенту пульсаций на ряде ламп: от ламп накаливания, до светодиодных.

Можно ли справиться с миганием светодиодных ламп

С миганием справиться достаточно просто, но только для тех, кто понимает где и что делать. Как правило, без паяльника тут не обойтись.

Все китайские модели не имеют драйвера в своих лампах. поэтому тут проблема решиться только с установкой драйвера. Но тут стоит понимать, что его надо еще найти таких размеров, чтобы в лампу установить.

Можно пробовать установить конденсатор. Тут надо помимо паяльника уметь считать. Для каждой каждой лампы свой. Тут без измерений не обойтись, чтобы правильно подобрать конденсатор.

Все способы сводятся только к замене или установке нормальных драйверов. Но опять же. Это дополнительные траты и трудозатраты. Скупой платит дважды! Поэтому не стоит скупиться и приобретать . Пульсация там будет, но минимальная, что нас абсолютно устраивает.

Для тех же, кто хочет все-таки самостоятельно убрать пульсацию (мигание, мерцание) есть хорошее подспорье — «Светодиодные лампы . Как убрать пульсацию Автор: Коллектив Издательство: Россия Год издания: 2015 Язык: Русский Формат: Mp4 Качество: отличное Размер: 408.20 Мб». Забейте в поисковик и у Вас все получится.

Как определить пульсацию (мигание, мерцание) светодиодных ламп

Одним из самых простых способов определить есть ли пульсация в Вашей лампе — использовать видеокамеру. Современные камеры в телефонах имеют параметр — гашение мерцания 50 или 60 Гц. Вам необходимо найти данную опцию в параметрах и включить ее. После этого, подводя камеру к лампе Вы сможете увидеть мерцание (ни с чем его не спутать). Если же картинка остается четкой — то поздравляем, мерцания в Вашей лампе или нет или она ничтожно мала.

Также можно с легкостью телефона и фотографии определить мерцание. Достаточно сделать фотографию лампы без засветки. Фотография Вам покажет есть или нет пульсации. Если на фото Вы видите горизонтальные затемненные полоски, то Вам не повезло.

Более серьезные методы — использование компьютера, фото а, резистора мы рассматривать не будем. Материала по этому вопросу достаточно много в сети. Ищите, да обрящите.

Мы вкратце вспомнили историю искусственного освещения, а также немного поговорили о том, какие основные параметры есть у энергосберегающих ламп вообще и светодиодных ламп в частности. Сегодня, как и было обещано, мы перейдем к замерам и сравнениям (однако пока что без раскручиваний).

А стоит ли оно того?

Измерения проводились люксометром Mastech MS6610 . Стороннюю засветку я исключил плотными шторами (при выключенном освещении прибор показывал ноль люкс). Поскольку световой поток люминесцентных и светодиодных ламп зависит от их температуры, значения освещенности снимались два раза – сразу после включения и после десятиминутного прогрева (эмпирически было выяснено, что после десяти минут работы освещенность изменяется крайне незначительно). Лампы накаливания, разумеется, прогревать не надо, поэтому для них измерение проводилось только один раз, сразу после включения, чтобы не испортить люстру, расчитанную, если мне не изменяет память, максимум на 40 Ватт (для лампы накаливания) в каждом рожке. Результаты сего опыта можно наблюдать в таблице ниже.

Ну что же, видно, что этом тесте светодиодные лампы (как минимум те, что были у меня) и правда превосходят все, что ныне можно вкрутить в обычный патрон E27 (за исключением, может быть, какой-нибудь экзотики). С лампами накаливания все понятно – я и так догадывался, что результат будет не слишком впечатляющим. Интереснее сравнить светодиодные лампы и все еще популярные КЛЛ.

Сразу бросается в глаза, что за первые десять минут КЛЛ изменяют яркость почти в пять раз. На практике это означает, что для бытового сценария «зашел в комнату (кладовку) на две минуты найти что-то» они подходят хуже всего – к моменту выхода на рабочий режим их скорее всего уже выключат. Это помимо того, что газоразрядные лампы и так плохо переносят частые включения, хотя, положим, в кладовке они могут быть и не такими частыми, но, тем не менее, непродолжительными. Светодиодные лампы, напротив, несколько снижают яркость по мере прогрева – падение напряжения, а, следовательно, и мощность (при постоянном токе) на нагретом светодиоде меньше. Тем не менее, разница в яркости здесь не носит такого сногсшибательного характера, как в случае КЛЛ (что косвенно говорит о достаточно хорошем теплоотводе конкретно в этих лампах). К слову, видно, что и после прогрева разница все еще в пользу светодиодов, хотя ее размер таков, что можно считать освещенность, создаваемую и теми, и другими, примерно равной. Однако мы говорим о примерно равной освещенности, создаваемой двадцативаттной КЛЛ и двенадцативаттной LED-лампой – экономия по мощности почти в два раза. Про лампы накаливания можно даже не говорить – при во много раз большей мощности потребления по создаваемой освещенности они проигрывают и КЛЛ, и светодиодам. Кроме того, как я уже упоминал выше, девяностопятиваттные лампы в мою люстру вкручивать вообще нельзя, так что в реальности с лампами накаливания я бы не получил даже этих ста люкс. Разумеется, такое ограничение связано с нагревом.

Лампы накаливания, очевидно, уже сошли с дистанции, так что давайте сравним КЛЛ и светодиодную лампу по нагреву.

Эти изображения также были сняты после десятиминутного прогрева. Видно, что КЛЛ греется до ста градусов и более, в то время как максимальная температура светодиодной лампы составляет лишь около шестидесяти. То есть, возможность обжечься об КЛЛ, в принципе, существует (белок начинает сворачиваться при восьмидесяти градусах Цельсия), в то время как со светодиодной лампой это невозможно в принципе. Мелочь, но приятно.

Больше промеров

Коэффициент пульсаций является очень важным показателем. Несмотря на то, что изменения яркости с частотой более 16 – 20 Гц наш мозг сознательно не обрабатывает, эффект от них вполне заметен. Существенные пульсации общей освещенности могут привести к повышенной утомляемости, мигреням, депрессиям и прочим малоприятным вещам по части психики. Нормируется этот показатель в СНиП 23-05-95 . Там очень много разных таблиц, но, в целом, из них можно вынести, что коэффициент пульсаций общего освещения не должен превышать 20%. Стоит оговориться, что разговор обо всем этом имеет смысл до частоты около 300 Гц, поскольку далее на изменения освещенности уже не успевает реагировать сама сетчатка, и потому в этом случае в мозг просто не приходит раздражающего сигнала.

Коэффициент мощности для конечного потребителя, в принципе, неважен. Этот параметр показывает отношение активной мощности, потребляемой прибором, к полной мощности, учитывающей реактивную часть, не производящую полезной работы, но, в частности, греющую провода. Также распространено название «косинус фи» — это все оттого, что интересующая нас величина может вводиться как косинус некоторого условного угла. Максимальное, идеальное значение коэффициента мощности – 1. Бытовые счетчики учитывают только активную мощность, ее же пишут на упаковках; для потребителя в этом смысле проблем нет. Однако, если мы говорим о глобальных масштабах (например, миллионный город, целиком освещаемый светодиодными светильниками), низкий коэффициент мощности может создать большие проблемы энергетикам. Поэтому его оценка – оценка лампы в смысле светлого светодиодного будущего.

Мощность и коэффициент мощности я мерял головкой muRata ACM20-2-AC1-R-C . Коэффициент пульсаций измерялся осциллографом Uni-Trend UTD2052CL , к которому подключалась следующая схема:

Кому интересно, это классический частотно-компенсированный преобразователь «ток-напряжение» на операционном усилителе, дополненный искусственной средней точкой. Питается, для исключения наводок, от батареи. Диод BPW21R – прибор фотометрического класса с характеристикой, компенсированной согласно чувствительности человеческого глаза. Документация гарантирует линейность тока в зависимости от освещенности в фотогальваническом режиме, так что схема выдает напряжение, прямо пропорциональное освещенности фотодиода и вполне годится для измерений коэффициента пульсаций. Определяется он, кстати, как отношение размаха пульсаций к удвоенному среднему значению. И размах, и среднее значение входят в стандартные автоматические измерения любого современного цифрового осциллографа, так что с этим проблем нет – остается только удвоить и поделить. Сравнения результатов измерений этой импровизированной конструкцией со значениями, выдаваемыми прибором «ТКА-ПУЛЬС» (Госреестр), показали расхождение измеренного коэффициента пульсаций не более процента.

Итак, результаты замеров для ламп, которые оказались у меня под рукой:

Про лампу Wolta стоит поговорить отдельно

На упаковке читаем гордую надпись:

«Оптимальная для глаз частота мерцания». Офигеть! Что там за частота-то такая? Может быть, они имеют в виду, что она далеко за пределами регламентированных санитарными нормами трехсот Герц?

На осциллографе видим:

100 Гц, коэффициент пульсаций 68%. По СанПиН не проходит. Что они понимают под оптимальностью — загадка…

Как мы видим, здесь у светодиодных ламп не все так радужно. Тут же выясняется очень интересный факт – похоже, что о качестве светодиодных ламп нельзя судить только по производителю; одни и те же бренды, вообще говоря, ставят как рекорды качества, так и антирекорды. Надо отметить, что общий вердикт, представленный в таблице, я выносил, придавая большее значение коэффициенту пульсаций, чем коэффициенту мощности, по причинам, изложенным выше. Но даже коэффициент пульсаций в 1% не может до конца оправдать коэффициент мощности, равный 0.5, в случае промышленного изделия, продаваемого миллионными тиражами. Впрочем, для дома лучше взять такую лампу, чем изделие с единичным коэффициентом мощности и уровнем пульсаций в 50%.

Разумеется, лампы с коэффициентом пульсаций более 20% категорически не подходят для общего освещения (в люстру по шесть штук такое вкручивать не стоит). К слову, для упомянутых мной КЛЛ «Эра» он составляет чуть менее 10%, а для классической лампы накаливания — около 13%.

Последние параметры, о которых можно вскользь поговорить, это цветовая температура и индекс цветопередачи. Несмотря на то, что они формализуются, на бытовом уровне все сводится к «нравится/не нравится». Должен сказать, что все протестированные лампы в этом плане меня порадовали — ни у одной не было явного уклона в синеву или избыточную желтизну, все имели приятный белый оттенок. Но это, разумеется, на мой вкус, и только.

В следующих статьях мы наконец-то посмотрим, что у ламп внутри, и попытаемся разобраться, какие внутренние причины делают хорошие лампы хорошими, а плохие – плохими.