- Измерение освещенности помещения: основные методы и приборы
- 4 средства измерений
- Влияние пульсаций на здоровье человека. частота пульсаций. частотный спектр пульсаций.
- Измерение коэффициента пульсаций
- Нормы и требования к частоте пульсации
- Определение коэффициента пульсации
- Пульсации освещенности современных ламп и светильников: опыт измерения
- Пульсации яркости: факты, механизмы и нормы
- Сводная таблица результатов измерения мерцания различных типов ламп, светильников, фонарей и пр.
- Таблица 1 – минимальное число контрольных точек измерения
- Таблицы норм освещенности различных помещений
Измерение освещенности помещения: основные методы и приборы
Чтобы определить уровень освещенности, можно использовать один из перечисленных ниже приборов — флэшметр, экспозиметр и экспонометр, люксметр или фотометр.
Главный прибор из данной группы, способный выдать параметр реальной освещенности (естественной или искусственной) — люксметр.
Они бывают аналоговые и электронные. Аналоговые приборы уже не выпускаются, остались только раритеты.
Его можно применять для решения следующих задач:
- измерения уровня освещения при аттестации (проверке) рабочих мест;
- снятия показателей освещенности и их сравнение с расчетными параметрами при выполнении работ по монтажу элементов освещения;
- контроль соответствия уровня освещенности в тех или иных помещениях действующим нормам;
- анализ параметров освещенности на соответствие расчетным параметрам в период проведения работ по монтажу осветительных элементов.
Сам люксметра работает на простом принципе. Внутри устройства встроен фотоэлемент. Когда на него направляется световой поток, внутри полупроводникового элемента освобождается мощный поток электронов.
Результатом является появление электрического тока. Величина последнего пропорциональна силе света, который освещает фотоэлемент устройства.
Как правило, именно этот параметр и отражен на приборной шкале.
В зависимости от типа фиксации контролирующего элемента (датчика) люксметр бывает двух видов:
- жесткая фиксация датчика (выполняется в форме цельного устройства, моноблока);
- с датчиком выносного типа, который подключается при помощи гибкого кабеля.
Для проведения простых измерений достаточно самого простого устройства — люксметра в форме моноблока, без дополнительных опций.
Если же требуется уточнение большего числа параметров при проведении профессиональных исследований, то лучше применять более сложные устройства — с опцией вычисления среднего параметра и встроенной памятью.
Большой плюс — применение в люксметре специальных светофильтров. С их помощью можно более точно вычислить параметр силы света, исходящий от осветительных приборов с различными оттенками цвета.
Кроме этого, устройства с выносным датчиком показывают большую точность измерений, ведь на них меньше действуют внешние факторы.
В свою очередь, наличие ЖК-дисплея на современных моделях существенно упрощает процесс снятия показаний с устройства.
Такие приборы, как эскпозиметры и экспонометры применяются в фототехнике.
Их задача — фиксация параметров освещенности экспозиции и яркости. Зная величину этих показателей, фотограф может добиться идеального качества фото.
В свою очередь, экспонометры выпускаются двух видов. Они бывают внешними и внутренними.
Задача флэшметра — измерение уровня освещенности в процессе фотографирования. В качестве вспомогательных элементов применяются осветительные устройства импульсного типа.
В новых фотоаппаратах флэшметр уже встроен. Его задача — регулирование мощности фотовспышки в зависимости от уровня освещения.
В профессиональных студиях, как правило, используются флэшметры выносного типа. Их особенность — наличие точной системы индикации, способной фиксировать не только падающие, но и отраженные лучи света.
Мультиметр (фотометр) — прогрессивный и более современный тип флэшметра. Его плюс — способность сочетания функций упомянутого нами прибора и экспонометра.
4 средства измерений
4.1 Для измерения коэффициента пульсации освещенности используют приборы с измерительными преобразователями излучения с пределом допустимой погрешности средств измерений не более ± 10 % с учетом погрешности спектральной коррекции, определяемой как отклонение от относительной спектральной чувствительности измерительного преобразователя излучения от относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения V(A)по ГОСТ 8.332, погрешности калибровки абсолютной чувствительности и погрешности, вызванной нелинейностью световой характеристики.
4.2 Линейность характеристик измерительного преобразователя излучения прибора для измерения коэффициента пульсации должна быть определена при помощи образцовых светоизмерительных ламп с погрешностью не более ± 5 % по ГОСТ 8.023.
4.3 Допускается измерение коэффициента пульсации освещенности с помощью измерительного преобразователя излучения, соответствующего требованиям 4.1 и 4.2, и осциллографа. Методика приведена в приложении Г.
4.4 Приборы для измерения коэффициента пульсации должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке средств измерений. Поверка приборов осуществляется органами стандартизации и метрологии.
4.5 Перечень рекомендуемых средств измерения приведен в приложении А.
5 Подготовка к измерениям
5.1 Измерения коэффициента пульсации освещенности проводят в темное время суток, когда освещенность от естественного освещения составляет не более 10 % значения нормируемой освещенности.
5.2 Перед измерением коэффициента пульсации освещенности следует заменить перегоревшие лампы контролируемой осветительной установки.
Допускается измерять коэффициент пульсации без предварительной подготовки осветительной установки с обязательным фиксированием данного факта при оформлении результатов измерений.
5.3 Измерения должны проводиться после стабилизации светового потока осветительной установки.
5.4 Измерения коэффициента пульсации освещенности на рабочих местах (рабочих поверхностях) при системах общего и комбинированного освещения следует проводить в плоскости, указанной в нормах [2] – [4] (или на рабочей плоскости оборудования), в точках измерения освещенности.
5.5 При измерении коэффициента пульсации освещенности от системы общего освещения в помещении для определения расположения контрольных точек проведения измерений план помещения разбивают на равные по возможности квадратные части. Контрольные точки размещают в центре каждого квадрата.
где a и b – стороны помещения, м;
h0 – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.
Минимальное число контрольных точек N измерения коэффициента пульсации освещенности от общего освещения в квадратном помещении определяют по таблице 1.
Влияние пульсаций на здоровье человека. частота пульсаций. частотный спектр пульсаций.
Широко распространено мнение, что человеческий глаз чувствует световые пульсации частота которых не превышает нескольких десятков Герц. На этом допущении построено воспроизведение видеоизображений в кино и телевидении – там частота смены кадров составляет 25 Гц, 50Гц и более, что воспринимается глазом человека как целостное во времени, плавно изменяющееся изображение.
Иными словами, если в воспринимаемой органами зрения человека информации присутствует пульсация освещённости или яркости, частотой ниже указанных, то она воздействует непосредственно на сетчатку глаза человека, затем поступает в зрительный тракт и уже через наружное коленчатое тело, зрительную радиацию, анализируется в первичной зрительной коре.
В результате, мы можем описать условия получения зрительной информации: яркость и контраст изображения, цвета и оттенки, есть ли пульсации яркости или освещённости. Если же параметры изображения нас не устраивают, то мы пытаемся как-то приспособиться к их восприятию и, в конце концов, сознательно ограничиваем время визуального восприятия этой информации ввиду дискомфорта.
Однако медицинские исследования показали, что органы зрения и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения воспринимаемой зрительной информации вплоть до частоты 300Гц. Такие изменения в воспринимаемой органами зрения информации оказывают уже не визуальное воздействие.
В этом случае, свет, попадающий в глаз, проделывает путь к супрахиазматическим клеткам и паравентрикулярным ядрам гипоталамуса, а также к шишковидной железе. И тогда свет управляет уже нашим гормональным фоном, который влияет на циркадные (суточные) ритмы, эмоциональную сферу, работоспособность и многие другие аспекты жизнедеятельности.
Многие, наверное, уже сталкивались с таким не визуальным воздействием пульсаций искусственного освещения в виде ощущения необъяснимого чувства дискомфорта, усталости или недомогания во, вроде бы, хорошо и ярко освещённых помещениях или при работе с компьютером.
Самое опасное в не визуальном воздействии света – это то, что мы не чувствуем напрямую его влияния на наш организм и не можем принять меры для уменьшения опасных последствий такого воздействия на наше здоровье. Не визуальное воздействие света может приводить к расстройству биологических ритмов человека и к “циркадным стрессам”, которые, в свою очередь, могут приводить к развитию таких заболеваний, как депрессии, бессонница, патологии сердечно-сосудистой системы и рак.
Для светового потока, пульсация которого превышает частоту 300Гц, какого-либо заметного воздействия на организм человека выявлено не было, ввиду того, что на такие быстрые изменения интенсивности светового потока перестает уже реагировать сетчатка глаза человека.
Измерение коэффициента пульсаций
Коэффициент пульсации потока света – показатель, характеризующий неравномерность светового потока. Различают пульсацию освещенности и пульсацию яркости. Обе характеристики измеряют в процентах. Допустимые уровни коэффициента пульсации регламентируются актуализированной редакцией СП 52.13330.
2021 “Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95” и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. В результате медицинских исследований, учеными установлено, что человеческой глаз воспринимает пульсации частотой до 300 Гц – они воздействуют на мозг, в результате чего происходит подавление природных биоритмов ЦНС, нарушения гормонального фона, другие отклонения в деятельности жизненно важных систем организма.
Измерять пульсацию необходимо у всех осветительных приборов и устройств, оснащенных дисплеями: ноутбуков, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов, а так же у настольных и потолочных ламп и прочих источников света. Для измерения коэффициента пульсаций освещённости необходимо:
- положить люксметр-пульсметр на рабочий или школьный стол, на пол или любую другую поверхность, при этом световой поток должен падать на фотодатчик;
- если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно перейти в режим пульсметра – нажать кнопку «P»;
- считать результат с дисплея.
Для измерения пульсаций мониторов, экранов, светодиодных и других ламп необходимо:
- люксметр-пульсметр поднести как можно ближе к объекту измерений при этом фотодатчик должен быть направлен в сторону измеряемого объекта;
- если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно повернуть фотодатчик в сторону объекта измерений и перевести люксметр в режим пульсметра – нажать кнопку «P»;
- считать результат с дисплея.
На достоверность результатов измерений могут повлиять следующие факторы:
- наличие дополнительных источников света;
- перемещение пульсметра при выполнении измерений – прибор должен оставаться неподвижным;
- прочие помехи – перемещающиеся поблизости предметы и люди, в том числе падающие листья, пролетающие птицы и насекомые и т. д..
Важно! Для точных измерения пульсации люминесцентных, светодиодных и газоразрядных ламп необходимо выждать 5 минут, пока они не выйдут на стабильный режим работы. Намного удобнее работать с пульсметром RADEX LUPIN, так как он оснащен поворотным фотоэлементом.
В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 предельно допустимое значение пульсаций для мастерских, санузлов и зон ожидания составляет 20 %, для офисов – 15 %, жилых комнат и спален – по 10%, детских, рабочих мест операторов ПК, кабинетов и библиотек – 5 %.
Нормы и требования к частоте пульсации
Тут все зависит от типа используемого оборудования и особенностей его подключения. Стоит отметить, что самые высокие показатели пульсации света, превышающие 30% присущи электромагнитным ПРА и газоразрядным лампам, работающим от однофазной линии. Поэтому их чаще всего используют для уличного освещения и мест, в которых не требуется постоянное зрительное напряжение.
Кстати! Вопреки сложившемуся мнению пульсация присуща и стандартным лампам накаливания. Когда они работают от однофазной питающей сети, показатель может составлять до 15%.
Отдельного внимания требует светодиодное оборудование. Принцип его работы отличается от стандартных вариантов, показатель зависит от схемотехнических особенностей используемого в системе блока питания. Во многих дешевых изделиях для снижения себестоимости на выходе вместо постоянного напряжения подается выпрямленный ток с промышленной частотой, что приводит к тому, что пульсация может достигать отметки в 30%.
При покупке светодиодного оборудования надо обязательно запрашивать у производителя или поставщика техническую документацию со всеми основными показателями, включая пульсацию света. Причем, необходимо изучать данные о каждом продукте отдельно, даже если они похожи по характеристикам. Нередко бывает, что рабочие показатели у двух почти одинаковых светильников сильно различаются.
Не стоит забывать и о том, что показатели пульсации существенно увеличиваются при использовании в системе диммеров с частотой до 300 Гц. Лучше использовать варианты с показателями, превышающими 400 Гц. Также стоит отметить, что если частота питания более 5 кГц, то показатели мерцания снижаются до 1%.
В качественных светодиодных лампах показатели пульсации минимальны.
Этот вариант особенно хорошо работает со стандартным и компактным люминесцентным оборудованием. Благодаря современным технологиям на них можно подавать питание с частотой свыше 25 кГц, что позволяет обеспечить минимальное мерцание света без дополнительных устройств.
Норма пульсации освещенности зависит от источника света и количества фаз, к которым подключается оборудование. Основные коэффициенты для самых распространенных ламп таковы:
- Лампы накаливания при подключении к однофазной линии должны обеспечивать коэффициент мерцания в пределах от 10 до 15%, двухфазной – от 6 до 8%, трехфазной – 1%.
- Люминесцентные лампы ЛБ, работающие от одной фазы — 34%, двух – 14,4, трех – 3%.
- Люминесцентные лампы ЛД, присоединенные к однофазной линии – 55%, двухфазной – 23,3, трехфазной – 5%.
- Ртутные дуговые лампы при работе от однофазного напряжения должны обеспечивать коэффициент мерцания не более 58%, двухфазного – 28%, трехфазного – 2%.
- Металлогалогенные источники света при работы от одной фазы должны соответствовать норме коэффициента мерцания в 37%, двух фаз – 18%, трех фаз – 2%.
- Натриевые лампы высокого давления, работающие от однофазной линии – 77%, двухфазной – 37,7%, трехфазной – 9%.
Натриевые лампы имеют большой коэффициент пульсации, поэтому используются в основном для уличного освещения.
Определение коэффициента пульсации
Некоторые сложности с использованием данного параметра возникают в связи с тем, что можно вводить в рассмотрение множество разных коэффициентов пульсации, в зависимости от того, какую величину выберем в качестве абсолютной меры уровня пульсаций. Поэтому важно уточнять, о каком именно коэффициенте идёт речь. Чем некоторые авторы порой пренебрегают и тогда остаётся только догадываться, что имелось в виду.
Можно выделить три основных подхода к определению коэффициента пульсации, которые чаще всего используются в литературе и отражены в нормативной документации (стандартах).
1. Коэффициент пульсации — отношение половины размаха пульсации к среднему значению величины (или, что то же самое, к постоянной составляющей величины). Под размахом пульсации понимается разность между максимальным и минимальным значением величины: $$ k=frac -U_> . $$
Рис. %img:rpl_def
Для практического измерения коэффициента пульсации удобно воспользоваться осциллографом и определить величины Umin, Umax. Если для оценки постоянной составляющей воспользоваться приближением (U_0 approx (U_ U_)/2,) то получаем следующую формулу, удобную для практического определения коэффициента пульсации: $$ k approx frac -U_> U_>. $$
Существует аналогичное определение, но в нём используется не половина размаха, а полный размах пульсаций.
2. Коэффициент пульсации — отношение размаха пульсации к среднему значению величины (к постоянной составляющей величины): $$ k=frac -U_> , $$ или, в более удобной форме для вычисления по результатам измерений запишем как $$ k approx 2 ; frac -U_> U_>. $$
Но можно использовать не только амплитудные значения величины пульсаций, а, например, действующее (среднеквадратичное) значение напряжения пульсации. Тогда получим следующее определение.
3. Коэффициент пульсации — отношение среднеквадратичного значения переменной составляющей к абсолютному значению постоянной составляющей изменяющейся величины: $$ k=frac > . $$
Каждое из рассмотренных определений имеет свою область применения. Выбор определяется тем, какой из коэффициентов наилучшим образом отображает реальные характеристики пульсации в данном случае.
Коэффициенты, вычисляемые по амплитуде и размаху пульсации (первое и второе определения) в целом равноценны, лишь отличаются друг от друга в 2 раза. Они характеризуют наибольшее отклонение величины от среднего значения. Хорошо подходят, например, для оценки качества выходного напряжения источников питания.
В некоторых же случаях больший интерес представляет не амплитуда, а действующее значение пульсации, которое определяет мощность пульсации на резистивной нагрузке. И тогда отдают предпочтение третьему определению.
Действующее значение величины, а значит и вычисленный по ней коэффициент пульсации оказывается малочувствителен к единичным кратковременным выбросам величины («иголкам» сигнала), которым соответствует малая переносимая в нагрузку энергия и которые вносят малый вклад в среднюю мощность, рассеиваемую на нагрузке.
Иногда эта особенность коэффициента пульсации по действующему значению оказывается полезной.
Пульсации освещенности современных ламп и светильников: опыт измерения
В нашей практике есть множество примеров удачного и неудачного применения новых систем освещения. По приведенным ниже примерам из жизни хорошо видно, что технологии современного освещения находятся еще на стадии становления. И поэтому на рынке присутствует большое количество либо не совсем „зрелых“ решений, либо зачастую откровенных подделок или брака.
Например, наличие пульсаций у светильника или лампы, как правило, сигнализирует о том, что производитель, возможно, решил сэкономить на производстве, т.к. для обеспечения низкого уровня пульсации требуются некоторые небольшие дополнительные затраты с его стороны.
И будет справедливо предположить, что если производитель немного сэкономил на подавлении пульсаций, то он, скорее всего, мог сэкономить и на других компонентах, что может привести к ухудшению характеристик лампы или светильника, таких как срок службы, цветопередача, энергоэффективность, электромагнитная совместимость, защита от перегрузок и перепадов напряжения в сети и многое другое…
Вот лишь несколько примеров из реальной жизни, связанных с измерением уровней пульсаций, причин их возникновения и борьбой с ними.
1. Московский Инженерно-Физический институт (МИФИ). Повсеместная замена устаревших светильников на лампах ЛБ-40 и ЭМПРА (коэффициент пульсации около 40%) на светодиодные светильники типа «Армстронг». После замены коэффициент пульсации возрос до 56%, а уже через полгода эксплуатации отмечены штучные случаи выхода светильников из строя.
Изучение схемы нового светильника показало полное отсутствие какой-либо схемы управления. Единственная светодиодная линейка из 42 последовательно включенных светодиодов запитана с выхода понижающего трансформатора через диодный мост и фильтрующий конденсатор минимальной емкости.
2. Поставщик «умных» дорогих систем освещения известного зарубежного бренда обратился с вопросом о повышенных пульсациях светового потока поставляемых им светильников на промежуточных уровнях яркости. Измерения с помощью программы «ЭкоЛайт-АП» показали, что яркость светильника регулируется ШИМ-модулятором с рабочей частотой около 200 Гц.
3. Потолочные светтльники типа «Армстронг» с «noname» газоразрядными лампами 4 * 18 Вт и ЭМПРА. Освещенность в контрольной точке 450 лк, коэффициент пульсации освещенности 40%. Проведена замена ламп на новые с индексом цветопередачи Ra > 90 и заменены ЭМПРА на качественные ЭПРА класса А2.
При той же потребляемой мощности получили значение пульсаций освещенности менее 0,5% и увеличение освещенности в контрольной точке до 1100лк. Стоимость модернизации минимальна — около 130 рублей за лампу и около 500 рублей за ЭПРА. Итого, около 1000 рублей на один светильник.
Пульсации яркости: факты, механизмы и нормы
Пульсации светового потока источников света ограничиваются санитарными нормами, и с каждым годом уменьшаются. А на пульсации яркости экранов санитарных норм нет. При том, что в мониторы и телефоны люди уже смотрят дольше, чем на офлайн-сцены.
Разберемся, как и на что влияет пульсация яркости наблюдаемых сцен, и как в действительности пульсируют источники света и экраны.
Механизм воздействия пульсаций яркости на здоровье человека
Энцефалограмма человека с характерным пиком на частоте пульсирующего освещения еще с 60-х годов публиковалась как доказательство вредного действия пульсаций освещенности на нервную систему.
Слева — контрольная ЭЭГ, справа — с пиком на частоте 120 Гц при включении освещения, пульсирующего с частотой 120 Гц.
Сегодня же, по мнению нейрофизиологов, навязывание нервной системе высокочастотного дополнительного ритма повредить не может. Картинка всего лишь показывает восприимчивость нервной системы к пульсациям освещенности. Вылезает на ЭЭГ пик с частотой изменения значимого параметра окружающей среды — молодец, здоров!
Однако, при длительной напряженной зрительной работе выраженные пульсации освещения действительно вредны, так как мешают движению взгляда.
Застывший взгляд слеп, чтобы видеть, нужно взгляд перемещать. Движение взгляда по лицу одной из самых красивых женщин в истории, Альфред Ярбус, 1965г.
Взгляд человека перемещается скачкообразно — саккадами. Пульсации на частотах 100 Гц и более сознанием не воспринимаются, но провалы освещенности в короткий миг перескока мешают взгляду «зацепиться» за новую точку.
Один и тот же эффект проявляется при быстром движении объекта (карандашный тест), сдвиге фотоаппарата, и быстром перемещении взгляда: наблюдатель видит прерывистый след из фантомов освещенных объектов. Это затрудняет перемещение взгляда на намеченную цель, саккады становятся более частыми и хаотичными.
Появление фантомов перемещающихся объектов при пульсирующем освещении.
Наиболее полным и достоверным обобщением современных данных о влиянии пульсаций освещения на здоровье человека является документ “IEEE Recommended Practices for Modulating Current in High-Brightness LEDs for Mitigating Health Risks to Viewers“. Исследования, на которые ссылается документ, показывают следующее:
- Высокочастотные пульсации освещенности вызывают повышенную усталость, снижение производительности зрительной работы, усталость глаз, головные боли и тревожность.
- С увеличением глубины пульсаций выраженность негативного воздействия растет.
- С ростом частоты риски негативного воздействия снижаются.
Самая оптимистичная оценка верхней границы воздействия пульсаций по частоте основана на том, что характерное время развития
потенциала действия
нервного волокна человека 5 мс, что соответствует ширине полосы пропускания 200 Гц. Отечественный ГОСТ предписывает не учитывать пульсации или гармоники сложных пульсаций на частота более 300 Гц. Однако на практике сложная система из большого числа взаимодействующих нейронов реагирует на частоты до килогерца.
IEEE вводит следующие критерии уровней риска:
- низкому уровню риска на частотах менее f = 90 Гц соответствует уровень пульсаций, в процентах не превышающий 0,025⋅f; более 90 Гц — не превышающий 0,08⋅f. При частотах более 1250 Гц ограничений на уровень пульсаций нет. Для актуальной частоты 100 Гц уровни пульсации, соответствующие низкому уровню риска, — не выше 8 %.
- безопасный уровень глубины пульсаций при котором нет статистически выявляемого воздействия — 0,01⋅f для частот ниже 90 Гц и 0,0333⋅f для частот выше 90 Гц. Для частоты 100 Гц заведомо безопасный уровень пульсаций — не выше 3 %.
Что о пульсациях яркости говорит закон
Отечественные стандарты нормируют «просто пульсации» на частотах до 300 Гц, и это правильно, так как заставить миллионы людей учитывать спектральные особенности пульсирующего освещения нереально, хорошо бы учли хоть одну цифру.
Но одной цифры все равно не получилось, санитарные нормы еще со времен СССР регламентируют уровень пульсаций в разных ситуациях не выше 20 %, 15 %, 10 % и 5 %. И со временем количество нормативных документов, указывающих в каких случаях допустимы какие пульсации, становится только больше.
Но во внегосударственных стандартах можно и нужно использовать упрощенные нормы. Достаточно принять, что в местах постоянного пребывания людей допустимы пульсации не выше 3 %. Это и обосновано, и заведомо соответствует всем санитарным нормативам, и в большинстве случаев выполняется автоматически.
Еще пять лет назад добиться пульсаций яркости, например, светодиодного светильника, менее 15 % было чрезвычайно трудно. И сегодня попадаются экземпляры с уровнем пульсаций в десятки процентов, особенно часто среди малогабаритных ламп (типа G9 и т.п.) из-за трудностей размещения полнофункционального драйвера в столь в малом объеме да еще и за малые деньги. Но для типичного современного добросовестно изготовленного светодиодного светильника пульсации освещенности на уровне 1-2 % — норма. И превосходная норма!
Но не стоит быть перфекционистом. Требовать сегодня уровень пульсации 0,5 % и менее — значит напороться на завышенную цену, а подчас и на обман. Неоправданно дорого производить что-то идеальное, это подтвердит любой разработчик. Покупатель же общается не с разработчиком, а с менеджером, чья работа обещать «— да, конечно, у нас ровно то, что вам нужно».
Реальные значения пульсаций яркости
В 2021 году я в должности и.о. главного редактора журнала «Светотехника» курировал исследование фактических параметров светотехнических приборов рынка. В том числе я передал в LampTest.ru 5 штук обследованных в аккредитованной лаборатории лампочек, и убедившись, что результаты измерений AlexeyNadezhin совпадают с нашими, включили в статистику данные по более чем четыремстам лампочкам из его проекта.
И со студентами кафедры Светотехники МЭИ измерили спектр и глубину пульсаций 111 разных моделей мониторов найденных в комнатах общежития МЭИ. В работе использовали внесенный в реестр средств измерений и поверенный люксметр-яркомер-пульсметр «еЛайт02».
И вот что выявили:
Типичный уровень пульсаций уличных натриевых светильников — около 30 %. Типичный уровень пульсаций светильников с люминесцентными трубчатыми лампами 4×18 с «классическим» ЭМПРА, стоящих в большинстве учреждений и учебных заведений — более 40 %.
Типичный люминесцентный светильник пульсирует на удвоенной частоте сетевого напряжения 100 Гц с глубиной пульсаций более 40 %.
Лампы накаливания пульсируют меньше люминесцентных, но тоже будь здоров. Данные LampTest согласуются с данными, полученными прямым измерением в лаборатории компании Эко-Е ее техническим директором Сергеем Мамаевым, куда я для измерений привез сумку разнообразных лампочек накаливания, купленных в крупных сетевых магазинах. С ростом мощности свечение нити накаливания становится более инерционным, уровень пульсаций падает, но все равно остается выше приемлемого значения.
Пульсации светового потока ламп накаливания разных мощностей. Здесь и далее зеленым выделен заведомо безопасный уровень по критериям IEEE.
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) пульсируют примерно вдвое меньше ламп накаливания (6-10% против 15-20%). Светодиодные лампы бывают двух разновидностей — большая часть очень хороша, меньшая пульсирует как угодно вплоть до 100 % (ужас-ужас). Светодиодные светильники всех мастей большей частью хороши, пульсации низкие.
Коэффициент пульсации исследованных КЛЛ (а), СД ламп (б) и офисных светодиодных светильников, уличных и промышленных светодиодных светильников (г).
В 2021-2021 годах я совмещал должность руководителя производственной светотехнической лаборатории и измерил множество светильников разных производителей. Сегодня уровень пульсаций светодиодного светильника выше 10 % вызывает удивление. Значения до 3 % — фактическая норма.
И эти изменения произошли стремительно. Недавно попали в руки БУ-шные экземпляры одного из лучших трековых светильников для освещения музеев — ERCO. Эффективность около 90 лм/вт при КЦТ=3000 К и Ra=90 — уровень для ERCO двух-трехлетней давности, но приемлем и сегодня. Но что такое: поворачиваю гониометр со светильником и вижу на экране свистопляску, проверяю уровень пульсаций — более 30 %. Породистые источники питания Tridonic из этих светильников придется выкидывать и заменять на любые современные с пульсацией ~1 %.
Ну и самое интересное — пульсации яркости экранов мониторов. Наиболее жестко уровни пульсаций отечественные нормативы ограничивают в помещениях с дисплеями из-за следующего обстоятельства: если освещать сцену одновременно двумя пульсирующими на разной частоте источниками, на нервную систему воздействуют и обе эти частоты и целый букет их производных, включая низкочастотную разницу. Еще в СССР не знали как бороться с пульсацией яркости мониторов и привычно «завернули гайки» светотехникам.
Пульсация яркости мониторов и экранов вызвана ШИМ-регулировкой подсветки, поэтому на 100 % яркости пульсация как правило равна нулю, и при уменьшении яркости растет. Для примера у монитора AOC i2769vm при максимальной яркости пульсации отсутствуют, при 95% яркости пульсации составляют 8,5%; при половинной яркости (см. рисунок ниже) достигают 100%; а при яркости меньше половины глубина пульсаций все также 100%, но между вспышками света появляются паузы темноты.
Характер пульсаций яркости экрана AOC i2769vm. Здесь и ниже приведены скриншоты программы Эколайт-АП
Типичный пример характера и спектра пульсаций экрана смартфона на примере Samsung S7 Edge — при понижении яркости пульсации растут с 5 % до 69 %, и с 60 Гц на 241 Гц меняется частота основной гармоники. Возможно изменение частоты связано с конструктивной особенностью самосветящихся AMOLED-экранов. Отметим, что повышение частоты по критериям IEEE не вывело параметры пульсаций экранов из опасной зоны.
Форма (вверху) и спектр пульсации (внизу) яркости экрана Samsung S7 Edge при уровнях яркости 100 % и 50 %.
Поэтому перед измерениями для статистики яркость мониторов и экранов смартфонов выставлялась на 50 %. Результаты катастрофические. В зеленую и даже в желтую зону попала лишь незначительная доля экземпляров. У части экранов основная гармоника на частоте менее 70 Гц, что по данным IEEE приводит к выраженным недомоганиям, головным болям и даже эпилептическим припадкам.
Частота и глубина пульсации экранов мониторов, ноутбуков и носимой электроники.
Является ли пульсация экрана телефона катастрофой? Нет, но при чтении желательно выставлять яркость на 100 %, а в транспорте смотреть не в телефон, а на девушек.
Примечание 1: Пост является популярным изложением результатов, опубликованных в Оптическом журнале на русском языке и в OSA publishing на английском языке.
Примечание 2: Если вы в Москве, и имеете доступ к большому объему включенных мониторов и телефонов (шоурум магазина электроники?), предлагаю все ваши устройства перемерить.
Сводная таблица результатов измерения мерцания различных типов ламп, светильников, фонарей и пр.
| Лампы накаливания («классика») | ||||
| Модель | Частотапульсаций,Гц | Коэффициент пульсации, % | Фото | Измерение |
| E27, 100 Вт | 100 | 15 | ||
| E27, 75 Вт | 100 | 12 | ||
| E27, 60 Вт | 100 | 18 | ||
| E27, 40 Вт | 100 | 18 | ||
| Стандартная А60, цоколь Е27, 25 Вт | 100 | 16 | ||
| Osram 25 Вт | 100 | 29 | ||
| Bellight 40 Вт | 100 | 27 | ||
| Bellight 30 Вт | 100 | 26 | ||
| Bellight 75 Вт | 100 | 15 | ||
| Lexman 60 Вт | 100 | 14 | ||
| Philips 75 Вт | 100 | 13 | ||
| Bellight 95 Вт | 100 | 12 | ||
| Lexman 75 Вт | 100 | 12 | ||
| Лампы Галогенные | ||||
| Модель | Частотапульсаций,Гц | Коэффициент пульсации, % | Фото | Измерение |
| Леруа Мерлен 20 Вт | 100 | 29 | ||
| Uniel 28 Вт | 100 | 22 | ||
| Uniel 25 Вт G9 | 100 | 22 | ||
| Wolta 40 Вт G9 | 100 | 21 | ||
| Osram 30 Вт | 100 | 20 | ||
| Wolta 35 Вт | 100 | 19 | ||
| Uniel 42 Вт | 100 | 16 | ||
| Uniel 42 Вт «свеча» | 100 | 16 | ||
| Lexman 50 Вт | 100 | 14 | ||
| Osram 57 Вт | 100 | 13 | ||
| ЭРА 70 Вт | 100 | 12 | ||
| Uniel 52 Вт | 100 | 12 | ||
| Osram 77 Вт | 100 | 11 | ||
| Люминесцентные (газоразрядные) лампы | ||||
| Модель | Частотапульсаций,Гц | Коэффициент пульсации, % | Фото | Измерения |
| ЛБ-40 с ЭмПРА | 100 | 25 | ||
| WalSun 9 Вт, ЭмПРА | 100 | 39 | ||
| E14, 16 Вт | 100 | 23 | ||
| Настольная Camelion, 20 Вт | 100 | 4 | ||
| Светодиодные (LED) лампы | ||||
| Модель | Частотапульсаций,Гц | Коэффициент пульсации, % | Фото | Измерения |
| Армстронг «Револайт», 2 мод. | 100 | 8 | ||
| «Армстронг» в МИФИ | 100 | 41 | ||
Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:
Категория: Лампы (тесты)
Темы статьи:
Таблица 1 – минимальное число контрольных точек измерения
| Индекс помещения i | Число точек измерения |
| Менее 1 | 4 |
| От 1 до 2 включ. | 9 |
| Св. 2 до 3 включ. | 16 |
| Св. 3 | 25 |
5.6 В неквадратных помещениях выделяют квадрат наибольшей площадью Sк, для которого опре
деляют число точек измерения N1. Минимальное число точек измерения коэффициента пульсации освещенности от общего освещения N рассчитывают по формуле
где Sп – площадь помещения, м2;
Sк – площадь квадрата, м2.
5.7 При размещении контрольных точек на плане помещения их сетка не должна совпадать с сеткой размещения светильников. В случае совпадения сеток число контрольных точек на плане помещения целесообразно увеличить (см. приложение В). При расположении в помещении крупногабаритного оборудования контрольные точки не должны располагаться на оборудовании.
5.8 Измерения коэффициента пульсации освещенности от местного освещения проводят непосредственно на рабочих местах в плоскости, указанной в нормах [2] – [4], или на рабочей плоскости оборудования.
6 Проведение измерений
6.1 Измерение коэффициента пульсации освещенности проводят прямым методом измерения коэффициента пульсации освещенности на рабочей поверхности с помощью приборов для измерения коэффициента пульсации освещенности.
6.2 При измерениях коэффициента пульсации освещенности необходимо соблюдать следующие требования:
на измеряемую поверхность не должна падать тень от прибора и человека, проводящего измерения.
6.3 При комбинированном освещении рабочих мест коэффициент пульсации освещенности измеряют сначала от светильников общего освещения, затем включают светильники местного освещения в их рабочем положении и выключают общее освещение.
6.4 На одном рабочем месте проводят не менее трех измерений в течение 5 мин.
6.5 Результаты измерения коэффициента пульсации освещенности оформляют протоколом в соответствии с приложением Б.
7 Обработка и оценка результатов измерений
7.1 Коэффициент пульсации освещенности на рабочем месте от общего и местного освещения соответствует норме, если его значение не превышает Кп <= Кпн, где Кпн – нормированное значение.
7.2 Коэффициент пульсации освещенности от общего освещения Kп определяют как среднеарифметическое значение измеренных коэффициентов пульсации освещенностей в контрольных точках помещения по формуле
где Кпi – измеренные значения коэффициента пульсации освещенности в контрольных точках помещения, лк;
N – число точек измерения.
7.3 Коэффициент пульсации освещенности на рабочем месте определяют как среднеарифметическое трех измерений, проведенных в течение 5 мин.
7.4 При проведении измерений с помощью измерительного преобразователя излучения и осциллографа коэффициент пульсации рассчитывают в соответствии с приложением Г.
7.5 Коэффициент пульсации освещенности в помещениях соответствует норме, если его среднее значение не превышает Кп <= Кпн [2]-[4].
Таблицы норм освещенности различных помещений
Для каждого типа помещений установлены четкие нормы минимальных значений уровня освещенности и максимально допустимые показатели коэффициента пульсации освещения.
Таблица 1 – Нормы освещенности для торговых помещений
| Тип помещения | Уровень освещенности рабочего места, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Торговые залы в продуктовых магазинах | 300 | 15 |
| Торговые залы в магазинах самообслуживания | 400 | 10 |
| Отделы стройматериалов, сантехники, спорттоваров | 200 | 20 |
| Отделы посуды, канцтоваров, мебели, одежды, игрушек | 200 | 20 |
| Примерочные | 300 | 20 |
| Помещения инкассации | 300 | 15 |
Таблица 2 – Нормы освещенности для школы
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Класс для занятий | 400 | 10 |
| Лаборатория | 400 | 10 |
| Учебная аудитория | 400 | 10 |
| Кабинет труда для мальчиков | 300 | 15 |
| Компьютерный класс | 400 | 15 |
| Коридор, лестница | 150 | – |
| Спортзал | 200 | 20 |
| Кабинет труда для девочек | 400 | 10 |
| Актовый зал | 200 | – |
| Кабинеты преподавателей | 300 | 15 |
| Кабинет черчения | 500 | 10 |
Таблица 3 – Нормы освещенности для детских садов
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Приемная, коридор | 200 | 15 |
| Раздевалка | 200 | 15 |
| Группы, зал для занятий музыкой, игровые комнаты | 400 | 10 |
| Спальные комнаты | 150 | 15 |
| Медицинский кабинет | 200 | 15 |
| Изолятор для заболевших детей | 200 | 15 |
Таблица 4 – Нормы освещенности для жилых помещений
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Жилые комнаты | 150 | 20 |
| Кухня | 150 | 25 |
| Ванная | 50 | – |
| Коридор | 50 | – |
| Туалет | 50 | – |
| Вестибюль, прихожая | 30 | – |
| Лестницы | 20 | – |
Таблица 5 – Нормы освещенности для медицинских учреждений
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Кабинеты врачей-специалистов | 500 | 10 |
| Кабинеты врачей терапевтов в поликлинике | 300 | 15 |
| Темная комната в кабинете окулиста | 20 | 10 |
| Помещение операционной | 500 | 10 |
| Родовая комната | 500 | 10 |
| Комнаты функциональной диагностики | 300 | 15 |
| Рентгенкабинет | 50 | – |
| Помещение флюорографии | 200 | 20 |
| Вспомогательные помещения | 75 | – |
| Детские палаты | 200 | 15 |
| Палаты для взрослых пациентов | 100 | 15 |
| Лаборатории | 500 | 10 |
Таблица 6 – Нормы освещенности для автомойки
| Тип помещения | Уровень освещенности, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Моечный бокс | 300 | 15 |
| Технические помещения | 75 | 20 |
| Кабинет для персонала | 150 | 15 |
| Комната администратора | 300 | 10 |
| Помещение для клиентов | 200 | 15 |
https://www.youtube.com/watch?v=
Огромное значение уделяется контролю над наличием пульсации от источников освещения в офисных помещениях, подробнее об этом можно прочитать тут. Нормы освещения производственных помещений и цехов устанавливают четкие значения минимального количества люксов в зависимости от особенностей производственного процесса, все самое важное по этой теме можно прочитать тут.
