- Измерение освещенности помещения: основные методы и приборы
- 4 средства измерений
- Выбор по цветовой температуре
- Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
- Нормы и требования к частоте пульсации
- Определение коэффициента пульсации
- Определение пульсаций светодиодной лампы
- Пульсации яркости: факты, механизмы и нормы
- Расчет количества светильников по формуле
- Сводная таблица результатов измерения мерцания различных типов ламп, светильников, фонарей и пр.
- Таблица 1 – минимальное число контрольных точек измерения
- Таблица соответствия мощностей светодиодных ламп
- 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.
Выбор по цветовой температуре
Если привычные для нас лампы накаливания, вне зависимости от мощности, излучают теплый свет с желтым оттенком, то светодиодные лампы, как и компактные, могут иметь разную цветовую температуру свечения и соответственно излучать свет разного цвета. Поэтому при покупке светодиодной лампочки на цвет свечения лампы нужно обратить особое внимание.
Цвет свечения LED ламп принято обозначать величиной температуры, выраженной в градусах Кельвина (кратко обозначается буквой К, правая шкала на схеме). Нулевая отметка на шкале Кельвина расположена на уровне деления шкалы Цельсия –273 °C. До более низкой температуры тело охладить невозможно, так как температура определяется скоростью движения его молекул, а теоретически при нуле градусов Кельвина молекулы должны будут остановиться, что исключает природа материи.
Цвет свечения светодиодной лампы в обязательном порядке указывается на упаковке четырехзначной цифрой с буквой К на конце. Например, 2700 К – «теплый белый» светит как лампа накаливания, 3300 К – «нейтральный белый», практически это белый свет. 5000 К – «дневной свет», с которым все хорошо знакомы по цвету свечения люминесцентным лампам дневного света.
Как Вы могли заметить, в таблице для зеленого цвета не указана цветовая температура, и это не ошибка. Когда придумывали маркировку ламп накаливания по цвету свечения, то светодиоды еще не изобрели. Поэтому решили обозначать цвет свечения ламп накаливания по температуре нагрева ее нити, выраженной в градусах Кельвина.
С давних времен известно, что цвет имеет волновую природу и характеризуется длиной волны. Поэтому цвет свечения светодиодной лампы можно выразить как в градусах Кельвина, так и длиной его волны, которая обозначается λ и выражается в нанометрах (сокращенно – нм).
Например, синий цвет находится в диапазоне волн 450-500 нм, зеленый цвет – 500-570 нм, а красный – 620-700 нм. Это наглядно демонстрирует нижеприведенный график Цветовой чувствительности человеческого глаза. В настоящее время некоторые производители начали указывать в технических характеристиках светодиодных ламп цвет свечения лампы в виде диапазона длин волн.
При выборе LED лампы следует учитывать, что восприятие человеком цвета окружающих предметов зависит от величины освещенности. В дневное время, когда светит солнце, человеку приятнее белый свет, а в вечернее и ночное – с желтым оттенком, как светит лампа накаливания.
При выборе светодиодных ламп для освещения помещений, где живут пожилые люди, следует учесть, что с возрастом хрусталик глаза желтеет. Поэтому для того, чтобы люди почтенного возраста правильно воспринимали цвета предметов нужно в светильники устанавливать светодиодные лампы нейтрального или холодно белого цвета свечения.
Я предпочитаю светодиодные лампы с температурой свечения как у ламп накаливания 2700К, но дело конечно вкуса. Надо заметить, что заменив лампу накаливания светодиодной с цветовой температурой 3300К или 5000К-6400К, все предметы и стены в помещении изменят свой цветовой оттенок. Дизайн помещения может измениться до неузнаваемости.
Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
Светодиодные светильники могут мерцать как в выключенном, так и во включенном состоянии.
Причин всего три:
- неисправная электропроводка;
- неправильная настройка выключателя с подсветкой;
- упрощенная схема драйвера.
На диоды отрицательно влияет старая проводка из алюминия, если провода подключены неверно или состарился материал изоляции. При вкручивании лампочки накаливания светодиодной с цоколем на блоке питания постоянно присутствует фаза. Из-за высокой чувствительности драйвера на него поступает ток, который через старую изоляцию утекает на землю.
Если после прозвона цепи оказывается, что провода и выключатель подключены правильно, единственное верное решение – замена алюминиевой проводки на медную.
Внимание! Если в доме или квартире к электросети подключены мощные электроприборы (теплые полы, электроплита, бойлер, отопительный котел), в проводке создается магнитное поле. При расположении проводов для освещения поблизости появляется наведенное напряжение, вызывающее мерцание.
Если после замены лампы не меняется выключатель с подсветкой, проходящие через нее токи накапливаются в драйвере, заряжая конденсатор. При разрядке ток из него поступает на светодиодную лампу. Чтобы устранить неполадку, следует убрать или усовершенствовать подсветку. При выборе второго варианта необходимо между нулевым и фазным проводом установить конденсатор или резистор.
Важно! Если в светильнике несколько светодиодных лампочек, в один патрон нужно вкрутить лампу накаливания, которая будет выполнять роль шунта.
Если у светодиодной лампы некачественный драйвер, он не может обеспечить стабильный ток на p-n переходе. Дешевые блоки делят напряжение по синусоиде и сглаживает пульсации. Они состоят из пленочного и электролитического конденсатора, резисторов, включенных в схему параллельно, и диодного моста. В результате выдается нестабильный ток, мерцание светодиода вызывают его колебания.
Единственное решение – поменять электролитический конденсатор на элемент с более высоким сопротивлением. Но чаще всего он не подходит по размерам. Кроме того, необходимо вынуть из светодиодной лампы плату, найти конденсатор, уметь выпаять его и припаять другой.
Внимание! Единственное правильное решение – заменить драйвер или купить более качественную лампочку.
В местностях, где для подачи электроэнергии поставщик используется устаревшее трaнcформаторное оборудование, напряжение на линии снижается. Это отрицательно влияет на работу светодиодных ламп. Проблему решает стабилизатор тока.
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.
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.
Определение пульсаций светодиодной лампы
Важно иметь объективную оценку такого параметра, как пульсация лампы. Дело в том, что импульсы, посредством которых работает электрический ток в электронных устройствах, могут иметь некоторое разнообразие форм. И эти формы по-разному могут восприниматься и воздействовать.
Электрические импульсы разной формы
Поэтому разработана единая характеристика – коэффициент пульсации, которая как раз и должна давать оценку воздействия на человека.
Замеряется прибором люксметр-пульсметр.
Люксметр-пульсметр
Принцип измерения следующий. Делаются многократные замеры освещенности с высокой частотой (1 000 герц и более), после чего выводится среднее значение освещенности за все время, а также величины освещенности максимальная и минимальная.
Далее вычисляется коэффициент пульсации по следующей формуле:
Значения коэффициента пульсации при равномерных импульсах света
Равномерные импульсы света прямоугольной формы, но немного разного вида дают вот такие, например, значения коэффициента пульсации. Видно, что «глубокое гашение» осветительного прибора в паузах очень плохо влияет на коэффициент – даже увеличив в 3 раза интервал светимости лампочки, мы тем не менее не получим значение Kп меньше 50%. А если, наоборот, увеличатся паузы между вспышками, то оно будет вообще выше 100%. Это очень плохо для глаз и мозга.
Видимо, самым лучшим из представленных будет последний вариант, потому хотя бы, что свет полностью не гаснет между импульсами. Во всяком случае, стробоскопический эффект будет не так заметен.
Введены в норму следующие значения Kп для различных помещений:
Как мы знаем, в огромных залах производственных помещений с момента появления ламп, способных экономить электроэнергию, их и стали устанавливать в массовом порядке. Особенно если учесть, что на производстве принято включать свет во всех помещениях, и он горит сменами и сутками, понятно, что это совершенно оправдано. И как раз в них очень хорошо заметен стробоскопический эффект.
Это очень глубокая пульсация света – от максимума светимости до полной темноты. Обычно 100 раз в секунду, и это мигание заметно, если чем-то светлым просто махнуть перед глазами в пределах освещенности. Предмет будет по ходу своего движения исчезать и появляться.
Стробоскопический эффект применяется для точного измерения скорости вращения. Используется лампа, испускающая импульсный свет частоты, сопоставимой с вращением объекта. На нем заранее рисуется крест. Если частота вращения не кратна частоте импульсов строба, то крест этот зрительно станет демонстрировать медленное вращение – в направлении вращения объекта или обратно.
Но! Такой эффект может сослужить плохую службу. Патрон токарного станка, например, покажется стоящим неподвижно, когда его вращение будет кратным пульсации света. Такая иллюзия может кончиться весьма печально. Человек, не поняв, что станок вращается – шума в цехе обычно предостаточно, чтобы не услышать вращающийся на холостом ходу станок, – попытается работать со станком, как с выключенным: то есть возьмется за патрон рукой, попытается вставить ключ для установки или выемки детали, и тогда может случиться несчастный случай.
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.
Расчет количества светильников по формуле
Изучать весь СНиП вам вовсе не обязательно, достаточно воспользоваться итоговой таблицей рекомендуемых норм освещенности для жилых и не жилых помещений.
Также в этих правилах приведен минимальный уровень комфортной освещенности:
- для рабочих зон (разделочный стол, макияж, зеркала, чтение книг) – 300 Люкс
- для жилых комнат – 150 Люкс
- для второстепенных (прихожая, ванная) – 50 Люкс
Вот краткая таблица для некоторых помещений:
А вот более подробный перечень норм освещенности различных учреждений, помещений и рабочих мест:
Если освещенность будет ниже, то вы визуально будете ощущать дискомфорт, находясь внутри комнаты. ГОСТ также определяет зависимость цветовой температуры и уровня освещения.
Связано это с тем, что чем выше температура света, тем более высокий спектр идет от источника излучения. Грубо говоря, в комнате будет светлее.
Однако на практике, качество цветопередачи может ухудшиться.
То есть, некоторые цвета визуально могут отличаться от фактических.
Для точных расчетов есть довольно сложная формула:
Используя ее, можно подсчитать точное количество светильников. Однако в расчетах фигурирует множество коэффициентов, с которыми неопытный пользователь никогда не сталкивался.
Это коэффициенты неравномерности, запаса, затенения, использования. Для просчета помещений сложной конструкции или сдачи объекта в эксплуатацию, это вполне рациональный подход.
Однако, если вам нужно всего лишь узнать, какое число лампочек желательно закупить в комнату своей квартиры или дома, есть и другой более простой и менее запутанный расчет:
норма освещенности помещения из таблицы СНиП (в люксах)
площадь помещения (в м2)
световой поток лампы (в люменах)
Давайте в качестве примера подсчитаем, сколько нужно светодиодных лампочек максимальной мощностью 10Вт для минимального освещения спальни, площадью 15м2 со стандартной высотой потолков.
Норма освещенности для такого помещения взятая из таблицы СНиП
150 Люкс
Световой поток для светодиодных лампочек 10Вт
900 Люмен
Световой поток взят из таблицы для светодиодных источников разной мощности:
В итоге получаем результат в 2,5шт:Округлять значения всегда лучше в большую сторону. Поэтому для освещения нашего помещения в 15м2 понадобится минимум 3 светодиодных лампочки в 10Вт.
При других источниках света – простые лампы накаливания, люминесцентные, энергосберегающие, данные светового потока можно взять из следующей таблицы:
К сожалению, по формулам и калькуляторам получаются минимально допустимые данные по общему количеству светильников. И большинство потребителей, они как правило, не совсем устраивают.
Если вы строитель, которому главное соблюсти ГОСТ, это одно дело. А если вы делаете ремонт, что называется для себя, и в дальнейшем захотите подключить освещение через диммируемый выключатель?
Или одна из лампочек перегорит, а запаса для моментальной замены не будет?
Тогда, вы окажетесь существенно ограничены в диапазонах регулирования своим освещением.
У вас будет только минимальный свет или полумрак, не более того.
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].
Таблица соответствия мощностей светодиодных ламп
Основное преимущество светодиодных источников света — существенная экономия энергоресурсов. Получить ощутимые и желаемые результаты можно, используя продукцию интернет-магазина «Световой».
Ставшие уже привычными многим энергосберегающие люминесцентные лампы постепенно уходят в прошлое. На смену приходит осветительное оборудование принципиально нового типа, с иными световыми и качественными характеристиками.
Современные светодиодные источники света обладают целым комплексом преимуществ над своими предшественниками. Это касается светоотдачи, энергопотребления, срока службы, экологичности, пожарной и механической безопасности.
К «минусам», затрудняющим их внедрение, можно отнести более высокую стоимость и консерватизм некоторой части населения.
Чтобы преодолеть сомнения, достаточно обратиться к таблице соответствия мощностей светодиодных ламп характеристикам источников света предыдущего поколения.
Таблица сравнения характеристик ламп: накаливания, галогеновых, энергосберегающих люминисцентных и энергосберегающих светодиодных ламп
| Наименование | Лампа накаливания | Галогенная лампа | Люминесцентная лампа | Светодиодная (LED) лампа |
| Нагрев | Сильно | Сильно | Средне | Практически не греется |
| Антивандальность | Очень хрупкая | Хрупкая | Хрупкая | Практически не разбивается |
| Мощность (Вт) | 75 | 45 | 15 | 10 |
| Световой поток (Lm) | около 700 | 700 | около 700 | 800 |
| Срок службы (час) | 1000 | 2000-2500 | 8000 | 50000 |
| Плата за электроэнергию в год (руб) при наличии 20 лампв квартире (из расчета 4 руб/Квт, 5 часов в день) | 10950 руб | 6570 руб | 2190 руб | 1460 руб |
Таблица соответствия световой отдачи энергосберегающих (люминесцентных) ламп и ламп накаливания соответствует
| 6 Вт | 7 Вт | 8 Вт | 9 Вт | 10 Вт | 11 Вт | 12 Вт | 13 Вт | 15 Вт | 16 Вт | 18 Вт | 20 Вт | 23 Вт | 24 Вт | 26 Вт | 36 Вт | 55 Вт |
| 30 Вт | 35 Вт | 40 Вт | 45 Вт | 50 Вт | 55 Вт | 60 Вт | 65 Вт | 75 Вт | 80 Вт | 90 Вт | 100 Вт | 115 Вт | 120 Вт | 130 Вт | 180 Вт | 275 Вт |
Светодиодные и накаливания
| 6 Вт | 7 Вт | 8 Вт | 9 Вт | 10 Вт | 11 Вт | 12 Вт | 13 Вт | 15 Вт | 16 Вт | 18 Вт | 20 Вт | 23 Вт | 24 Вт | 26 Вт | 36 Вт | 55 Вт |
| 50вт | 60вт | 65вт | 75вт | 80вт | 90вт | 100вт | 105вт | 125вт | 145вт | 160вт |
Необходимо отметить, что табличные цифры являются усреднёнными и могут отличаться для конкретных изделий. Тем не менее, выводы однозначны. Традиционные, но морально устаревшие, неэкономичные лампочки значительно проигрывают.
Приведённая таблица соответствия мощностей светодиодных ламп даже с учётом неизбежной погрешности убедительно доказывает преимущества систем нового поколения. К этому нужно добавить и длительный срок службы, обусловленный конструктивными их особенностями и обеспечивающий быструю и неоднократную окупаемость.
Анализ табличных данных, несложные расчёты показывают: настоящее и будущее — за светодиодами!
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 |
