Как и чем замерить коэффициент пульсаций
Если пульсации в ваших лампах есть и они действительно вредные, то качественные замеры согласно ГОСТ, производятся по технологии с использованием осциллографа.
С его помощью можно измерить любую частоту пульсации и высчитать коэффициент у любых светильников. Формула расчета следующая (более подробно читайте в ГОСТе):
В относительно рабочих, а не в стерильных лабораторных условиях, также должны применяться рекомендуемые измерительные приборы. Вот их перечень:
Одним из самых популярных приборов является ТКА-ПКМ 08.
Такой аппарат оцифровывает сигнал с фотодатчика на частоте 3000Гц. Если частота источника света выше, то полученные данные от этого прибора уже будут существенно искажены. И верить им или нет, решать только вам.
Зачастую подобные девайсы объединяют в себе сразу несколько приборов — люксметры, яркомеры, пульсметры.
Все эти аппараты очень дорогие, так как проходят соответствующую поверку с дальнейшим внесением в реестр. А это существенным образом повышает цену прибора.
Если вам нужны замеры, что называется «для себя», без последующего предоставления их результатов в госорганы, то никто не запрещает посмотреть в сторону и более дешевых аналогов.
Тем более есть экземпляры с очень хорошими отзывами.
Например аппарат Radex Lupin.
Пример расчета
Допустим, у нас есть помещение размерами 10 м на 20 м, с потолками высотой 4,2 м, высота расчетной плоскости hР=0,8 м. Пыли в нем выделяется мало. Стены у нас серые, по оттенку ближе к темному, тогда рС=30%, потолок бетонный, тоже серый, но светлее чем стены, поэтому рП=50%, расчетная рабочая плоскость темная – рР=10%. В плане указано, что планируется освещать светильниками типа «Астра» с лампами накаливания, нужно создать освещенность в 50 Лк. Светильники будут подвешены на расстоянии 0,5 м от потолка. k запаса в малозапыленном помещении для ламп накаливания равен 1,3
Тогда:
hр=4,2-0,8-0,5=2,9 м.
Светильник «Астра» имеет косинусное распределение света. Форма распределения света влияет на количество светильников исходя из таблицы
Оптимальным относительным расстоянием между светильниками в этом случае является 1,6
Тогда L = 2,9*1,6= 4,64 м.
Чтобы посчитать число рядов светильников нужно разделить ширину помещения на расстояние L:
Na=10/4,64=2,15, округлим до ближайшего число – 2 ряда.
Число светильников в ряде – делим длину помещения на L:
Nb=20/4,64=4,31, округляем до целого – 4 светильника в два ряда.
Итого 8 светильников, чтобы их разместить нужно:
A=10, B=20
L0=4,6м,
(10-4,6)/2=2,7 метра – расстояние от длинной стены до светильника.
Так как у нас 4 светильника в ряд на расстоянии 4,6 метра:
(20-18,4)/2=0,8 расстояние от короткой стены до светильника.
Индекс помещения:
I=(10*20)/2,9*(10+20)=2,29
Из таблицы выбираем значение светового потока, при наших коэффициентах отражений – это 0,6
Ф=50*1,3*1,15*200/8*0,6=3115 Лм – нужно получить от одной лампы.
Это значит, что каждый светильник должен быть порядка 250–300 Вт, если установлены лампы накаливания и порядка 30–35 Вт, если установлены светодиоды.
Предыдущая
ОсвещениеМетоды измерения светового потока
Следующая
ОсвещениеКак организовать освещение в ванной комнате
Спасибо, помогло!Не помогло
Причины стробоскопического эффекта
Стробоскопический эффект – явление искажения восприятия движущихся или вращающихся элементов оборудования. Это часто можно заметить на вращающемся шкиве токарного станка, при определенных условиях создается иллюзия, что он стоит на месте или крутится в обратную сторону. Явление наблюдается в случаях, когда частота переменного тока, питающего светильник, получается кратной частоте вращения оборудования или механизмов.
Чаще всего подобное явления можно наблюдать в производственных помещениях, освещаемых люминесцентными лампами. По сути, из-за переменной подачи электроэнергии получается так, что период включения и выключения лампы накладывается на периодичность вращения механизма.
Из соображений безопасности все производственные помещения ранее освещались лампами накаливания, так как у них показатель мерцания намного ниже, что сводило к минимуму опасность стробоскопического эффекта. В современных условиях лучшим решением стали светодиодные светильники, но только при условии использования качественного оборудования с блоками питания, подающими постоянный ток.
Пример того, какой стробоскопический эффект могут давать низкокачественные светодиодные лампы.
Отрицательное воздействие
Видимые пульсации светового потока частотой до 80 Гц оказывают негативное влияние на мозг, раздражают нервную систему через органы зрения. В результате человек подсознательно вынужден бороться с дискомфортом, хочет быстрее покинуть зону воздействия мерцающего света. Освещение пульсирующим светом может привести и к реальным производственным травмам. Например, если скорость вращения циркулярной пилы совпадает по частоте светового потока светодиодной лампы, человеку может показаться, что станок не подвижен. Подобные ситуации являются серьезными причинами травматизма на производстве. 
Мерцание в диапазоне 80–300 Гц не воспринимается напрямую человеческим глазом. Однако зрительные рецепторы детектируют данные колебания, которые провоцируют сбои в работе головного мозга. Действуя незаметно, они постепенно сдвигают гормональный фон, способствуют снижению работоспособности, ухудшают эмоциональное самочувствие. Как показали эксперименты – длительное нахождение в зоне пульсаций светового потока способствует возникновению и обострению хронических заболеваний нервной системы.
Принцип работы LED-светильника
Мерцание не только создает определенный дискомфорт для зрения и нервной системы человека, но и негативно влияет на саму лампу, значительно сокращая срок ее эксплуатации. Для устранения проблемы необходимо знать устройство LED-светильника.
Самый ходовой драйвер — устройство, предназначенное для преобразования переменного тока с напряжением 220 В, которое поступает на его вход, в постоянный ток с заданными параметрами, зависящими от конкретного типа лампы. Для этого используется диодный мостик и стоящий после него электролитический конденсатор, выполняющий роль сглаживающего фильтра. Выходное напряжение сглаживается и стабилизируется, для чего в конструкции драйвера предусмотрена соответствующая электронная схема. Далее, напряжение подается на светодиоды.
Как перевести люксы в люмены
Однако, если известно нужное значение освещенности в люксах и площадь освещаемой поверхности, можно подсчитать требуемую величину светового потока в люменах. При этом следует понимать, что подсчет будет выполнен со многими допущениями, так как приблизить условия его выполнения к физически идеальным не представляется возможным. При подсчете следует принять, что:
- источник света располагается в центре;
- освещенность равномерна на всей площади, что практически невозможно;
- на всю площадь поверхности свет падает под одинаковым углом;
- поверхность освещается изнутри мысленной сферы, предполагаемой вокруг источника.
Для того, чтобы получить значение в люменах, нужно норму в люксах умножить на значение площади, нуждающейся в освещении.
Площадь пола и потолка составит: 10 х 10 = 100 м². Площадь каждой стены: 4 х 10 = 40 м². Теоретически с допущением на равномерное освещение и расположение источника, равноудаленного от всех точек поверхности, задача решается так: 300 лк х (4 х 40 + 100 + 100) м² = 300 х 360 = 108 000 лм. Если это астрономическое значение «перевести» в обычные 100-ваттные лампы накаливания, то потребуется всего лишь… 72 штуки.
Советуем изучить Электролитический конденсатор
Практический подход будет другим. Совершенно не нужно освещать потолок — рабочие места сотрудников находятся внизу. Более того, конструкция многих потолочных светильников делает невозможным распространение света вверх. Значит из вычислений нужно убрать площадь потолка:
300 лк х 260 м² = 78 000 лм.
Современные потолочные светильники со светодиодами могут выдавать 5000 люменов. Соответственно их потребуется 16 штук (78 000/5000) с округлением до целого числа.
Это количество можно снизить. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 замер освещенности производится над рабочей поверхностью, а также в контрольных точках, удаленных от стен и световых проемов на 1 м. Достаточно разместить осветительные приборы над рабочими местами сотрудников. Математически уменьшив геометрические характеристики пола на 1 м с каждой стороны, получим:
300 лк х (160 + 64)м² = 300 х 224 = 67200 лм. Что в потолочных светильниках составит: 14 штук с округлением до целого числа.
Watch this video on YouTube
Негативные последствия
Негативное воздействие на головной мозг оказывает освещение, испускаемой с частотой менее 80 Гц. Подобные приборы раздражают органы ЦНС через глаза. В результате возникают неприятные ощущения на подсознательном уровне, и человек, не до конца понимая причину своего поведения, стремится покинуть место своего нахождения. Кроме того, пульсирующий свет увеличивает риск получения производственных травм. Например, циркулярная пила может вращаться со скоростью, совпадающей с частотой излучения. В такой момент мозг человека воспринимает подвижные части так, будто они находятся в статичном положении.
Глаз человека не воспринимает пульсации, испускаемые на частоте в пределах 80-300 Гц. В то же время зрительные рецепторы фиксируют подобные колебания, вследствие чего нарушается работа головного мозга. В дальнейшем при длительном нахождении в помещении с пульсирующим источником освещения у человека возникает гормональный сбой, снижается работоспособность и ухудшается зрение. Более того, регулярное воздействие пульсаций провоцирует обострение заболеваний нервной системы, протекающих в хронической форме.
Как сделать светодиодное освещение без мерцания?
Частота ШИМ – это термин, который описывает, сколько циклов включения / выключения светодиодный источник света выполняет в секунду, и измеряется в герцах (Гц). Серьезность пульсации светодиодного освещения в основном определяется частотой ШИМ регулятора яркости светодиодной полосы, а также скоростью затвора камеры (и, соответственно, частотой кадров).
Чтобы лучше понять, почему это так, давайте возьмем гипотетический пример видеокамеры, снимаемой со скоростью 10 кадров в секунду, с регулятором яркости светодиодной полосы, настроенным на яркость 50%, и частотой 5 Гц. Проще говоря, это означает, что видеокамера делает 10 «неподвижных» снимков в течение 1-секундного периода, в то время как светодиод включается и выключается на равные промежутки времени, 5 раз за 1-секундный период.
На приведенной ниже диаграмме желтая область представляет временные рамки, когда светодиод находится во включенном состоянии. Черные области представляют временные рамки, когда затвор камеры открыт.
В этом крайнем, но иллюстративном примере каждый второй кадр будет выглядеть абсолютно темным, потому что видеокамера захватывает изображение в два раза чаще, чем светодиодный индикатор находится во включенном состоянии. Когда светодиодный свет находится в выключенном состоянии, в этот разделенный момент времени свет вообще не излучается, и в результате захваченный кадр также будет выглядеть абсолютно темным.
Что если оставить настройки камеры такими же (10 к / с), но увеличить частоту ШИМ до 40 Гц? Теперь мы переключаемся между состояниями «включено» и «выключено» 40 раз в секунду, что является обычной частотой, используемой низкочастотными диммерами светодиодов.
Теперь вы увидите, что каждый из 10 кадров, снятых в течение 1-секундного периода, теперь имеет, по крайней мере, немного освещения, что является улучшением по сравнению с первым примером. Это означает, что при 40 Гц вы не получите абсолютно темных кадров. Но вы заметите, что количество света, присутствующего в каждом кадре, не одинаково. Результат по-прежнему недопустим, так как некоторые кадры будут иметь больше света, чем другие, что все еще создает заметное мерцание в вашем видео.
Далее мы увеличиваем частоту кадров до 500 Гц (снова сохраняя настройку камеры 10 к / с). Это в ассортименте продукции среднего уровня для светодиодных диммеров. Для каждого из интервалов захвата кадра на приведенной ниже диаграмме мы получаем более равномерно распределенное количество света благодаря более быстрому переключению между состояниями «включено» и «выключено» светодиодов.
10 кадров в секунду – это нереально низкая частота кадров для большинства видеоприложений (обычно 24 или 30 кадров в секунду), и многие видеосистемы с замедленным движением или высокоскоростные видео будут использовать более высокую частоту кадров (то есть 240 кадров в секунду или более). В результате 500 Гц все еще недостаточно для захвата видео без мерцания.
На нашей диаграмме увеличение частоты кадров будет представлено более черными линиями, а увеличение скорости затвора приведет к более тонким черным линиям. Мы решили не иллюстрировать это, потому что мы были бы ограничены разрешением экрана устройства, которое вы используете для чтения этой статьи, но увеличенная версия этой диаграммы по сути будет выглядеть как наш первый пример на частоте 10 кадров в секунду и частоте 5 Гц.
Выбор светильников для закрытых складов
Чаще всего в закрытых помещениях устраивают смешанное освещение, причем электрические приборы монтируют равномерно по всему потолку (общее освещение). Если продукция хранится на стеллажах, светильники располагают над проходами
Принимают во внимание высоту потолков. Для стандартных помещений достаточно обычных приборов мощностью 100-150 Вт. Для более высоких терминалов используют лампы мощностью до 1400 Вт
Для более высоких терминалов используют лампы мощностью до 1400 Вт.
Для освещения закрытых складов используют:
Металлогалогеновые лампы. Приборы отличаются долгим сроком службы, хорошей цветопередачей и светоотдачей, но стоят дороже других устройств.
Дуговые ртутные лампы. До недавнего времени широко использовались для устройства основного освещения склада, но постепенно их заменили более современные устройства. Ртутные дуговые лампы не допускается использовать для аварийного или охранного освещения.
Светодиодные лампы. Современные функциональные приборы, устойчивые к перепадам напряжения и температуры. Отличаются пониженным энергопотреблением, но имеют высокую цену.
Газоразрядные лампы высокого давления. Такие лампы оптимальны для устройства основного освещения внутри здания. Для аварийной системы лучше использовать лампы накаливания.
Люминесцентные лампы. Этот вид светильников часто используют для устройства освещения. Приборы стабильно функционируют при температуре не ниже 5 °С и при снижении напряжения в питающей сети не более, чем на 10%.
При выборе светильников учитывают способы их крепления и сопоставляют с конструктивными возможностями склада. Лампы можно подвесить на тросах или крюках. Обычно выбирают светильники такой конструкции:
Подвесные с алюминиевым отражателем. Светильники подвешиваются на тросах. Особенность алюминиевого отражателя в четком направлении света. Корпус устройства выполнен в виде сферического колпака, который направляет лучи строго вниз. То есть освещенным будет только конкретный участок, а сам потолок и расположенные на нем строительные конструкции будут не видны.Подвесные с поликарбонатным рассеивателем. Светильник равномерно освещает окружающее пространство в определенном радиусе. Потолок становится светлым, визуально кажется более высоким.
Светильники без рассеивателя. Приборы крепят на крюках, если потолок расположен не очень высоко или нет возможности установить подвесные модели.
В зависимости от специфики продукта, находящегося на хранении, предусматривают защиту для всех основных частей прибора. Согласно требованиям, конструкция светильника должна обеспечивать:
- электробезопасность;
- пожаробезопасность;
- взрывобезопасность;
- надежность;
- защиту электротехнической составляющей от негативных воздействий окружающей среды;
- стабильные светотехнические характеристики.
При выборе светильников согласно расчетам руководствуются несколькими документами:
- ПУЭ – правила устройства электроустановок;
- НПБ 249-97 – нормы пожарной безопасности;
- ГОСТ 15597-82 – здесь описаны технические требования к светильникам в производственных зданиях;
- ГОСТ Р 51330.0-99 – для устройства освещения во взрывоопасных помещениях.
При монтаже строго следят за тем, чтобы система освещения и сами светильники не контактировали с воспламеняющимися, сгораемыми элементами конструкций.
Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?
Во многие светодиодные лампы китайского происхождения устанавливают примитивный блок питания (БП), который назвать драйвером невозможно. Он состоит из RC-цепочки, диодного моста и фильтрующего конденсатора малой ёмкостью, не более 10 мкФ. Именно из-за отсутствия качественного сглаживающего фильтра постоянное напряжение на выходе пульсирует с частотой менее 300 Гц. Ниже представлена схема подобной лампы. 
Улучшить качество выходного сигнала можно путём замены электролитического конденсатора на аналог большей ёмкости. В результате амплитуда переменной составляющей сигнала снизится в несколько раз. Однако это не всегда возможно, ввиду большого размера конденсатора необходимой емкости.
Основные требования к драйверу – обеспечение светодиодов лампы стабильным током и миниатюрные размеры, необходимые для размещения схемы внутри цоколя. Поэтому самым надёжным способом значительно снизить коэффициент пульсации, является замена некачественного блок питания на драйвер со встроенным ШИМ-регулятором.
Если по субъективным причинам не удаётся избавиться от вредного мерцания светодиодной лампы, то рекомендуется установить её в помещении с наименьшим количеством включений. Наметив очередную покупку светодиодной лампы, делайте выбор в пользу сертифицированной продукции известных брендов.
Читайте так же
Огромным множеством преимуществ обладают полупроводниковые источники освещения, которые пользуются большим спросом среди населения. Одно из достоинств — это низкий коэффициент пульсации, например, у светодиодных лампочек. Интересно, что формирование зрения бывает только при воздействии солнечных лучей и отсутствии сторонних факторов. Так как цивилизация развивается, человечеству понадобилось больше дополнительных источников освещения. По этой причине изобрели первые лампочки накаливания. Далее из-за прогресса стали выпускаться более современные источники света
Однако совсем недавно ученые, исследуя, обратили внимание на такое явление, как пульсация, которая плохо сказывается на организме человека. Из-за таких сведений в местах, где регулярно бывают люди, а также в детских учреждениях, запретили использовать некоторые виды лампочек
В этой статье мы расскажем, что собой представляет пульсация светодиодных ламп, почему она возникает и как исправить мерцание самостоятельно.
Подробности о коэффициенте пульсации
Главная причина мерцания заключается коэффициенте пульсации. Это безразмерная величина, которая выражается в процентах и отображает уровень колебаний освещенности при варьировании светового потока. Источник света является основой, которая подключается к переменному току.
Благодаря проведенным исследованиям выяснилось, что при 10% коэффициенте пульсации появляется стробоскопический эффект, а он представляет собой оптический обман зрения. Появляется он из-за неправильного восприятия предметов, которые находятся в движении. Существуют нормы допустимой величины коэффициента пульсации. Значение должно быть в рамках от 5% до 20% в зависимости от обстоятельств, при которых происходит зрительная работа.
В тех местах, где больше всего находятся люди, коэффициент не может превышать:
- Дошкольные детские учреждения – 10%.
- Места, где находятся компьютеры – 5%.
- Образовательные учреждения – 10%.
- Места, где осуществляются высокоточные работы – 10%.
Коэффициент пульсации может происходить и на производственных предприятиях, а также в складских ангарах, то есть в местах, где люди могут быть только какое-то время, и где исключена возможность возникновения стробоскопического эффекта. Однако первый фактор способен привести к опасной ситуации, например, вращение детали может совпадать с мерцанием лампы. В такой ситуации деталь будет казаться в неподвижном положении, а из-за этого может возникнуть опасная ситуация, которая приведет к производственному травматизму.
Такие нормы были установлены недавно, и только в последнее время стали усиленно контролировать их соблюдение. На большинстве предприятий, а также в учебных заведениях освещение не отвечает санитарным нормам. Поэтому в следствии проверок все стали улучшать качество освещения.
Влияние пульсации на здоровье человека
Человеческий глаз практически не различает пульсацию светового потока – мозг не успевает полностью обработать зрительную информацию, изменяющуюся с частотой свыше нескольких десятков Герц. На этом свойстве зрения основывается принцип показа видеоизображений, где кадры меняются с частотой от 25 Гц и выше, а зритель воспринимает увиденное как единую картину, плавно изменяющуюся со временем.
Тем не менее, по данным медицинских исследований, человеческий мозг фиксирует изменения информации, поступающей через органы зрения, вплоть до 300 Гц. Такие изменения зрительной информации не воспринимаются на сознательном уровне, но оказывают значительное воздействие невизуального характера, причем это воздействие довольно-таки негативное: «жертва» ощущает необъяснимый дискомфорт, переутомление, головокружение даже в, казалось бы, комфортных и светлых комнатах. Систематическое невизуальное воздействие света (например, на рабочем месте) может послужить косвенной причиной постоянного подавленного состояния, бессонницы, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.
Пульсация светового потока свыше 300 Гц считается безопасной для здоровья человека. Во всяком случае, до сих пор никакого влияния на здоровье и самочувствие человека замечено не было.
Говоря о влиянии пульсации светового потока на здоровье и безопасность человека, нельзя не упомянуть о таком явлении, как стробоскопический эффект. Стробоскопический эффект возникает тогда, когда частота мерцания светильника является кратной или совпадает с частотой движений деталей рабочего оборудования, из-за чего кажется, что те медленно двигаются в обратном направлении или не двигаются вообще. Например, неподвижными могут казаться вращающийся вал фрезерного станка, работающая циркулярная пила, блок ножей мясорыхлителя и пр. Шума одного механизма, естественно, не будет слышно в общем производственном гуле. В результате ежегодно десятки тысяч рабочих лишаются конечностей (а иногда и жизни). По итогам расследования производственных несчастных случаев «виновным» зачастую оказывается именно стробоскопический эффект. Стробоскопический эффект может возникнуть при коэффициенте пульсации в 10%.
В общем и целом, несмотря на то, что российские санитарные нормы допускают глубину пульсации до 20% (для некоторых помещений – до 10-15%), оптимальной для комфорта и безопасности человека была признана пульсация, чей коэффициент не превышает 4-5%. Такие показатели способны обеспечить только светодиодные светильники с качественным драйвером.
