Как измерить коэффициент пульсации светодиодных ламп

Содержание
  1. Мерцание светодиодных ламп
  2. Мерцание и пульсация: что это
  3. Краткое объяснение физических процессов
  4. Причины мерцания (мигания) светодиодных ламп
  5. Как бороться с пульсацией и мерцанием
  6. Лампы с маркировкой «без пульсации»
  7. Проверка лампы в домашних условиях: какие есть способы тестирования
  8. Какой коэффициент пульсации считается нормой
  9. Как влияет мерцание и пульсация лампы на человека
  10. Как влияет напряжение сети на мерцание светодиодов
  11. Рекомендации специалиста
  12. Выводы
  13. Как измерить мерцание светодиодных ламп
  14. ams TSL257
  15. Как собрать датчик света
  16. Материалы по теме
  17. Коэффициент пульсации светодиодных ламп: нормы, измерение, способы устранить
  18. Определение и единица измерения
  19. Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:
  20. Допустимые нормы пульсации
  21. Как проверить пульсацию
  22. Отрицательное воздействие
  23. Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
  24. Основные выводы

Мерцание светодиодных ламп

Многие лампы создают эффект мерцания, который отрицательно влияет на зрение и самочувствие человека. Для того, чтобы снизить влияние этого явления на организм, необходимо разобраться в причинах его возникновения. При покупке ламп следует обращать внимание на коэффициент пульсации, чем он ниже – тем лучше.

Мерцание и пульсация: что это

Мерцание (пульсация) – это мигания высокой частоты, создаваемые осветительным прибором. Человеческий глаз практически не воспринимает эти колебания, но мозг реагирует на мерцание лампы при частоте до 300 Гц.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп – это показатель, выражаемый в процентах и отображающий степень колебаний при изменении светового потока. Конструктивные особенности источника света является главной причиной появления мерцаний. Нормирование коэффициента пульсации произошло не так давно, и сегодня его значение контролируется санитарными нормами. Периодически осуществляются проверки освещения специальными госорганами.

Существует несколько способов, которые позволяют измерить коэффициент пульсации источников света в домашних условиях. Но для получения максимально точных результатов используются специальные приборы – люксметры. Результаты выводятся на дисплей люксметра сразу после нажатия кнопки, после чего можно оценить их соответствие допустимым показателям.

Краткое объяснение физических процессов

Причиной мерцания является природа переменного тока (АС). Возникают непрерывные колебания тока и напряжения, избежать которых можно путем использования постоянного тока (DC) в качестве питающего.

Переменный ток электросетей имеет номинальную частоту 50–60 Гц, частота мигания осветительных приборов выше в два раза. Результаты исследований говорят о том, что при мерцании 3–70 Гц у людей, находящихся под таким источником света, могут наблюдаться неприятные ощущения. Более высокие показатели (100–500 Гц) практически не заметны человеку и могут выявляться только путем наблюдения специального эффекта, называемого стробоскопическим.

Причины мерцания (мигания) светодиодных ламп

Мерцание светодиодных ламп связано с особенностями их конструкции. Лампа представляет собой прямой преобразователь электрического тока в световой луч, который мгновенно реагирует на импульсы питающего тока. При использовании простейшего варианта подключения LED-светильника мерцания прямо пропорциональны частоте протекающего тока.

Есть еще несколько причин мерцания светодиодных ламп:

  • Использование неисправных ламп.
  • Использование диммеров, построенных на тиристорах.
  • В электрической сети есть недостатки. К примеру, низкое напряжение или плохая проводимость, связанная с окислением контактов в патроне.
  • На подсветке в выключателе есть индикатор.

Важно знать. Самые сильные и частые пульсации светового потока создают устаревшие лампочки накаливания.

Как бороться с пульсацией и мерцанием

Самостоятельно убрать мерцание можно такими способами:

  • Замена старого конденсатора на новый.
  • Ограничение тока через светодиоды токогасящим резистором.
  • Подключение фильтров, сделанных своими руками. Они будут гасить высокочастотные помехи, поступающие из сети на блок питания.
  • Установка диммеров, работающих на повышенной частоте. Это поможет визуально сгладить свечение и сделать мерцание незаметным глазу.

Важно знать. В светодиодных лампах используется драйвер, который контролирует подачу тока по цепи светодиодов. Но не все производители светодиодных источников света используют надежные драйверы, способные сократить пульсации до приемлемых показателей.

Лампы с маркировкой «без пульсации»

Производители не указывают коэффициент пульсации на коробке. Но если лампа качественная – на ее упаковке обязательно будет стоять значок «без пульсации». Проверить, соответствует ли эта информация действительности, можно на специализированных веб-ресурсах. Также можно самостоятельно определить наличие пульсации разными методами.

Приобрести качественные осветительные приборы можно в интернет-магазине «Свет Депо». Здесь в широком ассортименте представлены люстры, светильники, настольные лампы и другие осветительные приборы.

Проверка лампы в домашних условиях: какие есть способы тестирования

  • Навести на лампу камеру смартфона на расстоянии примерно 50 см. Если пульсация есть – на экране будут видны полосы.
  • Взять карандаш и быстро помахать им перед лампой. Если будет виден сплошной след от карандаша, значит, коэффициент пульсации находится в норме. Если след от карандаша распадается на фрагменты и посередине следа виден отдельный карандаш – мерцание присутствует, лампочка низкого качества.

Какой коэффициент пульсации считается нормой

Для разных видов ламп утверждены разные коэффициенты пульсации:

  • лампы накаливания – 12-18 %;
  • люминесцентные – 23-39 %;
  • галогенные – 11-29 %;
  • светодиодные – 0-8 %.

Нормативный коэффициент пульсации светодиодных ламп и других источников света для разных помещений отличается:

  • игровые комнаты детских садов, учебные классы, кабинеты образовательных учреждений – до 10 %;
  • торговые залы супермаркетов, производственные помещения – до 10 %;
  • читальные залы – до 15 %;
  • помещения для непродолжительного пребывания людей – до 20 %;
  • кабинеты, оборудованные компьютерной техникой – до 5 %;
  • помещения, в которых проводятся работы, требующие высокой точности – до 10 %;

Важно знать. Мозг реагирует даже на те мерцания ламп, которые зрительно не фиксируются.

Как влияет мерцание и пульсация лампы на человека

  • понижается концентрация внимания;
  • падает работоспособность;
  • возникает ощущение внутреннего дискомфорта;
  • возникает сухость и резь в глазах;
  • наблюдается необъяснимый упадок настроения;
  • возникает сильная усталость к концу дня и трудности с засыпанием.

Как влияет напряжение сети на мерцание светодиодов

Заниженное напряжение в электросети – одна из распространенных причин мерцания светодиодной лампы во включенном состоянии. Это явление наблюдается в некоторых городских кварталах и сельской местности, где напряжение в розетке не превышает 200 В. В такой местности стабильно светить будет только светодиодная лампочка с качественным встроенным драйвером. Рекомендуется покупать светодиодные лампы с диапазоном рабочих напряжений от 180 до 250 В.

Нестабильное напряжение в сети плохо воздействует на всех потребителей энергии, в том числе и на светодиодные источники света. Если энергетическому предприятию не удается держать его в норме, потребителям следует установить в доме стабилизаторы мощностью в несколько кВт. Благодаря этому устройству светодиодные лапы прослужат дольше и удастся решить проблему с мерцанием.

Рекомендации специалиста

Пульсация ламп накаливания и других источников света нередко возникает из-за того, что они изначально были низкокачественными. Производители оснащают их блоком питания с гасящим конденсатором, который служит вместо электронного драйвера. Из-за него при неблагоприятном внешнем воздействии устройство стабильно не функционирует. По этой причине не стоит покупать дешевые лампочки малоизвестных производителей.

В интернет-магазине «Свет Депо» покупатели смогут заказать качественные осветительные приборы с фирменной гарантией производителя. Стоимость товаров рассчитана на широкий круг потребителей. К примеру, потолочная люстра Lussole, подвесная люстра Lussole LGO.

Выводы

Лампы с высоким коэффициентом пульсации оказывают негативное влияние на здоровье человека. Для разных типов помещений установлены разные нормы коэффициента пульсации. Определить наличие мерцания можно самостоятельно, для этого используется обычный карандаш или камера смартфона. Чтобы избежать вредного воздействия данного явления стоит покупать лампы с маркировкой «без пульсации».

Если вам понравилась статья, вы можете купить светодиодные лампочки для себя в нашем интернет магазине Свет Депо.

Источник

Как измерить мерцание светодиодных ламп

ams TSL257

При огромном выборе светодиодных ламп, доступных в настоящее время, не всегда легко выбрать лампу, наиболее подходящую для вашей гостиной или рабочего стола. Качество света светодиодных ламп может сильно различаться в зависимости от конструкции лампы и выбора ключевых компонентов схемы. Мерцание света, связанное с сетью переменного тока, обычно происходит с удвоенной частотой сети (100 Гц или 120 Гц) и не так легко замечается большинством людей. Но при более высоких уровнях интенсивности и глубины модуляции мерцание света может вызывать возбуждение, усталость глаз или головные боли. При съемке видео мерцание окружающего света создает раздражающие помехи в записанном сюжете.

Рисунок 1. Зависимость светового потока светодиодной цепочки от тока.

Мерцание светодиодных ламп вызывают изменения тока, проходящего через светодиодную цепочку. Зависимость светового потока от тока, как видно из Рисунка 1, не совсем линейна, и определяется характеристиками светодиодной цепочки.

Поэтому измерение переменного тока в цепочке светодиодов обеспечивает худшую точность, чем измерение фактического количества света.

Рисунок 2. Измерение мерцания лампы T8.

Сделать свое собственное приспособление для измерения света из легко доступных компонентов не так сложно. На Рисунке 2 показано измерение пульсаций света светодиодной лампы T8. В черном корпусе находится преобразователь свет-напряжение, выходной сигнал которого показан на осциллограмме. Осциллограмма может быть исследована, и процент мерцания света может быть рассчитан.

Как собрать датчик света

На Рисунке 3 изображена простая схема преобразователя свет-напряжение, в котором используется микросхема TSL257.

Рисунок 3. Схема преобразователя свет-напряжение на основе TSL257.

TSL257 – это простая микросхема преобразователя свет-напряжение с хорошей линейностью. Ее можно питать от одного Li-Ion элемента, и тогда измерительный прибор будет портативным. Выходное напряжение прямо пропорционально световому потоку (излучению) и может быть оценено с помощью осциллографа, экран которого воспроизведет характер мерцания света. Для измерений мерцания достаточно полосы пропускания 2 кГц. TSL257 недорога, и может быть приобретена у Farnell или Digikey.

Группа фотографий на Рисунке 4 иллюстрирует последовательность сборки такого приспособления.

Рисунок 4. Этапы сборки приспособления для измерения мерцания света.

Для этого потребуются следующие компоненты:

  • Li-Ion батарея,
  • микросхема TSL257,
  • выключатель,
  • электролитический конденсатор 22 мкФ/ 25 В,
  • черная пластиковая коробка с 3-миллиметровым отверстием в крышке.

TSL257 устанавливается так, чтобы оптический порт был направлен в отверстие.

Затем датчик приклеивается непрозрачным эпоксидным клеем. После этого присоединяются остальные компоненты.

Из-за высокой чувствительности TSL257 свет, падающий на датчик, должен быть значительно ослаблен, чтобы выходной сигнал был пригоден для измерения прямого света от светодиодных цепочек. Для ослабления света перед отверстием могут быть размещены несколько слоев бумаги формата А4. В описываемом приспособлении были использованы 8 листов бумаги.

Чтобы исключить влияние окружающего света, комнатное освещение должно быть выключено. Измеритель должен быть расположен над светодиодной лампой так, чтобы максимальный уровень выходного сигнала составлял примерно 3 В. Если на экране осциллографа наблюдается ограничение сигнала, следует либо увеличить расстояние до источника света, либо добавить еще несколько слоев бумаги для большего ослабления света.

Измерьте пиковое и среднее значения выходного напряжения датчика. Для уменьшения влияния помех сделайте несколько измерений и усредните результаты. Для синусоидальных сигналов процент мерцания можно определить по формуле:

Если характер мерцания света отличается от синусоидального, процент мерцания можно вычислить так:

На Рисунке 5 представлено несколько примеров измерения мерцания свечеобразных ламп. Синяя осциллограмма – это напряжение сети, а фиолетовая – измеренная интенсивность света. Как видно, у разных ламп мерцание света может значительно различаться.

Рисунок 5. Примеры измерения мерцания свечеобразных ламп.
Мерцание 0%
Мерцание 100%
Мерцание 4.5%
​Мерцание 62%

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Коэффициент пульсации светодиодных ламп: нормы, измерение, способы устранить

Если световой поток исходит от источника, подключенного к импульсному или переменному напряжению, возникает мерцание. Зрительно глаза человек различают пульсации в пределах 35-60 Гц. Источники на основе диодов приобретают все большую популярность, потенциальных покупателей интересуют величина коэффициента пульсации светодиодных ламп. Продавцы в большинстве случаев знают только показатели, которые указываются производителем на упаковке. Чаще всего это маркетинговые характеристики, выгодные изготовителю. Многие поставщики из Китая этому параметру не придают значения и не нормируют его. В России коэффициент пульсации нормирован, нормы закреплены законодательством.

Определение и единица измерения

Коэффициентом пульсации (Кп) называется показатель для определения качества потока света осветительных приборов для помещений. Это частота мерцания света при питании источника переменным током.

Внимание! Пульсация приборов, запитанных от сети 50 Гц, составляет 100 Гц.

Коэффициент выше 30% в приборах с газоразрядными источниками, подключенных к однофазному току через электромагнитную пускорегулирующую аппаратуру.

У лампы накаливания, подключенной к одной фазе, Кп может достигать 15%.

В светодиодных лампах этот показатель полностью зависит от схемы драйвера. Если на его выходе прямой ток с промышленной частотой, коэффициент пульсации достигает 30%. Значение возрастает, если к осветительному прибору подключается диммер ШИМ с частотой ниже 300 Гц.

Расчеты коэффициента пульсации проводятся на основе измерений прибором, который называется пульсометром. Фиксируются максимальные, средние и минимальные показатели и вставляются в формулу:

Получается величина коэффициента пульсации на одну единицу освещаемой поверхности.

Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:

Важно! При таком расчета максимальная величина коэффициента пульсаций 100% (если используется первая формула, значение может быть больше 100%).

ГОСТ Р 54945-2012 рекомендует другую формулу:

Это значит, что использование формулы (2) допускается только в том случае, если колебания гармонические (источник подлючен прямо к сети или через ЭМПРА). Если световой поток импульсивный, обязательно применение формулы (3). При наличии в схеме драйвера, диммера или ЭПРА, пульсация рассчитывает по формуле (3).

Внимание! Коэффициент пульсации является безмерной величиной, для удобства отображается в процентах. Для проведения расчетов требуются точные измерения.

Допустимые нормы пульсации

Во второй половине 20-го века были определены нормы коэффициента пульсации в 10,15 и 20% в зависимости от того, какая работа выполняется в помещении. Значение 10% выбиралось, базируясь на возможности обеспечить этот уровень. 20% выбиралось с учетом стробоскопического эффекта при превышении этого значения. Для помещений с дисплеями показатель снижается до 5%. Ограничений не существует, если люди в каком-то помещении пребывают периодически.

Нормы коэффициента пульсации в России определены законодательно:

  • в СНиП 23-05-95 – значение для рабочей поверхности 10-20%, если пульсации с частотой до 300 Гц;
  • в ГОСТ 17677-82 – значения для люминесцентных ламп с пускорегулирующими аппаратами с частотой от 400 Гц;
  • в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 – требования к пульсации потока света в помещениях с ЭВМ.

Внимание! В ГОСТ Р 54945-2012 определено, что учитываются показатели пульсации ниже 300 Гц (более высокие значения не влияют на глаза и мозг).

Для измерения пульсации этот ГОСТ рекомендует использовать только отдельные модели люксметров-пульсметров. Указанные приборы должны быть оснащены хорошо сформированной частотной характеристикой и измерять значения пульсирующего света с частотой до 300 Гц. Обязательно наличие цифровой обработки показателей света.

Как проверить пульсацию

«На глаз» уровень мерцания определить невозможно. Необходимо знать, что эта проблема актуальна для осветительных приборов, питающихся от источника переменного тока. Если светодиодная лампочка подключена к батарейке или аккумулятору, Кп=0%. Фото- и видеокамеры позволяют определить только наличие пульсации, точные параметры определить невозможно.

Для точной проверки требуется многоканальный пульсметр-люксметр. Внешне он напоминает пульт дистанционного управления, оснащен кнопками для управления, фотодатчиком и дисплеем. Очень высокий уровень мерцаний определяется боковым зрением – если быстро перевести взгляд, возникает стробоскопический эффект (предметы «распадаются).

Дома наличие мерцания можно проверить мобильным телефоном или карандашом. Телефон держится на расстоянии метра от лампочки, появление темных полос говорит о том, что поток света пульсирует. Если быстро махать перед светильником карандашом, о пульсации свидетельствует «распадание» следа.

Отрицательное воздействие

Мозг человека не может полноценно обработать информацию, которая поступает на глаза с частотой, превышающей несколько десятком герц. По этой причине кадры в кино и по телевизору меняются с частотой 25-50 Гц. Если пульсации потока света ниже, она оказывает воздействие на глаза и анализируется мозгом. Человек может определить яркость потока, цвета, оттенки, контрасты. Если информация подается с другой частотой, люди подсознательно стараются избегать ее.

Исследования медиков показали, что на самом деле глаза и мозг воспринимают данные с частотой до 300 Гц, но не визуально. Человек воздействия не чувствует, поэтому не принимает никаких мер. Ощущения дискомфорта и усталости он связывает с другими причинами. Хотя невизуальное воздействие изучено недостаточно, все же ясно, что оно достаточно глубокое.

Внимание! Частоту пульсации выше 300 Гц глаза не воспринимают, поэтому отрицательного воздействия нет.

При кратковременном воздействии мерцания:

  • устают глаза;
  • снижается внимание;
  • человек быстро утомляется;
  • замедляется работа мозга;
  • нарушается работа органов пищеварения;
  • появляется тошнота;
  • нарушаются суточные ритмы.

При продолжительном воздействии пульсации:

  • развивается бессонница и депрессия;
  • снижается зрение;
  • развиваются патологии желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы;
  • нарушается функциональность мозга;
  • снижается работоспособность.

Самое опасное явление на рабочем месте – развитие стробоскопического эффекта при частоте мерцания до 80 Гц. У человека возникает иллюзия замедления движения и неподвижности окружающих предметов. Это повышает вероятность травматизма. При повышении частоты быстро развиваются болезни нервной системы.

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. Поэтому на светодиодную лампу поступает небольшой ток, которого достаточно для зарядки конденсатора. Накопленный потенциал периодически подается на лампу.

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 трансформаторное оборудование, напряжение на линии снижается. Это отрицательно влияет на работу светодиодных ламп. Проблему решает стабилизатор тока.

Основные выводы

Чтобы не портить здоровье миганием светодиодных светильников, нужно покупать сертифицированные лампы производителей, соблюдающих все стандарты и нормы. На рынке много некачественных контрафактных диодов и светильников с коэффициентом пульсации выше нормативного, поэтому при покупке нужно требовать техническую документацию и сертификат качества для каждой лампочки.

Следует учесть так же такой фактор, как диммирование. С этим оборудованием способны работать не все светодиодные лампы, поэтому при выборе необходимо тщательно изучить определенные производителем характеристики.

Если мерцающую светодиодную лампу не хочется выбрасывать, ее можно использовать в помещениях, в которых светом пользуются редко (подвалах, кладовках).

С каждым годов объем несертифицированных светодиодных лампочек уменьшается. Почти все изделия с цоколями E27 не мерцают. Пульсация источников с цоколями E14 встречается чаще (в основном «шарики и филаменты). 50% изделий с цоколем G9 мерцают, коэффициент может достигать 100%. Причина – почти невозможно в столь маленьком цоколе поместить качественный драйвер.

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector