Мерцание светодиодных ламп. Что такое пульсация или мерцание света и чем она вредна для человека

Более 90% окружающей его информации человек получает через органы зрения. Для наиболее качественного восприятия визуальной информации необходимо хорошее освещение. Органы зрения человека лучше всего приспособлены к естественному солнечному свету. Однако в помещениях и в темное время суток никак не обойтись без искусственных источников света. По сравнению с естественным, искусственное освещение имеет ряд недостатков. Один из них – это повышенная пульсация ламп , вызванная периодическими колебаниями уровня светового потока, излучаемого лампой.

Действие пульсаций света на здоровье человека.

Пульсации искусcтвенного света, излучаемого лампами оказывают существенное негативное влияние на здоровье человека - в первую очередь на органы зрения и центральную нервную систему. Мерцающий свет перегружает зрительную и нарвную систему человека, нарушает естественные биоритмы. Типичные симптомы воздействия пульсирующего светового потока - повышенная утомляемость, сухость и боль в глазах, головные боли, раздражительность. При длительном воздействии пульсации света могут приводить к хроническим заболеваниям.

В то же время, к сожалению, при обустройстве искусственного освещения уровню пульсации, как правило, не уделяют должного внимания.

Для нормирования таких пульсаций вводится коэффициент пульсации ламп, показывающий какую долю в общем уровне светового потока лампы занимают пульсации. В общем виде, коэффициент пульсации рассчитывается по формуле:

где L max - максимальное значение светового потока, L min - минимально значение светового потока, L 0 - среднее значение светового потока от лампы

Как и чем измеряли пульсацию ламп и мониторов.

На практике, определить коэффициент пульсации ламп без специальных приборов, пульмсметров, невозможно. Для измерения пульсаций рекомендуем:

• либо купить люксметр "Эколайт-01 " или "Эколайт-02 ", занесенные в госреестр средств измерений, с поверкой или без нее,
• либо приобрести измеритель освещенности "Radex Lupin" - качественный бытовой люксметр цена которого существенно ниже, чем у профессиональных приборов,
• НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ (!!!) не пытаться измерить пульсации ламп и экранов при помощи карандашей, фотоаппаратов, смартфонов и других подручных предметов (как показывает практика - почти в 90% случаев даже "поймать" пульсацию, не говоря уже, чтобы ее измерить, не получится)

Результаты измерения пульсаций

Существует множество распространенных мнений, типа "лампы накаливания почти не пульсируют", "люминесцентные лампы с ЭПРА гарантированно имеют низкий уровень пульсации", "у светодиодных ламп не бывает пульсации" и т.п. На самом деле все не так однозначно. Мы провели множество измерений различных типов ламп и светильников и можем однозначно утверждать - к сожалению, практически нет АБСОЛЮТНО никакой связи между типом и стоимостью лампы или светильника и уровнем коэффициента пульсации излучаемогго света. Нам попадались как очень дорогие ультрасовременные светодиодные светильники с множеством режимов работы и, при этом, с коэффициентом пульсации под 100%, так и дешевые люминесцентные лампы с полным отсутствием пульсаций.

Тем не менее, можно утверждать, что, в первую очередь, уровень пульсаций освещенности зависит от типа применяемых ламп. По уровню возможных проблем с пульсацией светового потока мы разместили разные типы ламп в следующем порядке (по возрастающей):

1. Лампы накаливания. (пульсации до 25%)
2. Люминесцентные лампы. (возможны пульсации до 50%)
3. Светодиодные лампы. (возможны пульсации до 100%)

Ниже приведем пример измерения коэффициента пульсации лампы светодиодной потолочной типа "Армстронг". Для измерений была использована бесплатная программа пульсметра-люксметра для Android и Windows :

Для измерений мы использовали разработанный нами модуль люксметра-пульсметра-яркомера фотоголовку ФГ-01 (из состава приборов Эколайт-01, Эколайт-02), а также нашу БЕСПЛАТНО (!!!) распространяемую программу анализатора световых пульсаций "Эколайт-АП".

С результатами наших измерений пульсации различного типа ламп можно ознакомиться ниже в этом разделе. Мы постоянно пополняем нашу библиотеку измерений. С благодарностью примем на размещение Ваши материалы по измерению ламп и светильников различного типа.

• Статья "Пульсация ламп накаливания "
• Статья "Пульсации светодиодных ламп"
• Статья "

Краткая информация (наведите курсор)

Лампа накаливания , наверное, самый долгоживущий электрический прибор, начинающий свою историю с начала XIX века. Серийно лампы накаливания выпускают уже более 100 лет и непрерывно ведутся работы по улучшению её характеристик, несмотря на то, что с начала XXI века лампы накаливания активно вытесняются более современными и экономичными источниками света – светодиодными и газоразрядными лампами. Тем не менее, окончательно списывать со счетов лампы накаливания рано. Они еще будут долго использоваться как в специфических областях, так и для освещения помещений. При этом большинство людей отмечают, что свет, излучаемый лампами накаливания более уютный, комфортный и «теплый». Эти ощущения объясняются тем, что свет от ламп накаливания равномерно распределен по световому спектру, с преобладанием инфракрасной («теплой») части спектра, что делает его близким к естественному солнечному освещению. Кроме того, пульсация ламп накаливания обычно гораздо ниже, чем у новых типов ламп.

Пульсация ламп является одной из основных проблем при обустройстве домашнего или рабочего освещения. Что такое коэффициент пульсации ламп было рассмотрено в статье «Коэффициент пульсации освещенности….» (сюда>>> ).

В общем, считается, что коэффициент пульсации ламп накаливания существенно меньше, чем у энергосберегающих ламп. Это не совсем верно – качественные современные светодиодные и люминесцентные лампы могут вообще не иметь пульсаций. В то же время, при питании от сети переменного тока, лампы накаливания тоже имеют пульсации (Рис.1).

Рассмотрим причины возникновения пульсаций у ламп накаливания при питании от сети переменного тока (при питании постоянным током у ламп накаливания пульсаций нет). Известно, что источником света в лампе накаливания является нить из тугоплавкого металла (вольфрам), разогреваемая проходящим через неё током до нескольких тысяч градусов. Поскольку питается лампа от сети переменного тока (обычно 220 Вольт, частотой 50 Гц), то, синхронно с изменением проходящего через нить накаливания тока, изменяется и температура нити. Однако нить накаливания имеет определенную теплоемкость, которая не даёт ей сильно остыть. Тем не менее, существует некоторое остывание нити накаливания при уменьшении, проходящего через нее тока. Это приводит к колебаниям излучаемого нитью накаливания света. В целом, чем больше теплоемкость (масса) нити накаливания, тем меньше пульсации излучаемого лампой накаливания света. Мы провели измерения коэффициента пульсации ламп накаливания нескольких типов – см.Табл.1.

Совместно с журналом "Современная светотехника" мы провели тестирование на уровень пульсаций образцов ламп накаливания, продающихся в конце 2014 года известном сетевом магазине. На тестировании й нас побывали около

Напомним, что допустимый уровень пульсации освещенности при работе на компьютере составляет 5%.

Таблица 1. Коэффициент пульсации ламп накаливания.

Из Таблицы 1 видно, чем выше мощность лампы накаливания, тем меньше пульсации. Тем не менее, эти данные неполные и надо понимать, что окончательно определить коэффициент пульсации той или иной лампы можно только при помощи специального прибора – пульсметра. Мы использовали люксметры-пульсметры-яркомеры «Эколайт-01» (сюда >>> ) и «Эколайт-02» (сюда >>> ). Очень полезной особенностью этих приборов является то, что фотоголовку ФГ-01, входящую в их состав, можно подключить к персональному компьютеру через USB-порт, на котором, при помощи бесплатного (!!!) ПО «Эколайт-АП» (сюда >>> ) провести подробное изучение пульсаций ламп любого типа (Рис.1).

Я часто пишу о пульсации плохих светодиодных ламп (а теперь ещё и о пульсации подсветки телевизоров). Напомню, пульсация света может приводить к усталости глаз и мозга, вызывать головные боли и приводить к обострению нервных заболеваний.

Для определения пульсации света многие используют камеры смартфонов - если свет пульсирует, по экрану бегут полосы, причём чем они чернее, тем пульсация больше.

Но это лишь косвенный «взгляд на пульсацию» - мы видим интерференцию между пульсацией света и работой электронного затвора камеры. На некоторых смартфонах полос может и не быть из-за программного подавления пульсаций.

Сегодня я дам вам возможность увидеть пульсацию непосредственно, как она есть.

С помощью камеры, снимающей со скоростью 1200 кадров в секунду, я зафиксировал пульсацию света обычной лампы накаливания 25 Вт (у ламп накаливания чем меньше мощность, тем больше пульсация) и плохой светодиодной лампы.

Я воспроизвожу видео со скоростью 10 кадров в секунду, поэтому получается замедление в 120 раз.

Лампа накаливания:

А вот так светит плохая светодиодная лампа.

Такая пульсация раздражает. Её отлично видно боковым зрением и при быстром переводе взгляда (объекты в поле зрения «распадаются» из-за стробоскопического эффекта). Именно от такой пульсации света устают глаза и может болеть голова.

К счастью, ламп с пульсацией на рынке всё меньше и меньше. Лампы с обычными цоколями E27 сейчас почти все без пульсации, пульсирующие лампы с цоколями E14 ещё встречаются (чаще всего филаментные свечки и шарики). К сожалению, более половины светодиодных микроламп с цоколем G9 имеют пульсацию 100% (очень сложно разместить в малюсеньком корпусе хороший драйвер со сглаживающим конденсатором).

Никогда не используйте в жилых помещениях лампы с видимой пульсацией света. Проверить наличие или отсутствие пульсации можно как с помощью смартфона, так и

Если посмотреть на светодиодную лампочку через смартфон или видеокамеру, то можно обнаружить сильное мерцание. Если оно отсутствует, то можно попробовать приблизиться к лампочке на расстояние 20-30 см. У качественных светодиодных ламп качественный драйвер, в результате никакого мерцания не будет (у некоторых некачественных ламп мерцание может появиться через месяц-другой).

Также проверить наличие мерцания можно и при помощи карандашного теста. Для этого нужно просто помахать карандашом и посмотреть, остается ли след.

И конечно же мерцание (пульсации) можно измерить при помощи специальной аппаратуры).

Мерцающие лампы стоит ставить в коридор, туалет и любое другое помещение, где не проводишь много времени.

Самой первой светодиодной лампой у меня была Ikea LEDARE GU10 (802.559.07). После галогенных светодиодные лампочки порадовали меня отсутствием ультрафиолетового излучения, а также отсутствием мерцания.

200 лм для лампочки конечно оказалось маловато. Но для чтения хватало 5 лампочек, причем благодаря направленному свечению спотовых светильников. Что интересно, одна из галогенная лампочек прожила 2 года, тогда как первые четыре сгорели менее, чем за год. Интересно, 4 светодиодные лампы в том же светильнике как-то продлевают срок службы пятой галогенной или нет?

Следующими приобрел пару ламп свечек Ikea Ledare 402.540.90 E14 7W 400lm. Цветопередача у этих икеевских ламп заметно лучше, чем у многих других. Да и 400 люмен - в два раза больше 200. Перед покупкой я боялся, что в светильнике с лампами, расположенным горизонтально полу, светодиодные свечки не справятся из-за ограниченного угла. Но светили они неплохо. Правда, они заметно шире обычных ламп накаливания, так что поместятся не в любой светильник. И все бы ничего, тем более при такой цене, но эти светодиодные лампы мерцают

Следующими приобрел десяток светодиодных лампочек Philips E27 8W 9290002488. Взял сразу много, потому что был уверен, что Филипс производит качественную продукцию, а цена на распродаже в Ашане составляла всего 159 рублей. Позже обнаружил, что лампочки были произведены еще в 2010 году. Хотя на коробке написано 600 люмен, они заметно тусклее икеевской лампы E27 с маркировкой 600 люмен. При этом лампа Икеа Ледаре еще и больше по размеру, да мощность у нее выше. Всё бы ничего, но данные светодиодные лампочки Philips мерцают

В потолочном светильнике Евросвет (Eurosvet) 4807/12 помимо 12 галогенных ламп G4 используется и светодиодная подсветка. Мерцание светодиодов также можно заметить на камеру.

При этом галогенные лампы G4 в этой люстре не получится заменить на светодиодные. G4 - наверное, самый неподходящий конструктив для изготовления светодиодных ламп. Уж слишком маленький размер, чтобы туда можно было поместить хорошо светящие и качественные диоды, чтобы они еще и нормально охлаждались. 3 Вт - это пока практический предел для такого корпуса именно из-за проблем с теплоотводом, причем даже такие лампы могут сгореть очень быстро.

Но помимо низкой освещенности, в данной люстре еще приходится столкнуться с тем, что трансформатор рассчитан на активную нагрузку. Даже если светодиодные лампы с ним заработают (в том числе, если часть ламп оставить галогенными), мерцание будет просто кошмарным.

Чтобы поставить в люстру с цоколем G4, рассчитанную на галогенные лампы, светодиодные лампы, потребуется установка импульсного стабилизированного блока питания.

А также другие светильники Евросвет с цоколем G4 и пультом дистанционного управления!

Родители после моих опытов со светодиодными лампами и значительным сокращением счетов за электричество, также решили их попробовать. В магазине им предложили лампочки Gauss Elementary. Стал читать про этот "бренд", пишут, что их продукция присутствует только в России. Страницы на немецком могут попадаться, но реального присутствия в магазинах и тестирования за рубежом якобы нет. Также прочитал, что это китайские лампы по сильно завышенной цене, не соответствующей качеству. Цена в 310 рублей за лампу мне действительно казалась слишком завышенной для середины прошлого года. К счастью, данные лампы вообще не мерцают, если смотреть через видеокамеру:

(обновление) Снял светодиодные лампы Gauss Elementary повторно. Мерцание очень хорошо видно. Интересно, оно появилось со временем (прошло всего пару месяцев), или просто при съемке в первый раз камера была слишком далеко?

А вот помимо надписи Gauss Elementary я ничего другого на лампе не обнаружил. У ламп Филипс и Икеа маркировка конечно намного подробнее.

После таких опытов у меня остается сомнение, стоит ли верить всяким "Интернет-знатокам". Хотя ammo1 измерил индекс цветопередачи светодиодных свечек EB103101106, и он оказался равен 72,8, при том что на коробке написано >90. Может, с той же маркировкой сейчас идут уже другие лампы, но это тогда вообще странный шаг. Да и другие лампочки Гаусс уже могут мерцать.

Что касается проблемы с мерцанием, то ее иногда можно решить. Например, один из покупателей Ikea Ledare e14 802.489.93 на входе после моста поставил дополнительно конденсатор 2.2 мкФ на 400вольт, а на выходе поменял 220мкФ на 50В. К сожалению, не понимаю в электронике, так что подтвердить это не могу. Но если решение такое простое, то почему его не использует производитель? Потому что конденсаторы высыхают, а лампочки сильно нагреваются и способствуют этому?

Тестирование лампочек проводят многие, но одного российского ресурса вроде ledbenchmark.com с самыми популярными светодиодными лампами пока нет.

Кстати, очень полезно на лампе маркером писать дату установки. В будущем это поможет с легкостью определить, как долго она проработала. 20, 30 и тем более 55 тысяч часов - это очень приличный срок, так что все позабудется через годы. Да и с такой надписью легче следить, не сгорела ли лампа до окончания гарантийного срока.

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.

Причины возникновения мерцания

Практически все лампы формируют эффект мерцания. Для того, чтобы решить, как исправить эту проблему важно знать, почему пульсируют лампы. Дело в том, что частота мерцания или пульсации выше крайней частоты слияния мельканий, которые глаз человека не воспринимает напрямую как мерцающий световой поток. Несмотря на это, негативное воздействие сказывается на самочувствии человека и вызывает повышенную утомленность. Чем чаще происходит пульсация, тем большее влияние на организм: начинается головная боль, а также быстрая усталость, что приводит к рассеянности человека, и он не может сфокусировать внимание на работе.

Лампами накаливания образуется наиболее сильное мерцание. По причине того, что мерцание в полной мере зависит от самого источника питания, в светодиодных лампах решили эту проблему с помощью применения драйвера, благодаря которому напряжение проходит в виде постоянного тока. Все же не все изготовители стали использовать качественные драйверы, которые способны снизить уровень импульса до нужного значения. Поэтому изготовленный товар имеет низкую себестоимость и в то же время плохое качество.

Иногда бывает так, что при покупке, лампочка светит хорошо без мерцаний, однако со временем мерцание появляется. Это говорит о том, что качество данного продукта низкое. Поэтому при покупке необходимо обращать внимание, указан ли в технических характеристиках коэффициент пульсации. Соответственно такой осветительный прибор стоит дороже.

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.

Как проверить уровень пульсации

Важно знать, как определить уровень пульсации в LED светильниках. Это можно делать с помощью коэффициента, который рассматривался выше. Однако только в том случае, если подключение светодиодных ламп было осуществлено к переменному току, учитывая схему питания. Коэффициент варьирует в диапазоне 1-30%, охватывается весь диапазон.

Следует сделать измерение, которое позволит определить коэффициент пульсации. При измерении нужно учитывать два фактора:

1. Так, как при постоянном токе коэффициент нулевой, а соответственно мерцание отсутствует полностью, то измерение следует проводить при переменном токе.
2. Проверку или измерение следует осуществлять специальными приборами, а не простой фотокамерой. Она только фиксирует сам факт мерцания, но не вычисляет его величину. Следует использовать устройства, которые способны преобразить излучение. Например, можно использовать пульсометр-люксметр или многоканальный радиометр, а также другие похожие приборы. Для дополнительных подсчетов можно подключать эти устройства к компьютеру, и с помощью программы сделать вычисление.

Светодиоды могут мерцать даже в выключенном положении. Такое явление можно увидеть невооруженным глазом, и оно вызывает у человека дискомфорт. Однако моргать они могут и во включенном состоянии, и визуально это не ощущается. Поэтому следует знать, чем вредна пульсация светодиодных ламп. Такое мигание приносит большой вред, ведь невольно влияет на организм человека. Если лампочка мигает при работе, человек утомляется, у него возникает подавленное состояние и бессонница, и конечно же это плохо влияет на зрение.

На видео ниже наглядно показывается, как производится измерение пульсации светодиодных ламп от известных производителей:

К сожалению изготовители редко указывают информацию, которая показывает коэффициент пульсации. Но для того, чтобы проверить в домашних условиях нужно проводить тесты, которые фиксируют само мигание. Можно проверить это явление двумя способами.

1. Самый простой способ с использованием карандаша. Необходимо включить только тестируемую светодиодную лампу и быстро помахать перед ней карандашом. В случае если виден сплошной след карандаша, то все в порядке, однако если след распадается на отрезки, то значит, что импульсы присущи.
2. Можно также использовать фотокамеру. Не всегда будет под рукой фотоаппарат, поэтому необходимо знать, как проверить телефоном, ведь большинство из них оснащены камерой. Итак, камеру следует держать на расстоянии 1 метра от тестируемой светодиодной лампочки, если мигание присуще, то на экране будут темные полосы.

На видео ниже наглядно показывается, как определить мерцание светодиодных ламп при работе:

Способы устранения мерцания

Следует знать, как избавиться от мерцания светодиодных ламп. Необходимо устранить старый конденсатор на другой с большей емкостью. Однако подобрать конденсатор нужно и по габаритам, и по рабочему напряжению старого устройства. Конечно нужно знать, как устранить пульсацию, ведь в плате необходимо найти сам конденсатор, и уметь припаять новый. Все же этот вариант не всегда позволит полностью убрать проблему, однако нужно пробовать различные способы борьбы с ним.