Коэффициент пульсации освещенности – один из качественных показателей, используемый при проверке света в помещениях разного назначения. Этот критерий не на слуху, но он оказывает большое влияние на человека, при нарушении установленных норм повышается утомляемость и возрастает опасность травматизма на производствах. Поэтому его проверяют специальным оборудованием, чтобы убедиться, что свет соответствует установленным стандартам.
Что такое коэффициент пульсации освещенности
Под этим термином подразумевается относительная глубина колебаний освещенности ламп или светильников, возникающая во время работы оборудования при его питании переменным током. По сути, это показатель изменения яркости, который присущ тому или иному виду оборудования и влияет на комфорт выполняемой работы. При превышении регламентных показателей работоспособность снижается, причем, чем дольше пульсация влияет на зрение, тем выше утомляемость.
Допустимое значение зависит от типа выполняемой работы и зрительного напряжения, которое требуется в конкретной ситуации. Большинство норм были установлены, исходя их возможностей осветительного оборудования, используемого в середине прошлого века. В тот период нормы составляли 10, 15 или 20%, некоторые из них используются до сих пор, другие стали жестче и изменились в меньшую сторону.
Во всех помещениях, в которых используется компьютерная техника или установлены дисплеи, показатель пульсации освещенности не должен превышать 5%.
Рассматриваемый коэффициент возрастает, если для регулировки яркости света используются диммеры. Причем, изменения наблюдаются только у устройств, работа которых основана на принципе широтно-импульсной модуляции. Имеет значение и частота, если она ниже 300 Гц, то влияние особенно заметно.
Если освещение питается от переменного тока с промышленной частотой, составляющей 50 Гц, частота пульсации вычисляется в удвоенном значении, поэтому равна 100 Гц. Зрительно определить пульсацию в этом случае невозможно. Поэтому для контрольных замеров применяют специальные приспособления — пульсметры. Чаще всего это не отдельное устройство, а универсальное оборудование, совмещенное с люксметром. В 2012 году был введен ряд стандартов, касающихся средств измерения и их поверки, поэтому все приспособления должны соответствовать установленным нормам.
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%.
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%.
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.
Влияние пульсаций на организм человека
Это явление было замечено достаточно давно, самые масштабные исследования проводились в середине прошлого века. Согласно результатам, любая световая пульсация с частотой до 300 Гц оказывает негативное влияние на организм человека.
Если постоянно находиться в помещении с некачественным светом, будет меняться суточный гормональный ритм. Кроме того, если мерцание имеет частоту до 120 Гц, человеческий мозг реагирует на постоянные изменения и постоянно пытается обработать поступающую информацию на подсознательном уровне.
Из-за длительного напряжения люди намного быстрее и сильнее устают. Теряется концентрация, снижаются умственные способности. Также это влияет на тех, кто занимается интеллектуальным трудом – из-за высокой загрузки мозга принимать решения и проводить исследования намного сложнее, эффективность снижается в разы.
Если мерцание превышает 300 Гц, оно никак не воздействует на людей и не перегружает их мозг. Стоит ориентироваться на этот показатель при выборе оборудования.
Как и чем измерить коэффициент пульсаций
Все требования и нормативы, касающиеся характеристик света, изложены в нормах ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэффициента пульсации освещенности». Именно этим документом руководствуются проектные и контролирующие организации.
Использование измерительных приспособлений
Все контролирующие организации, а также предприятия для определения коэффициента пульсации используются осциллографы. С их помощью можно очень быстро и точно провести замеры в помещении любого размера и формы. Ранее для расчетов применялась формула, показанная ниже.
Также можно применять специальные программы. В этом случае вводятся все необходимые данные, после чего производятся расчеты.
Для профессионального использования подойдет только поверенное оборудование, поэтому применяется определенный перечень осциллографов или универсальных приспособлений. Для дома можно приобрести модель попроще, она не будет идеально точной, но сможет сориентировать по показателю пульсации, этого достаточно для оценки освещения.
| Объект | Коэффициент естественной освещенности, % | Искусственная освещенность, ЛК | Коэффициент пульсации, % |
|---|---|---|---|
| Жилые комнаты (гостиные, спальни) | 2 | 150 | — |
| Детские комнаты | 4 | 400 | 10 |
| Рабочие комнаты (кабинеты, офисы) | 3 | 400 | 15 |
| Рабочее место оператора ПК | — | 300 | 5 |
| Классные комнаты, аудитории | 4 | 500 | 10 |
| Торговые залы | 4 | 500 | 10 |
| Дороги | — | 2-30 | — |
| Пешеходные пространства | — | 1-20 | — |
| Эвакуационное и аварийное освещение | — | 0,1-15 | — |
Народные методы
Если осциллографа под рукой нет – можно использовать простые методы, которые позволят определить мерцание, которого не видно в обычных условиях. Самые популярные способы:
- Смартфон. Включается фотокамера и подносится к лампочке так, чтобы источник света занимал все пространство. Если на изображении будут полосы, значит коэффициент пульсации превышает допустимую норму.
Экран гаджета четко передает пульсацию светильника. - Фотоаппарат. Использовать устройство нужно без вспышки. Делается снимок лампы с небольшого расстояния. Если она мерцает, то на фото будут отчетливо видны полосы.
Пульсация света хорошо видна на фотоснимках. - Карандаш. Нужно взять его в два пальца, поднести к лампе и махать туда-сюда в течение нескольких секунд. Если будет наблюдаться эффект «застывшей лопасти» с очертаниями карандаша в нескольких местах, значит лампа мерцает слишком сильно. И чем отчетливее очертания полос, тем выше коэффициент пульсации.
Стробоскопический эффект при проверке света карандашом. - Юла. Можно просто раскрутить детскую игрушку прямо под лампой. Если при ее вращении возникает стробоскопический эффект, источник света лучше заменить.
В некоторых смартфонах есть функция подавления мерцания, поэтому проверить пульсацию не получится.
Способы снижения пульсации освещения
Тут может быть несколько путей решения. Все зависит от особенностей помещения и типа используемых приборов, чаще всего используют такие методы:
- Подключение светильников к двух- или трехфазной линии попеременно. За счет сдвига напряжение подается неравномерно и мерцание снижается.
- При питании от трехфазной линии количество светильников должно быть кратно трем, двухфазной – двум.
- Замена устаревшего оборудования на современное светодиодное.
- Использования люминесцентных ламп с современным блоком питания на 5 кГц или выше.
В видео обсуждается влияния световых пульсаций на безопасность участников дорожного движения.
Контролировать пульсацию освещения надо обязательно. Она влияет на комфорт пребывания человека, его утомляемость, а в производственных помещениях от этого показателя зависит безопасность.
