Коэффициент пульсации света и ухудшение здоровья — мифы и правда.

Давайте рассмотрим как обнаружить вредные пульсации, чем их замерить, от чего они зависят и какими нормативными документами и правилами регламентируются.

Влияние пульсаций света на организм и мозг

Впервые процесс влияния пульсаций света на организм человека был подробно изложен в журнале «Светотехника» в далеком 1963-м году. Суммируя изложенный в ней материал, можно сделать некоторые выводы.

Например, пульсации света имеющие частоту до 300Гц, действительно оказывают негативное влияние на наш организм.

При постоянном воздействии такого света, изменяется привычный суточный ритм и общий гормональный фон. При мерцании на частоте до 120Гц, наш мозг реагирует на это «мельтешение» и пытается воспринять несуществующую информацию, обрабатывая ее и загружая себя. Вполне естественно, что это напрямую сказывается на усталости.

Вот вам наглядный эксперимент и результаты ЭЭГ головного мозга. В первом случае (рисунок А) — человек сидит в затемненной комнате, а во втором (рисунок Б) — он находится в помещении с пульсирующими лампами частотой 120Гц.

Посмотрите на ненормальные пики активности и представьте как это сказывается на биоритмах и вашем общем самочувствии.

Но если данные пульсации имеют частоту выше 300Гц, то они просто никоим образом не фиксируются телом и мозгом человека.

И соответственно никакого влияния на него не оказывают.

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 тpaкта 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.

ГОСТ, правила и нормативные значения

На основе данных заключений ученых и был разработан ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэфф. пульсации освещенности». ГОСТ действителен и используется всеми производителями на данный момент.

В нем подробно описаны методы измерения и какими приборами это следует делать.

Главный вопрос для потребителя заключается в том, какое максимальное значение коэффициента пульсаций может быть у разных источников света в тех или иных помещениях.

Эти предельные параметры регламентируются несколькими сводами правил СП.

Минимально безопасное значение, которое указано в них — это 5%. Многие другие источники и статьи в интернете говорят о цифрах в 3% или даже в 1%. Так вот, в данных сводах правил, речи о таких малых величинах даже близко не идет.

Вот сводная таблица рекомендуемых значений коэффициента пульсаций для разных помещений:

При этом запомните, что для нежилых помещений пульсации вообще никак не нормируются.

Поэтому если где-то и встретите на светильниках ЖКХ данные, что у них пульсация 10% или даже 5%, не стоит особо верить таким техническим параметрам.

Для подавляющего большинства таких светильников, замеры просто не производятся, так как не требуются по закону.

А зачем производителям лишние траты и повышение цены своего товара по сравнению с конкурентами?

Определение и единица измерения

Коэффициент пульсации (Кп) является одной из характеристик, которая определяет качество искусственного освещения. Для расчета Кп производят замер уровня освещённости с фиксацией минимального, среднего и максимального значения. Затем данные подставляют в представленную ниже формулу.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп – безразмерная величина. Для удобства понимания полученный результат отображают в процентном эквиваленте. По данной формуле проводят расчёты, полученные на основании измерений гармонических колебаний. Драйверы светодиодных ламп являются источником негативных сигналов гармонической формы, что упрощает проведение замеров экспериментальным методом.

При наличии в источнике излучения импульсных помех применяют более сложные расчёты. Однако к электрическим схемам блоков питания LED-ламп это не имеет отношения.

Мониторы и смартфоны

Кстати, немного отвлекаясь от лампочек, стоит заметить, что почти у каждого второго монитора пульсации выше 30%, а у некоторых и под 100% можно найти.

Поэтому домашние лампочки с 10%, это еще цветочки в нашей повседневной жизни. Вы например, каждый день проводите минимум час или два, уткнувшись в экран смартфона. А они пульсируют как кислотная дискотека.

Многие после этого даже удивляются откуда «ноги растут» и кто виноват в постепенном ухудшении их здоровья.

Еще один любопытный момент, касающийся предельных цифр, заключается в следующем — для вашего мозга нет большой разницы, сидите вы под лампочкой с коэффициентом в 20% или в 100%.

В обоих случаях уровень расстройства будет схожим. Может отличаться только время воздействия эффекта.

Рейтинг производителей

Производство светодиодных ламп в наше время практикуют многие фирмы, причем известные, а также малоизвестные производители. Стоимость LED-ламп на сегодня достаточно внушительная, поэтому многие хотят сэкономить и приобретают дешевые изделия малоизвестных производителей. Как правило, такая продукция не соответствует многим характеристикам, причем, очень важным. Их коэффициент цветопередачи находится на уровне 60 и не больше, а изготавливаются они из дешевых компонентов, не выдерживающих реальную степень эксплуатации. Качество такой продукции находится на уровне 50/50. Другими словами, купив пару ламп, одна будет работать нормально, а другая быстро выйдет из строя. В данном случае, подходит такое высказывание, что скупому приходится платить дважды, что доказано жизнью. Поэтому, лучше сразу же отдать предпочтение известному производителю, хотя его изделия более дорогие.

Самые качественные лампы

Лампы (LED) хорошего качества выпускает , а также . Это европейские фирмы, хотя основные мощности по изготовлению располагаются в Китае и в других странах Азии. Эти фирмы очень жестко контролируют качество выпускаемой продукции. В связи с этим, цены на их продукцию соответствующие. Лампы могут стоить от 800 до 1800 рублей, а выпускает несколько изделий, которые отличаются ценами, поскольку они предназначены для нескольких категорий потребителей. Среди их коллекции допустимо встретить изделия, стоимостью в 100 рублей, а также изделия стоимостью почти в 3 тыс. рублей. В основном пользуются спросом изделия, стоимостью от 400 до 800 рублей.

Соотношение цена/качество

Как правило, средняя ценовая категория отвечает лучшим показателям отношения цены к качеству. На рынке встречается продукция, как отечественных, так и зарубежных производителей.

Итак:

• Отечественная выпускает продукцию, соответствующую ценам от 60 до 360 рублей.
• из Гон Конга выпускает обширную коллекцию световых приборов, стоимостью от 75 до 400 рублей.
• , что в Санкт-Петербурге выпускает LED-лампы в ценовом диапазоне от 100 до 400 рублей.
• Отечественная считается основным производителем подобной продукции, которая может стоить от 80 до полутора тысяч рублей.
• Отечественная также относится к отечественной и выпускает LED-лампы в ценовой категории от 65 до 850 рублей.
• Отечественная не так давно на отечественном рынке, но уже успела завоевать доверие. Продукция стабильная и качественная, стоимостью от 90 до 520 рублей.
• выпускает сравнительно качественную продукцию, в ценовом диапазоне от 75 до 800 рублей.
• Китайская выпускает источники света, стоимостью от 180 до 530 рублей, а также уникальные источники света, которые могут стоить от 1000 до полутора тысяч рублей, а иногда и дороже.

Естественно, что рынок источников света не ограничивается продукцией вышеперечисленных фирм: на самом деле их намного больше, как известных, так и не очень. Поэтому выбор светодиодных ламп не отличается простотой. Но реалии нашего времени требуют экономии энергоресурсов, да и кому хочется переплачивать за электрическую энергию, стоимость которой постоянно растет.

Когда возникает стробоскопический эффект

А еще при Кп>20% возможно появление стробоскопического эффекта.

Это когда движущиеся и вращающиеся объекты (вал двигателя, лопасти вентилятора), для ваших глаз будут казаться неподвижными.

Это весьма травмоопасно. Поэтому на производствах в закрытых помещениях с искусственным освещением, стоит очень строго подходить к вопросу выбора правильных светильников.

Пульсации у традиционного освещения и методы снижения

Высокие значения Кп характерны в первую очередь для разрядных ламп с электромагнитными ПРА (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Здесь они в легкую могут достигать величин выше 30%. Кстати, обычные лампочки накаливания, также имеют пульсации до 15%. Но мы этого особо не замечаем, так как эффект гасится тепловой инерцией.

Лампочка накаливания это в первую очередь неплохой обогреватель (большая часть всей энергии у нее уходит в тепло), и только затем уже источник света.

При этом чем мощнее лампочка, тем меньше ее коэффициент.

Здесь зависимость определяется инерционностью разогрева и остывания вольфрамовой нити.

Очень эффективным способом снижения коэфф. пульсаций, которым почему-то мало кто пользуется — является установка в одной точке нескольких ламп питающихся от разных фаз. Вот наглядная таблица для разных типов ламп и зависимость их пульсаций при подключении от 1-й, 2-х или 3-х фаз.

Более кардинальный метод для ламп ДРЛ, ЛБ и им подобным — это замена электромагнитной ПРА на электронную, с одновременным повышением частоты до 400Гц.

Кстати, многие до сих заблуждаются, думая что светодиоды в отношении теплопередачи и эффективности убежали далеко вперед. Это не всегда соответствует действительности. И с КПД светодиодов тоже не все так гладко.

Важное о мерцании LED

Светодиоды по самой своей природе — это прямые преобразователи тока в свет, поэтому они синхронно повторяют питающие их импульсы с той же частотой (картинка с пульсацией LED, замедленной в 120 раз, приведена в начале этой статьи). Но это — в случае прямого подключения без какого-либо выпрямителя. В бытовых же светодиодных светильниках имеется драйвер, от которого и зависит пульсация LED (за исключением, разве что, только большинства ламп с такими крохотными цоколями, вроде G9, где для драйвера просто не хватает места).

Необходимо отметить, что год от года Кп светодиодных ламп снижается, что происходит благодаря совершенствованию LED технологий. Но у старых светодиодов этот коэффициент зашкаливал за 30%. Так что установленные лет 10-15 назад светодиоды, если они ещё не вышли из строя, лучше бы заменить на новые модели

Кроме того, даже среди тех светодиодных ламп, которые сегодня лежат на полках магазинов, можно встретить не соответствующие требованиям по коэффициенту пульсации. Поэтому лучше отдавать предпочтение давно зарекомендовавшим себя производителям и добросовестным продавцам, чтобы не покупать продукцию подозрительной китайской фабрики или не нарваться на подделку под именитый бренд.

Светодиодное освещение и мерцание

В светодиодных светильниках многое зависит от качества сборки блоков питания (драйверов). Если у них на выходе не постоянный ток, а выпрямленный с промышленной частотой, то пульсации в 30% не такая уж и редкость.

Но в общем, касательно светодиодных источников света и коэфф. пульсации ГОСТ четко говорит:

Исходя из этого, прежде чем делать какие-то замеры, убедитесь что частота пульсаций от вашего светильника не превышает 300Гц. В противном случае может и измерять ничего не потребуется.

Хотя есть здесь и исключения — например профессиональный свет для фото или видеосъемки.

Здесь даже при величине свыше 300Гц нужно обращать внимание на любые мерцания. Дело в том, что при видеосъемке и фотографировании, идет жесткая привязка частот источников света к другим наборам параметров — частоте кадров, выдержке и т.п.

Хотя и никакого влияния на человека здесь уже не будет, зато очень даже будет присутствовать влияние на качество съемки.

А еще коэффициент пульсаций резко повышают всевозможные диммеры, собранные по принципу ШИМ и работающие на частоте до 300Гц.

Поэтому будьте предельно осторожными в их применении.

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

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.

Какая частота хуже всего

Большинство дешевых китайских светодиодных лампочек, как раз таки и работают на частотах до 300Гц. Таким образом, незаметно день за днем ухудшая ваше самочувствие, и оказывая свое губительное влияние.

Человеческий глаз без посторонних девайсов, способен различать пульсации с частотой от 60 до 80Гц. Далее идет невидимое для нас, но не для нашего мозга мерцание.

Чем “хороши” видимые пульсирующие лампы? Тем что мы их замечаем, и интуитивно стараемся меньше времени проводить под их воздействием. Либо в конце концов меняем их на другие.

А вот самыми опасными будут те мерцания, которые визуально не заметны.

Из-за большой интенсивности на этих частотах, наш мозг уже не успевает обрабатывать всю информацию, однако зрительные рецепторы продолжают ее воспринимать. Причем не как визуальную составляющую.

В итоге все это воздействует на совершенно другие отделы мозга и провоцирует изменение гормонального фона, биоритмов, повышает утомляемость и ухудшает самочувствие.

У качественных производителей источников освещения, даже если и есть пульсации, то происходят они на частотах свыше 300Гц. И никакого смысла заморачиваться с поиском точных измерительных приборов и рассчитывать проценты здесь нет.

Данные лампочки все равно будут абсолютно безопасны и никак не испортят ваше настроение и здоровье.

Поэтому если некий “специалист” пугает вас завышенными цифрами, ехидно делая замечания – мол видите, даже Phillips не безгрешен, зачем тогда платить больше?

Задайте ему резонный вопрос: “А на какой частоте получены данные замеры”? Будьте грамотны в вопросах светодиодного освещения и не дайте себя обмануть.

Как проверить лампочку на пульсацию — народные способы

К самым простым и распространенным бытовым способам проверки пульсаций относятся следующие методы:

• мобильный телефон

Просто посмотрите на свет лампочки через экран смартфона. То что не видно вашему глазу, будет весьма заметно на камеру.

Правда имейте в виду, что некоторые аппараты имеют встроенную возможность принудительного подавления мерцания. Поэтому вы можете ничего и не увидеть, хотя эффект и будет присутствовать.

Подносить нужно максимально близко, чтобы нить накала или рассеиватель занял по максимуму все пространство экрана.

• фотоаппарат

Сделайте фотоснимок лампочки без вспышки. Если на нем будут темные полосы — это признак мерцания.

• карандашный метод

Поднесите на свет лампочки карандаш или линейку и начните ею мельтешить наподобие вентилятора или веера.

Если появится эффект «застывших лопастей» или вы будете видеть несколько карандашей, то пульсация больше нормы.

Чем отчетливее будут очертания, тем больше коэффициент. Такие остаточные контуры фигур из-за световых мерцаний, проявляются и в повседневной жизни.

• юла

Раскрутите детскую юлу под источником освещения. При появлении стробоскопического эффекта, меняйте лампочки.

Однако подобные народные способы выявляют пульсацию до 100Гц. А вот от 100Гц до 300Гц, они могут и подвести. Поэтому полагаться на них не стоит.

Лампа мигает во включенном состоянии

Причины мерцания и мигания светодиодных ламп во включенном состоянии разные.

Одна из них – нештатная работа источника питания, имеющего электронную защиту, например, от токовой перегрузки. Она срабатывает в момент, когда ток через светодиодную лампу превысит заданный номинальный ток лампы, например, на 30%. Или при выходе напряжения в сети за рабочие пределы. Электронная защита мгновенно выключит блок питания и включит его автоматически при возвращении к нормальному.

Скачки сетевого напряжения

Особенно ярко заметны моменты включения источников питания, собранных по схеме импульсных преобразователей переменного напряжения в стабильный ток или напряжение. Их пусковой импульс может на доли секунды превысить пяти- или даже десятикратный номинальный рабочий ток. Т.е. каждое включение светодиодного устройства – ленты, прожектора или светильника — может приводить к провалам напряжения в питающей сети 220 В.

Мигания могут вызываться и датчиками светильников, например, присутствия или движения человека, сумерковыми и пр. Их неправильная работа может вызывать неуправляемые периодические включения или выключения.

Мигание из-за низкого напряжения в сети

Низкое напряжение в старых сетях бытового электропитания 220-230 В 50 Гц может быть при их значительной перегрузке бытовой электротехникой. Если раньше электрические предохранители на вводе в квартиру были номиналом 10-15 А, то сейчас автоматические УЗО (устройства защитного отключения) реагируют на ток 25-50 А.

Малая емкость конденсатора

Эта причина может проявляться не столько в мигании, сколько в мерцании, т.е. в пульсациях напряжения или тока питания. Увидеть мерцание можно:

• боковым или периферическим зрением;
• использовав «карандашный тест» – быстро двигать карандашом или шариковой ручкой поперек потока света от лампы. Появление видимых промежуточных положений карандаша свидетельствует о наличии высоких пульсаций светового потока, а значит и мерцания;
• в определенных режимах телефона на экране на фоне предмета, освещенного мерцающим светом, будут видны поперечные полосы.

Для устранения или уменьшения мерцаний (пульсаций) нужна перепайка фильтрующего конденсатора. Разбирают лампу, отсоединив колбу от цоколя, вынимают из цоколя печатную плату драйвера и меняют конденсатор в фильтре или, если позволяет место, допаивают еще один.