Шуршание или мерцание светодиодных ламп, что это?

ВНИМАНИЕ К ПУЛЬСАЦИИ СВЕТА

Глаз человека сформировался под воздействием солнечного света, поэтому воспринимает его лучше всего. Но с развитием цивилизации возросла потребность в дополнительном освещении, позволявшем вести активную жизнь после наступления темноты. Сегодня даже сложно представить, как бы мы жили без освещения электроприборов.

Не так давно самыми распространенными источниками искусственного освещения были лампы накаливания. Они давали теплый мягкий свет, но стоили дорого. Создание энергосберегающих осветительных приборов открыло возможности для экономии электроэнергии и денег на ее оплату.

Но изучив влияние люминесцентного освещения на организм, исследователи обнаружили, что эти лампы имеют недопустимо высокий коэффициент пульсации света, а потому небезопасны для здоровья. После замены электромагнитного балласта на электронный удалось снизить этот показатель с 25% до 15-20%. Но даже это значение оказалось неприемлемым для детских учреждений и помещений, где постоянно находятся люди, работает компьютерная техника и проводятся производственные операции.

КАКОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПУЛЬСАЦИИ ЛАМП МОЖНО СЧИТАТЬ НОРМОЙ

Действующие нормативные документы, а именно актуализированная редакция СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение. Актуальная редакция СНиП 23-05-95» и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 определяют следующие требования к пульсации света:

• для помещений, где проводятся работы, требующие высокой точности – до 10 %;
• для помещений с возможностью стробоскопического эффекта — до 10 %;
• для детских образовательных и дошкольных учреждений — до 10 %;
• за работу с компьютерной техникой — до 5%.

Значение коэффициента пульсации светильников не ограничивается только складскими и производственными цехами с периодическим пребыванием в них людей и отсутствием условий для развития стробоскопического эффекта. Последнее может создать опасность на производстве, так как при совпадении частоты мерцания света и вращения детали она будет казаться неподвижной. А это создаст высокий риск серьезных производственных травм.

Что касается воздействия световых пульсаций на организм, то не все они вредны для здоровья. Начнем с того, что при частоте мерцания выше 50 Гц человеческий глаз их не воспринимает. Но это не значит, что эти пульсации также остаются «невидимыми» для тела: неразличимое для глаз мерцание светового потока регистрируется сетчаткой и мозгом. Это может вызвать головные боли, плохое настроение, плохое самочувствие, длительную бессонницу и другие негативные последствия. Доказано, что световые импульсы никак не влияют на здоровье человека только на частоте 300 Гц и выше.

Современное освещение для комфортной работы

Люминесцентные лампы получили широкое распространение в 30-х годах прошлого века. Учитывая, как быстро в последние десятилетия появлялись все новые и новые технологии, нет нужды объяснять, почему люминесцентные лампы с растровыми лампами — это настоящий прошлый век, как в прямом, так и в переносном смысле.

Нет ни одного индикатора, который говорил бы в пользу люминесцентных ламп. При заявленном коэффициенте пульсации светового потока 5-10% на практике он достигает 20%.

При включении люминесцентные лампы (ЛЛ) неприятно мерцают и могут мигать во время работы, что очень плохо сказывается на зрении, приводит к усталости и снижению работоспособности. LL сильно искажает цвета, особенно на рабочих мониторах. Идеальный индекс цветопередачи стремится к 100%; в LL в лучшем случае не превышает 60%.

Заявленная продолжительность горения люминесцентных ламп — 10 000 часов. При этом снижение интенсивности светового потока начинается после 200 часов горения, а через 5 тысяч часов может быть снижено до 50%. В то же время ЛЛ чувствительны к перепадам напряжения и не рассчитаны на частые включения и выключения.

Не забывайте об окружающей среде. Любая ртутная лампа содержит до 100 мг паров ртути, высокотоксичного вещества. Предельно допустимая концентрация этих паров в населенном пункте составляет 0,0003 мг/м2. Использованную ртутную лампу необходимо сдать на утилизацию в специальный пункт сбора, что требует дополнительных и очень больших финансовых затрат.

Так что вывод однозначный: качественные светодиодные светильники – лучшее решение для освещения рабочих и административных помещений. Из множества современных предложений отличной альтернативой станет ультратонкая светодиодная панель ДВО серии ЭКО от IEK Group.

Экономия электроэнергии более 50%, долгий срок службы не менее 30 000 часов, низкий коэффициент пульсации 0,05 и высокий индекс цветопередачи >75, полная экологическая безопасность, простота монтажа и обслуживания – все это его неоспоримые преимущества.

Толщина ИЭК® ДВО не превышает 11 мм, что делает его идеальным для помещений как с высокими, так и с низкими потолками. Панели ДВО светят намного ярче (одна большая панель освещает до 50 квадратных метров), но их свет мягкий и приятный для глаз. Разнообразие цветов и форм позволяет органично вписать их в любое стилистическое направление.

Очевидно, что светодиодное освещение входит в нашу жизнь хорошо, и выбор лампы – это совсем не пустяк. Как правило, большую часть жизни мы проводим на рабочем месте, и именно качественное освещение во многом определяет работоспособность и высокую производительность труда. Надеемся, что мы выполнили главную цель этой статьи – помочь вам сделать правильные расчеты и сделать правильный выбор.

ГОСТ, правила и нормативные значения

На основании этих выводов исследователей был разработан ГОСТ Р54945-2012 «Методика измерения коэффициента световой пульсации». ГОСТ действует и применяется всеми производителями в настоящее время.

В нем подробно описаны методы измерения и используемые инструменты.

Главный вопрос для потребителя – какое максимальное значение коэффициента пульсации может быть у разных источников света в тех или иных помещениях.

Эти ограничивающие параметры регулируются несколькими сводами правил совместного предприятия. 

Минимальное значение безопасности, указанное в них, составляет 5%. Многие другие источники и статьи в Интернете говорят о 3% или даже 1%. Так что в этих наборах правил мы даже не говорим о таких малых значениях.

Вот сводная таблица рекомендуемых значений пульсации для разных помещений:

Помните при этом, что для коммерческих помещений пульсации вообще никак не нормируются.

Поэтому, если где-то вы встретите данные по ЖКХ, у которых пульсация составляет 10% или даже 5%, особо верить в такие технические параметры не стоит.

Для подавляющего большинства таких светильников просто нет замеров, так как они не требуются по закону.

И зачем производителям дополнительные расходы и удорожание своего продукта по сравнению с конкурентами?

Отрицательное воздействие

Человеческий мозг не может полноценно обрабатывать информацию, поступающую к глазам с частотой, превышающей несколько десятков герц. По этой причине изображения в фильмах и на телевидении меняются с частотой 25-50 Гц. Если пульсация светового тока ниже, она воздействует на глаза и анализируется мозгом. Человек может определить яркость потока, цвета, оттенки, контрасты. Если информация представлена ​​на другой частоте, люди неосознанно стараются ее избегать.

Медицинские исследования показали, что на самом деле глаза и мозг воспринимают данные с частотой до 300 Гц, но не визуально. Человек не чувствует воздействия, поэтому не предпринимает никаких действий. Он связывает чувство дискомфорта и усталости с другими причинами. Хотя невизуальное воздействие не совсем понятно, ясно, что оно довольно глубокое.

Обратите внимание на следующее! Глаза не воспринимают частоту пульсации выше 300 Гц, поэтому негативного эффекта нет.

Для короткого воздействия мерцания:

• усталые глаза;
• снижается внимание;
• человек быстро устает;
• работа мозга замедляется;
• нарушение пищеварительной системы;
• появляется тошнота;
• циркадные ритмы нарушаются.

При длительном воздействии пульсации:

• развиваются бессонница и депрессия;
• снижение зрения;
• развиваются патологии желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистой системы;
• функциональность головного мозга нарушена;
• снижается производительность.

Наиболее опасным явлением на производстве является развитие стробоскопического эффекта при частоте мерцания до 80 Гц. У человека возникает иллюзия замедления движения и неподвижности окружающих предметов. Это увеличивает вероятность травм. При увеличении частоты быстро развиваются заболевания нервной системы.

Как уменьшить пульсацию освещения?

Существует несколько способов уменьшить чрезмерное пульсирование света:

• Применение осветительных приборов, работающих на переменном токе частотой выше 400 Гц.
• Установка обычных светильников на разные фазы трехфазной сети.
• Установить в светильник компенсирующую аппаратуру управления и подключить питание к лампам со сдвигом (первая лампа — с отстающим током, а вторая — с опережающим).
• Использование электронных балластов.

Выбор метода, с помощью которого можно получить необходимые показатели коэффициента пульсации освещения, зависит от технических условий в каждом отдельном случае. В некоторых помещениях все светильники подключены к одной фазе сети, поэтому их установка в разные фазы может быть затруднена.

Наиболее практичным вариантом может стать покупка ламп с электронными балластами, отвечающими всем санитарным нормам. Также возможна отдельная установка электронных пускорегулирующих аппаратов в ранее установленные светильники.

Проверка лампы в домашних условиях: какие есть способы тестирования

• Наведите камеру смартфона на лампу с расстояния около 50 см. При наличии пульсации на экране будут видны полосы.
• Возьмите карандаш и быстро помашите им перед лампой. Если видна сплошная карандашная метка, коэффициент пульсации в норме. Если дорожка от карандаша распадается на фрагменты и в середине дорожки виден отдельный карандаш, мерцание есть, лампочка некачественная.

Мерцание света — важно или нет?

Тема воздействия высокочастотных вспышек источников света на окружающий мир периодически становится предметом активного обсуждения специалистов. Во многих тематических журналах опубликованы статьи, вызывающие вопросы о степени влияния невидимого мерцания от многих современных источников света. В частности, публикации Ревекки Муллани надеются побудить производителей и дистрибьюторов светодиодов уделять больше внимания поиску наилучшего решения для благополучия людей.

Знаете ли вы, что большинство источников света в офисных зданиях не обеспечивают непрерывного освещения? Высокие частоты мерцания едва видны невооруженным глазом, но исследования показали, что определенные уровни воздействия мерцающего света могут быть опасны для здоровья человека.

Однако жестокая ценовая война, начавшаяся в 2012 году, вынудила малые, средние и даже крупные компании снижать себестоимость продукции в ущерб качеству, оставив открытым вопрос о том, сколько внимания производители уделяют качеству освещения.

Откуда берётся мерцание света?

Все источники света переменного тока (AC) производят мерцающий световой эффект из-за колебаний тока и напряжения. Люминесцентные лампы, натриевые лампы высокого давления (HPS), светодиодные источники света имеют общий характер мерцания.

Постоянный ток (DC) необходим для максимально комфортного и безопасного освещения. Частота сети обычно 50 или 60 Гц, частота мерцания люминесцентной лампы обычно вдвое превышает частоту электричества, 100 или 120 Гц. Низкочастотное мерцание, от ок от 3 до 70 герц, может вызвать судороги у чувствительных людей, в то время как умеренная частота мерцания, от ок от 100 Гц до прибл. 500 герц, невидимы для человеческого глаза и могут быть восприняты только через стробоскопический эффект, но могут привести к неблагоприятным последствиям для здоровья, таким как головные боли, напряжение глаз и усталость.

Стробоскопический эффект — это восприятие глазом объектов, освещенных вспышками света, при этом движущиеся объекты могут выглядеть как серия неподвижных изображений.

Стробоскопический эффект можно наблюдать несколькими способами. Проще всего смотреть на источник света цифровой камерой, в результате появляется характерный эффект звона.  Стробоскопический эффект может привести к неправильной интерпретации работы механизмов, например появлению медленного или стационарного состояния быстро движущихся элементов.

Измерение уровня мерцания

В настоящее время нет официальной стандартной процедуры измерения мерцания, но Общество освещения (IES) разработало два метода количественной оценки мерцания, которые описаны в Руководстве по проектированию освещения. Первый и наиболее часто используемый метод основан на подсчете процента мерцания.

Процент мерцания указывает на среднюю степень модуляции или уменьшения светоотдачи за один цикл включения-выключения. Источник со 100-процентным мерцанием означает, что в какой-то момент цикла он не излучает свет, в то время как полностью стабильный свет будет иметь нулевой процент мерцания.

Другой метод дает индекс мерцания от нуля до единицы. Индекс мерцания учитывает процент мерцания и две другие переменные: форму кривой интенсивности источника света, или выходной кривой, и рабочий цикл вспышки, который показывает отношение времени, в течение которого источник света находится во включенном состоянии, к полному включению вне цикла.

Чем ниже процент мерцания и индекс мерцания, тем меньше мерцает источник или создается заметный стробоскопический эффект.

Почему мерцают светодиоды

Светодиоды могут мерцать даже сильнее, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, потому что они являются непосредственными преобразователями электрической энергии в свет. Это означает, что пока подается постоянный ток, светодиод будет гореть без мерцания. Как только питание прекратится, светодиод сразу погаснет. При изменении тока пропорционально изменится и световой поток.

В случае простой схемы светодиода, в которой драйвер не регулирует постоянный ток, яркость светодиода будет изменяться в зависимости от цикла переменного тока. Выпрямленный переменный ток вызывает пульсации напряжения и тока на светодиоде.

Эта пульсация обычно происходит на удвоенной частоте сети — 100 или 120 Гц (США), и световой поток тоже пульсирует в точном соответствии.

Затемнение — еще одна важная причина мерцания. Обычные диммеры, такие как тиристорные диммеры, модулируют напряжение, изменяя время выключения в цикле выключения-включения, уменьшая светоотдачу. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) изменяет яркость света, включая и выключая светодиод на частотах выше 200 Гц.

Читайте также: Все о подтягивающих резисторах: подключение и расчет подтягивающего резистора Arduino

Воздействие мерцания света на человека

В документе Министерства энергетики США от 2013 года о влиянии мерцающего света на человека отмечается, что низкая частота мерцания может вызвать эпилепсию, флуоресцентные лампы с электромагнитным оборудованием, используемым в офисе, также могут вызывать головные боли, усталость, нечеткость и нечеткость зрения.

Стробоскопический эффект иногда вызывает иллюзии при движении ночью, заставляя движущиеся объекты казаться замедляющимися или стоящими на месте. Кроме того, такой эффект также потенциально опасен в промышленных условиях и может привести к проблемам безопасности при строительстве.

Есть определенные группы людей, которые более уязвимы к негативным последствиям мерцания, в том числе дети с аутизмом, страдающие мигренью и больные эпилепсией. Поскольку мерцание не видно невооруженным глазом, люди обычно не понимают, что мерцание может быть причиной дискомфорта. В этом случае можно снизить определенную степень утомляемости и повысить общую эффективность работы за счет изменения качества освещения.

Методы снижения мерцания светодиодного освещения

Чтобы уменьшить мерцание света, драйвер тока может решить проблему, подавая на светодиод постоянный ток без пульсаций. Однако производители учитывают многие факторы, такие как стоимость, размер, надежность и эффективность, при выборе драйвера питания для своей продукции. Кроме того, играет роль и область использования светильника — мерцание может быть допустимо при определенных условиях освещения.

Производители всегда стараются оптимизировать удобство использования устройств ровно настолько, насколько этого требует приложение. Это относится и к мерцанию. Конденсаторы большего размера могут помочь сгладить скачки напряжения, но у них есть и недостатки, такие как большой размер и чувствительность к перегреву. В пространстве, которое часто бывает слишком маленьким, как во многих светодиодных лампах, большие конденсаторы неприемлемы. Простейшие выпрямители переменного тока, в которых используются конденсаторы большой емкости, снижают коэффициент мощности устройства.

В случае диммируемых светодиодных ламп производители могут модулировать ток с очень высокой частотой, превышающей несколько тысяч герц. Это похоже на электронные балласты для люминесцентных ламп. Но чем выше частота, тем ближе должен быть физический драйвер к светодиоду. Иногда потребители хотят разместить водителя подальше от системы освещения, что не всегда возможно.

Необходимость изготовления блока питания компактным, эффективным, надежным, при этом не создающим электромагнитных помех в эфире и блоке питания, с высоким коэффициентом мощности не делает его дешевым. Но среди массы разных вариантов реализации можно найти золотую середину — приемлемое качество при достаточной цене.

Различные организации, такие как Альянс твердотельных систем и технологий освещения (ASSIST), Агентство по охране окружающей среды США и Национальная ассоциация производителей электротехники (NEMA), устанавливают ограничения на технические параметры осветительных приборов, которые производители не должны превышать. Таким образом создается база стандартов и рекомендаций, после чего производители вынуждены выпускать качественную продукцию.

Коэффициент пульсаций освещенности для конкретного помещения. Пример расчета

Рассмотрим применение этого метода на конкретном примере: производственный цех размером 60 х 18 х 10 м, высота установки светильников 9 м, светильники установлены на поперечных балках с шагом 6 м, нормированная средняя горизонтальная освещенность на уровне 0, 8 м: 200 лк, визуальный разряд работает: IV (средняя точность, коэффициент пульсации < 20%).

1. Моделирование световой инсталляции в DIALux

Коэффициенты отражения поверхностей в производственных помещениях выбраны в соответствии с одним из наименее благоприятных возможных условий: кровля — стекло (6%), стены — бетон (27%), пол — цемент (27%). Коэффициент запаса (в DIALux — понижающий коэффициент) принимается равным 0,71.

Выбранный тип светильника: подвесной BOX LAMA Q 250W с симметричным отражателем шириной 48D и защитным стеклом с металлогалогенной лампой HPI Plus 250/743 BU. Для обеспечения нормируемого освещения на рабочей поверхности потребуется 27 светильников, установленных в 3 ряда с шагом 6 м (9 светильников в ряду).

Организация инвентаризации и результатов светотехнического расчета

2. Распределение светильников по фазам

В данном примере будет использовано распределение светильников по фазам в соответствии со схемой:

А-Б-С-А-Б-С-А-Б-С
Б-В-А-Б-В-А-Б-В-А
С-А-Б-С-А-Б-С-А-Б

Подбирать арматуру каждой фазы для подключения к соответствующим элементам управления в DIALux целесообразнее сверху вниз, слева направо.

Выбор светильников, подключенных к фазе

Светильники в каждой фазе должны быть подключены к соответствующим элементам управления. Для удобства элементы управления следует переименовать в соответствии с фазами A, B, C.

Затем каждый элемент управления прикрепляется к соответствующей световой сцене. Для простоты рекомендуется переименовать световую сцену в соответствии с фазами A, B, C.

Подключить светильники одной фазы к элементу управления

3. Определение минимального количества квадратов в расчетной сетке.

Прикрепите элементы управления к световым сценам
Создание сетки с рассчитанными точками освещения

Определяем индекс помещения по формуле (1):

i=frac{acdot b}{h0cdot (a+b)}=frac{60cdot 18}{8,2cdot (60+18)}=1,69

Минимальное количество квадратов расчетной сетки N1 для квадратного помещения определяют по таблице 2 по индексу помещения i: 9. В связи с тем, что помещение имеет прямоугольную форму, минимальное количество квадратов на Расчетная сетка N рассчитывается по формуле (2):

N=N1frac{S_n}{S_k}=9frac{60cdot 18}{18cdot 18}=30

4. Создание сетки с рассчитанными точками освещения. Площадь помещения 1080 м2, минимальное количество маршрутов сетки 30. При этих параметрах максимальная площадь квадрата расчетной сетки составляет 36 м2, т е. 6х6 м. Контрольные точки для расчета освещения следует располагать посередине квадратов расчетной сетки.

5. Определение освещения в контрольных точках по каждой фазе. Для визуального представления результатов расчета в DIALux установите флажок «Точки расчета (обзор результатов)» для световых сцен на каждой фазе. Значения освещенности от каждой фазы в 30 контрольных точках заносятся в таблицу (см таблицу 7 ниже).

6. В каждой из 30 точек максимальное значение освещенности принимают за 100 %, значения освещенности от ламп в остальных фазах выражают в процентах от максимального значения.

Например, в точке 1 освещенность от фазы А составляет 46 лк, от фазы В — 49 лк, от фазы С — 18 лк. Максимальная освещенность, создаваемая светильниками в фазе В – 49 лк, это значение принимается равным 100 %. Освещенность от фазы А составляет 94% от максимальной освещенности, от фазы С — 37%. Проценты заносятся в таблицу (см таблицу 7 ниже).

7. По результатам раздела 6 для каждой контрольной точки определяют коэффициент пульсации осветительной установки Кп_оуi по таблице 3, т.к в качестве источника света используется металлогалогенная лампа.

Например, в точке 1 Кпой1 определяется по таблице 3 на пересечении 94% и 37% и равна 28,3% (точное значение получено с помощью интерполяции табличных данных). Полученные значения Кпой заносятся в таблицу (см таблицу 7 ниже).

8. На основании результатов п. 7 для каждой контрольной точки определяют значение коэффициента пульсации источника света Кпи по формуле 3. Для металлогалогенида Кпи = 37% (по таблице 1).

Например, для пункта 1.

Волновой коэффициент освещения:

K_{n1}=K_{poy1}cdot K_{pis}=28,3%cdot 37%=10,5%

Полученные значения Kpi заносятся в таблицу (см таблицу 7).

9. Полученные результаты сведены в таблицу 7:

Таблица 7: Результаты расчета коэффициента пульсации Kp

номер расчетной точки	Освещение от светильников фазы А	Освещение от светильников фазы B	Освещение от светильников фазы C	Кпуи	КПИ
один	46 люкс (94%)	49 лк (100%)	18 люкс (37%)	28,3	10,5
2	42 люкс (84%)	50 лк (100%)	49 люкс (98%)	12,4	4.6
3	25 люкс (48%)	35 люкс (67%)	52 люкс (100%)	26	9,6
четыре	56 люкс (77%)	73 люкс (100%)	52 люкс (71%)	18	6.7
5	76 люкс (97%)	78 люкс (100%)	77 люкс (99%)	8,9	3.3
6	55 люкс (74%)	53 люкс (72%)	74 люкс (100%)	18,3	6,8
7	69 люкс (92%)	65 люкс (87%)	75 лк (100%)	12	4,5
восемь	86 люкс (93%)	92 люкс (100%)	87 люкс (95%)	10.4	3,8
9	75 лк (100%)	64 люкс (85%)	70 люкс (93%)	12.3	4.6
10	77 люкс (100%)	70 люкс (91%)	66 люкс (86%)	12,4	4.6
одиннадцать	88 люкс (95%)	88 люкс (95%)	93 лк (100%)	10.2	3,8
12	71 люкс (92%)	77 люкс (100%)	66 люкс (86%)	12.3	4.6
1. 3	66 люкс (86%)	77 люкс (100%)	70 люкс (91%)	12,4	4.6
четырнадцать	93 лк (100%)	88 люкс (95%)	88 люкс (95%)	10.2	3,8
пятнадцать	66 люкс (86%)	70 люкс (91%)	77 люкс (100%)	12,4	4.6
16	70 люкс (91%)	66 люкс (86%)	77 люкс (100%)	12,4	4.6
17	88 люкс (95%)	93 лк (100%)	88 люкс (95%)	10.2	3,8
18	77 люкс (100%)	66 люкс (86%)	70 люкс (91%)	12,4	4.6
19	77 люкс (100%)	70 люкс (91%)	66 люкс (86%)	12,4	4.6
20	88 люкс (95%)	88 люкс (95%)	93 лк (100%)	10.2	3,8
21	70 люкс (91%)	77 люкс (100%)	66 люкс (86%)	12,4	4.6
22	64 люкс (85%)	75 лк (100%)	70 люкс (93%)	12.3	4.6
23	92 люкс (100%)	86 люкс (93%)	87 люкс (95%)	10.4	3,8
24	65 люкс (87%)	69 люкс (92%)	75 лк (100%)	12	4,5
25	53 люкс (72%)	55 люкс (74%)	74 люкс (100%)	18,3	6,8
26	78 люкс (100%)	76 люкс (97%)	77 люкс (99%)	8,9	3.3
27	73 люкс (100%)	57 люкс (78%)	52 люкс (71%)	17,9	6,6
28	35 люкс (67%)	25 люкс (48%)	52 люкс (100%)	26	9,6
29	50 лк (100%)	42 люкс (84%)	49 люкс (98%)	12,4	4.6
тридцать	49 лк (100%)	46 люкс (94%)	18 люкс (37%)	28,3	10,5

Как видно из таблицы 7, при отсутствии затеняющих объектов в помещениях при симметричном расположении сетки светильников в каждой фазе относительно сетки расчетных точек значения освещенности в расчетных точках также имеют симметрию (в этом случае только в поперечной плоскости). Поэтому для расчета Кр с достаточной точностью можно использовать половину рассчитанных баллов (от 1 до 15 или от 16 до 30).

10. Коэффициент пульсации Kp определяется как среднее арифметическое всех значений Kpi, полученных в п. 9.

Коэффициент пульсаций освещения. Формула расчета:

begin{eqnarray*} K_p=frac{1}{N}sum^{N}_1K_{pi}=frac{1}{30}(10,5+4,6+9,6+ 6,7+3,3+6,8+ 4,5+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4, 6+4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,6+4,6+3,8+4,5+6,8+3,3+ 6,6+9,6+4,5+10,5)==5,3% end{eqnarray*}

Отображение результатов расчета

Так, коэффициент пульсации освещения в данном производственном помещении составляет 5,3 %, что значительно ниже нормируемого значения 20%.

Чем ниже коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет реализация по стоимости монтажных работ и электроматериалов

Предложенное в примере косое расположение является одним из наиболее оптимальных. Также рассмотрим ряд схем подключения ламп в трехфазную сеть:

Подключение поперечных рядов к одной фазе: Кр = 10,9%.

А-Б-С-А-Б-С-А-Б-С
А-Б-С-А-Б-С-А-Б-С
А-Б-С-А-Б-С-А-Б-С

Присоединение продольных рядов к одной фазе: Кр = 13,6%.

А — А — А — А — А — А — А — А — А
Б-Б-Б-Б-Б-Б-Б-Б-Б
С-С-С-С-С-С-С-С-С

Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещения в режиме ожидания осветительной установки (светильники фазы А): Кр = 13,3%.

А-Б-А-С-А-Б-А-С-А
Б-А-В-А-Б-А-В-А-Б
А-Б-А-С-А-Б-А-С-А

Подключение светильников к двум фазам в каждом продольном ряду в трехфазной сети: Кр = 8,2%.

А-Б-А-Б-А-Б-А-Б-А
Б-В-В-В-В-В-В-В-В
В – А – В – А – В – А – В – А – В

Чем ниже коэффициент пульсации освещенности осветительной установки в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет реализация по затратам на монтажные работы и электроматериалы (щиты управления, пускатели, автоматы, кабели лотки, монтажные коробки и др.).

В связи с этим целесообразно рассмотреть несколько вариантов перекосных схем и выбрать наиболее простую, отвечающую нормируемым требованиям.

Влияние пульсаций на организм человека

Это явление было замечено давно, наиболее всесторонние исследования проводились в середине прошлого века. Согласно результатам, любой световой импульс частотой до 300 Гц оказывает негативное воздействие на организм человека.

Если постоянно находиться в помещении с некачественным светом, изменится суточный гормональный ритм. Кроме того, если мерцание имеет частоту до 120 Гц, человеческий мозг реагирует на постоянные изменения и постоянно пытается обрабатывать поступающую информацию на подсознательном уровне.

Из-за продолжительного стресса люди устают намного быстрее и сильнее. Теряется концентрация, снижаются умственные способности. Это касается и тех, кто занимается интеллектуальным трудом — из-за высокой нагрузки на мозг гораздо сложнее принимать решения и проводить исследования, а работоспособность значительно падает.

Если мерцание превышает 300 Гц, оно никак не влияет на людей и не перегружает их мозг. На этот показатель стоит ориентироваться при выборе оборудования.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

В России требования к качеству освещения регламентируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 устанавливает гигиенические требования к освещению жилых и общественных помещений. В жилых комнатах светодиодные светильники должны обеспечивать уровень освещенности не менее 150 лк. Коэффициент пульсации в этом случае не нормируется. В общественных непроизводственных зданиях санитарными нормами установлено значение Кр в пределах 10-20%.

В своде правил СП 52.1333.2011 большое внимание уделено нормам искусственного освещения всех видов сооружений, жилых массивов и производственных площадок. В нормативном документе конкретно указаны требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени интенсивности работы содержит допустимые значения коэффициента пульсации и освещенности.

Коэффициент пульсации освещенности: алгоритм вычисления

1. Моделирование осветительной установки в программе расчета Необходимые исходные данные: размеры помещения, коэффициенты отражения поверхностей, наличие теневых объектов, форма и высота установки светильников, высота нормируемой плоскости освещения). Самой распространенной программой расчета является DIALux, поэтому метод расчета будет рассмотрен на примере.

2. Распределение светильников по фазам согласно электропроекту или схеме. В связи с тем, что в программе DIALux расчеты выполняются по световым сценам, для получения результатов следует добавить светильники каждой фазы в соответствующие элементы управления (фаза А, фаза В, фаза С), которые затем необходимо добавлены соответствующие световые сцены (фаза A, фаза B, фаза C). Или вы можете создать отдельные файлы расчетов с запасами по каждой фазе.

3. Определение минимального количества квадратов в расчетной сетке. Минимальное количество квадратов в расчетной сетке определяется исходя из размеров помещения и высоты расположения светильников над нормируемой рабочей поверхностью. Минимальное количество квадратов расчетной сетки N1 в квадратном пространстве определяется по таблице 2 в соответствии с индексом пространства (i ):

Формула расчета индекса помещения для последующего расчета коэффициента пульсации освещенности:

i=frac{acdot b}{h0cdot (a+b)}qquad(1)

Где:

а и b — размеры сторон помещения, м;

h0 — высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.

Таблица 2. Минимальное количество квадратов в расчетной сетке для квадратного помещения

Индекс номера я	Минимальное количество сетевых маршрутов N1
Меньше 1	четыре
От 1 до 2 включительно	9
От 2 до 3 включительно	16
Выше 3	25

Как правило, помещения имеют неквадратную форму. Минимальное количество квадратов в расчетной сетке N для неквадратной комнаты рассчитывается по формуле:

Формула расчета минимального количества квадратов расчётной сетки N для неквадратного помещения:

N=N1frac{S_n}{S_k}qquad(2)

Где:

Sp – площадь помещения, м;

Sk — площадь квадрата со стороной, равной наименьшей стороне комнаты, м.

4. Создание сетки с рассчитанными точками освещения.

Расположение контрольных точек для расчета освещения производится в центре каждого квадрата в расчетной сетке. При размещении опорных точек расчета освещения на плане этажа их сетка не должна совпадать с сеткой расстановки светильников. Если сетки совпадают, количество контрольных точек на плане помещения следует увеличить. При размещении крупного оборудования в помещении контрольные точки не должны размещаться на оборудовании. При попадании контрольных точек в технику сетку контрольных точек следует уплотнить, а точки, попавшие в технику, исключить.

5. Определение освещенности в контрольных точках для каждой фазы с помощью расчетной программы.

6. В каждой точке максимум значений освещенности принимается равным 100 %, значения освещенности от ламп в остальных фазах выражаются в процентах от максимального значения.

7. По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяют значение Кпои в соответствии с типом источника света по таблице 3, 4 или 5. Если расчет производится для двухфазной системы, доля освещенности от третьей фазы принимается равной 0%.

ЭА, ЭБ, ЕС — освещение в пунктах управления от светильников, подключенных к соответствующим фазам (А, В, С).

Таблица 3. Значения Kpoi для ламп ДРИ

	ЭБ/ЭА, %
0	10	20	тридцать	40	50	60	70	80	90	100
ЭК/ЭА, %	0	100,0	88,0	79,0	71,5	66,0	61,5	58,0	54,5	52,0	50,5	49,0
10	88,0	76,0	68,0	61,5	57,0	53,0	50,0	47,5	45,0	43,4	42,5
20	79,0	68,0	59,0	53,5	49,0	45,5	42,5	40,0	38,5	37,5	36,0
тридцать	71,5	61,5	53,5	46,5	42,0	39,0	36,5	34,5	33,0	31,5	31,0
40	66,0	57,0	49,0	42,0	36,5	33,0	31,0	29,5	27,5	27,0	26,5
50	61,5	53,0	45,5	39,0	33,0	28,5	26,5	24,5	23,5	22,0	21,5
60	58,0	50,0	42,5	36,5	31,0	26,5	22,0	23,0	22,0	21,0	20,0
70	54,5	47,5	40,0	34,5	29,5	24,5	23,0	19,0	18,0	17,0	16,4
80	52,0	45,0	38,5	33,0	27,5	23,5	22,0	18,0	14,9	14.1	13,4
90	50,5	43,4	37,5	31,5	27,0	22,0	21,0	17,0	14.1	11.2	10,6
100	49,0	42,5	36,0	31,0	26,5	21,5	20,0	16,4	13,4	10,6	8,0

Таблица 4. Значения Kpoui для ламп ДРЛ

	ЭБ/ЭА, %
0	10	20	тридцать	40	50	60	70	80	90	100
ЭК/ЭА, %	0	100,0	88,0	79,0	71,5	66,0	61,5	58,0	54,5	52,0	50,5	49,0
10	88,0	76,0	68,0	61,5	57,0	53,0	50,0	47,5	45,0	43,4	42,5
20	79,0	68,0	59,0	53,5	49,0	45,5	42,5	40,0	38,5	37,5	36,0
тридцать	71,5	61,5	53,5	46,5	42,0	39,0	36,5	34,5	33,0	31,5	31,0
40	66,0	57,0	49,0	42,0	36,5	33,0	31,0	29,5	27,5	27,0	26,5
50	61,5	53,0	45,5	39,0	33,0	28,5	26,5	24,5	23,5	22,0	21,5
60	58,0	50,0	42,5	36,5	31,0	26,5	22,0	18,0	16,0	16,0	15,4
70	54,5	47,5	40,0	34,5	29,5	24,5	18,0	14,5	12,7	11,7	11,5
80	52,0	45,0	38,5	33,0	27,5	23,5	16,0	12,7	9,9	8.4	7,9
90	50,5	43,4	37,5	31,5	27,0	22,0	16,0	11,7	8.4	6,0	4.9
100	49,0	42,5	36,0	31,0	26,5	21,5	15,4	11,5	7,9	4.9	2,6

Таблица 5. Значения Kpoi для люминесцентных ламп

	ЭБ/ЭА, %
0	10	20	тридцать	40	50	60	70	80	90	100
ЭК/ЭА, %	0	100,0	88,0	79,0	71,5	66,0	61,5	58,0	54,5	52,0	50,5	49,0
10	88,0	76,0	68,0	61,5	57,0	53,0	50,0	47,5	45,0	43,4	42,5
20	79,0	68,0	59,0	53,5	49,0	45,5	42,5	40,0	38,5	37,5	36,0
тридцать	71,5	61,5	53,5	46,5	42,0	39,0	36,5	34,5	33,0	31,5	31,0
40	66,0	57,0	49,0	42,0	36,5	33,0	31,0	29,5	27,5	27,0	26,5
50	61,5	53,0	45,5	39,0	33,0	28,5	26,5	24,5	23,5	22,0	21,5
60	58,0	50,0	42,5	36,5	31,0	26,5	22,0	18,0	16,0	16,0	15,4
70	54,5	47,5	40,0	34,5	29,5	24,5	18,0	14,5	12,7	11,7	11,5
80	52,0	45,0	38,5	33,0	27,5	23,5	16,0	12,7	9,9	8.4	7,9
90	50,5	43,4	37,5	31,5	27,0	22,0	16,0	11,7	8.4	6,0	4.9
100	49,0	42,5	36,0	31,0	26,5	21,5	15,4	11,5	7,9	4.9	2,6

8. По результатам раздела 7 для каждой контрольной точки определяется значение Kpi по формуле:

Коэффициент пульсации источника света Кпi, формула расчета:

K_{pi}=K_{poyi}cdot K_{pis}qquad(3)

Где:

Kpis — значение коэффициента пульсации освещенности используемого источника света при его подключении к одной фазе, определяемое по таблице 1.

9. Для простоты полученные результаты сведены в таблицу 6.

Таблица 6: Пример результатов расчета коэффициента пульсации

расчетная точка номер i	Освещение от светильников фазы А	Освещение от светильников фазы B	Освещение от светильников фазы C	Кп_оуи	КПИ
один	200 лк (100%)	100 лк (50%)	50 люкс (25%)	42,3%	15,6%

10. Коэффициент пульсации освещения Кр определяют как среднее арифметическое всех значений Кри, полученных в разделе 9.

K_p=frac{1}{N}sum^{N}_1K_{pi}qquad(4)

Где:

N – количество рассчитанных точек.