- Определение и формула коэффициента пульсации
- Коэффициент полезного действия
- Внешняя характеристика
- Как проверить пульсации
- СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011
- Коэффициенты пульсаций различных источников света
- Алгоритм вычисления пульсаций
- Расчёт индекса помещения
- Расчёт наименьшего количества квадратов сетки N
- Расчёт коэффициента пульсации светильника Кпi
- Программа расчета коэффициента пульсации освещенности
- Негативные последствия
- Люмены и люксы
- Отрицательное воздействие несоблюдения правил
- Порог восприятия частоты пульсаций
- Стробоскопический эффект
- Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:
- Лампы с маркировкой «без пульсации»
- Влияние пульсаций света на организм и мозг
- Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны
- Пульсации освещенности современных ламп и светильников: опыт измерения
- Цена или качество?
- Допустимые нормы пульсации
- Способы снижения пульсации освещения
- Коэффициент пульсаций освещенности для конкретного помещения. Пример расчета
- Мониторы и смартфоны
- Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
- Влияние пульсаций на здоровье человека. Частота пульсаций. Частотный спектр пульсаций.
- Нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций искусственного освещения
- Приборы для проверки пульсации
- Пульсации у традиционного освещения и методы снижения
- О стробоскопическом и родственных эффектах
Определение и формула коэффициента пульсации
Коэффициент пульсаций напряжения (Kp) — это величина, которая определяет соотношение между максимальной составляющей переменного напряжения (Upermax) и ее постоянной составляющей (Ucon). Для удобства он выражен в процентах.
Расчет коэффициента пульсаций напряжения
Таким же образом рассчитывается ток пульсаций.
Расчет коэффициента пульсаций тока
Hyper. Максимум. Это переменная составляющая установленного тока. — его постоянная составляющая.
Коэффициент полезного действия
Главной особенностью любого энергетического устройства является его КПД, который равен отношению активной выходной мощности (Pout) к входной (P — мощность, потребляемая первичной сетью):
где Pout = P = U × I — выходная мощность.
Если основная сеть постоянного тока, то потребляемая мощность определяется как P = UВХ × IВХ. Если первичная сеть находится на переменном токе, мощность, потребляемая сетью при гармоническом токе, составляет:
S = U × I — полная мощность
P = U × I × cosφ — активная мощность
Q = U × I × sinφ — реактивная мощность, где U, I — действующие значения напряжения и тока.
Справедливый треугольник возможностей:
Если потребление тока не является синусоидальным, активная мощность потребляется только с частотой, которая совпадает с частотой напряжения сети. Здесь в полную силу появляется еще один термин — мощность искажения (Т)
но активная мощность потребляется только первой гармоникой P = U × I1 × cos φ1, где I1 — эффективное значение первой гармоники тока, а угол смещения этой гармоники равен φ1.
Внешняя характеристика
Внешняя характеристика вторичного источника питания — это зависимость напряжения нагрузки от тока нагрузки:
U = f (i). Вторичный источник питания обычно представляет собой генератор постоянного напряжения
напряжение U0xx (без нагрузки) с внутренним сопротивлением Rout. Эта диаграмма дана
на рисунке 4.
По такой схеме можно определить напряжение на выводах блока питания: U = U0xx — IRout.
Типичная внешняя характеристика источника питания показана на рисунке 5 и обычно имеет убывающий характер.
Падение напряжения определяется выходным сопротивлением источника питания, поэтому на основе внешней характеристики
вы можете определить его выходное сопротивление:
это сопротивление обычно нелинейно, поэтому оно соответствует заданному рабочему току. Установленному источнику
источник питания, выходное сопротивление может быть довольно маленьким, поэтому внешняя характеристика принимает форму, показанную на
рисунок 6.
Выходное сопротивление источника питания существенно влияет на работу CEA. Если от одного источника подано несколько источников питания
блоков (распространенная практика), отсюда и зависимость выходного напряжения от тока источника при Rout ≠ 0
приводит к электрическому соединению между несколькими нагрузками. Эта ситуация иллюстрируется приведенной эквивалентной схемой
на рисунке 7.
Как проверить пульсации
Какой коэффициент мощности
Измерение пульсации в домашних условиях без пульсометра и люксметра — очень проблематичная задача. Нетрудно приблизительно увидеть, насколько сильно мигает источник света. Как правило, это вредное воздействие незаметно невооруженным глазом. Однако, если вы используете камеру мобильного телефона, рябь становится заметной. Оценка проводится по характерным горизонтальным полосам на экране смартфона.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011
В России требования к качеству освещения регулируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1 / 2.1.1.1278-03 устанавливает гигиенические требования к освещению в жилых и общественных зданиях. В жилых комнатах светодиодные лампы должны обеспечивать уровень освещения не менее 150 Лк. В этом случае коэффициент пульсации не нормируется. В непроизводственных общественных зданиях санитарные нормы устанавливают значение Kp в пределах 10-20%.
В постановлении СП 52.1333.2011 большое внимание уделяется нормам искусственного освещения для всех типов сооружений, жилых помещений и производственных площадок. В нормативном документе отдельно указаны требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени интенсивности работы дает допустимые значения коэффициента пульсации и освещенности.
Коэффициенты пульсаций различных источников света
Разные осветительные приборы различаются степенью пульсации. Устаревшие лампы накаливания являются лучшими в этом плане. Их вольфрамовая катушка практически не успевает менять яркость в моменты, когда сетевое напряжение проходит через ноль. Кроме того, старая лампочка пульсирует с удвоенной частотой сети, то есть 100 Гц. Этот параметр превышает чувствительность большинства людей.
Люминесцентные и светодиодные светильники, особенно устаревшие, хуже. Все зависит от качества их электроники. Иногда в продаже встречаются образцы, моргание которых заметно невооруженным глазом. Более дорогие модели лишены такого недостатка.
Внимание! Использование диммеров значительно увеличивает пульсацию. Особенно это чувствуется при низкой яркости лампочки. Кроме того, диммеры (особенно симисторы) вносят нежелательные помехи в сеть.
Алгоритм вычисления пульсаций
Коэффициент пульсации рассчитывается с помощью специализированного программного обеспечения и таблиц. Основные этапы процесса следующие:
- построить компьютерную модель системы освещения с учетом площади комнаты, высоты потолка и отражательной способности стен;
- группировка источников света по отдельным фазам питания (L1, L2, L3);
- расчет минимального количества квадратов сетки N1 для квадратного помещения;
- распределение техники по квадратам сетки;
- измерение освещенности в контрольных точках (для каждой отдельной фазы);
- определение по таблице параметров Кпоу и Кпи в зависимости от типа используемых ламп;
- расчет суммарного коэффициента пульсации системы освещения Kptot, численно равного среднему арифметическому его значений в отдельных точках.
Расчёт индекса помещения
Его будущие световые параметры зависят от индекса помещения. Расчет производится следующим образом.
Указатель номеров
Здесь a и b — длина и ширина комнаты, h — расстояние от столешницы до осветительных приборов. Из равенства очевидно, что индекс комнаты пропорционален ее площади. Столешница выполнена в виде столешницы на высоте 800 мм от пола (типовой стол).
Расчёт наименьшего количества квадратов сетки N
Расчет актуален для комнаты любой формы. Учитываются геометрические характеристики помещения, такие как его площадь (Sп). Параметр N пропорционален количеству квадратов N1.
Количество квадратов сетки N
Здесь Sk — площадь квадрата, образованного самой маленькой стеной комнаты.
Расчёт коэффициента пульсации светильника Кпi
Этот расчет необходим для учета пульсаций устройств, подключенных к одной из фаз (Kpis). Также учитывается тип лампочек.
Пульсация прибора
Программа расчета коэффициента пульсации освещенности
Автор статьи совместно с Андреем Леготиным (iesviewer@gmail.com) разработали программу, которая автоматически вычисляет пп. 3, 6 — 10. Исходными данными являются размеры помещения, высота подвеса светильника относительно расчетной плоскости, тип источников света и значения освещенности в контрольных точках, полученные в программном расчете.
Программа рассчитывает индекс помещения, автоматически предлагает минимальное количество расчетных точек (возможен ручной ввод), рассчитывает коэффициент пульсации освещения для металлогалогенных, ртутных и люминесцентных ламп с электромагнитными балластами в каждой контрольной точке, а также коэффициент пульсации освещение всей системы освещения. Программа доступна онлайн на нашем сайте www.heliocity.ru/pulsacii-osveshchennosti/
Негативные последствия
Освещение, излучаемое с частотой ниже 80 Гц, отрицательно влияет на мозг. Такие устройства через глаза раздражают органы центральной нервной системы. В результате на подсознательном уровне возникают неприятные ощущения, и человек, не до конца понимая причину своего поведения, пытается покинуть место проживания. Кроме того, импульсный свет увеличивает риск получения травм на рабочем месте. Например, дисковая пила может вращаться с той же скоростью, что и частота излучения. В этот момент человеческий мозг воспринимает движущиеся части, как если бы они находились в статическом положении.
Человеческий глаз не воспринимает пульсации, излучаемые с частотой 80-300 Гц, при этом зрительные рецепторы регистрируют такие колебания, в результате которых нарушается работа головного мозга. В дальнейшем при длительном нахождении в комнате с пульсирующим источником света у человека происходит гормональный сбой, снижается работоспособность, ухудшается зрение. Кроме того, регулярное воздействие пульсаций провоцирует обострение заболеваний нервной системы, протекающих в хронической форме.
Люмены и люксы
В люменах измеряется количество светового потока, это характеристика его источника. Количество лучей, достигших любой поверхности (отражающих или поглощающих), уже будет зависеть от расстояния между источником и этой поверхностью.
Уровень освещенности измеряется в люксах (лк) с помощью специального прибора — люксметра. Простейший люксметр состоит из селенового фотоэлемента, преобразующего свет в энергию электрического тока, и ручного микроамперметра, который измеряет этот ток.
Спектральная чувствительность селенового фотоэлемента отличается от чувствительности человеческого глаза, поэтому необходимо использовать поправочные коэффициенты в разных условиях. Простейшие люксметры предназначены для измерения одного типа освещения, например дневного света. Без коэффициентов погрешность может превышать 10%.
Люксметры высшего класса оснащены светофильтрами, специальными сферическими или цилиндрическими насадками (для измерения пространственной освещенности), приборами для измерения яркости и контроля чувствительности прибора. Их уровень погрешности составляет около 1%.
Минимальная освещенность поверхности компьютерного стола по СанПиН — 400 люкс. Школьные парты должны иметь освещение не менее 500 люкс.
Отрицательное воздействие несоблюдения правил
Недостаточный уровень освещения и его пульсации пагубно сказываются на здоровье человека. Нарушение правил может вызвать хроническое заболевание. Чрезмерное напряжение глаз, головные боли, депрессия и отвлечение внимания отличаются от повседневных факторов слабого освещения.
Порог восприятия частоты пульсаций
Как часто мерцающий свет начинает казаться непрерывным, зависит от индивидуальных особенностей человека. Для большинства людей это значение составляет от 30 до 60 Гц. Есть также различия в том, как вы смотрите на объект. Когда дело доходит до периферического зрения, глаза более восприимчивы к пульсации. Чувствительность снижается при прямом взгляде.
Стробоскопический эффект
Стробоскопический эффект по большей части присущ промышленным предприятиям и цехам со станками и другим опасным оборудованием. Колебания света в сочетании с инертным зрением могут создавать нежелательные иллюзии. Например, если скорость вращения токарного станка кратна пульсации освещения, человек, смотрящий на вращающуюся часть, увидит, что она неподвижна. Этот эффект чреват травмой и характерен для всех движущихся единиц.
Вращающаяся часть кажется неподвижной.
Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:
Kp = (Emah-Emin) / (Emah + Emin) * 100% (2)
Важно! При таком расчете максимальное значение коэффициента пульсации составляет 100% (если вы используете первую формулу, значение может быть больше 100%).
ГОСТ Р 54945-2012 рекомендует другую формулу:
Это означает, что использование формулы (2) разрешено только в том случае, если колебания являются гармоническими (источник подключен непосредственно к сети или через EMPRA). Если световой поток импульсный, использование формулы (3) обязательно. Если в цепи присутствует драйвер, диммер или электронный балласт, пульсации рассчитываются по формуле (3).
Внимание! Коэффициент пульсации — величина неизмеримая, для удобства отображается в процентах. Для расчетов требуются точные измерения.
Лампы с маркировкой «без пульсации»
На коробке производители не указывают коэффициент пульсации. Но если лампа качественная, то на упаковке будет значок «нет пульсации». Проверить, соответствует ли эта информация действительности, можно на специализированных интернет-ресурсах. Также можно самостоятельно определить наличие ряби разными методами.
Влияние пульсаций света на организм и мозг
Если вникнуть в эту проблему, окажется, что не все пульсации одинаково вредны. Некоторые из них можно даже игнорировать и не измерять.
Впервые процесс воздействия световых пульсаций на организм человека подробно описан в журнале «Светотехника» в 1963 году. Обобщая изложенный в нем материал, можно сделать некоторые выводы.
Например, пульсации света с частотой до 300 Гц действительно негативно влияют на наш организм.
При постоянном воздействии такого света меняется привычный суточный ритм и общий гормональный фон. Когда он мигает с частотой до 120 Гц, наш мозг реагирует на это «мерцание» и пытается воспринимать несуществующую информацию, обрабатывая и заряжая ее. Конечно, это напрямую влияет на утомляемость.
Вот визуальный эксперимент и результаты ЭЭГ мозга. В первом случае (Рисунок А) — человек сидит в темной комнате, а во втором (Рисунок Б) — он находится в комнате с пульсирующими лампами с частотой 120 Гц.
Посмотрите на аномальные пики активности и представьте, как это влияет на ваши биоритмы и ваше общее самочувствие.
Но если эти импульсы имеют частоту выше 300 Гц, то они просто никак не фиксируются человеческим телом и мозгом.
И, как следствие, они не имеют на него никакого влияния.
Стробоскопический эффект — положительные и отрицательные стороны
Наиболее опасным последствием пульсации света можно назвать стробоскопический эффект на промышленных предприятиях, где есть открытые механизмы и части быстро движущихся машин. Их скорость может совпадать с частотой мерцающего света, и механизм может казаться неподвижным, что часто приводит к травмам или серьезным повреждениям, см. Иллюстрацию ниже
Эффект мерцания источника света можно зафиксировать при съемке фото и видео с короткими выдержками, эффект описан в начале статьи. Этот неприятный момент может испортить не только некоторые фотографии, но и испортить имидж студий и киностудий.
Светильники для клубов и концертных залов
Лазерные и диодные стробоскопы — одни из самых распространенных осветительных приборов, используемых в клубах и дискотеках. Интересный кратковременный световой эффект улучшает настроение посетителей и абсолютно безвреден для человека.
Пульсации освещенности современных ламп и светильников: опыт измерения
В нашей практике есть множество примеров успешного и неудачного использования новых систем освещения. Из приведенных ниже примеров из жизни хорошо видно, что современные технологии освещения все еще находятся в зачаточном состоянии. И поэтому на рынке присутствует большое количество не совсем «зрелых» решений, зачастую подделок или явных изъянов. При этом мы видим, что все эти проблемы решаемы, особенно если перед реализацией проекта освещения провести тщательную работу по расчету и тестированию предлагаемого решения и заранее локализовать или даже устранить потенциальные проблемы.
Например, наличие пульсаций в светильнике или лампе обычно сигнализирует о том, что производитель, возможно, решил сэкономить на производстве, поскольку для обеспечения низких уровней пульсаций требуются небольшие дополнительные расходы. И было бы справедливо предположить, что если бы производитель немного сэкономил на подавлении пульсаций, он, скорее всего, мог бы сэкономить на других компонентах, что может привести к ухудшению характеристик лампы или светильника, таких как долговечность, ресурс. Цвет, энергоэффективность, электромагнитная совместимость, защита от перегрузок и скачков напряжения в сети и многое другое…
Вот несколько реальных примеров того, как измеряются уровни пульсации, что их вызывает и как с ними бороться.
- Московский инженерно-физический институт (МИФИ).
Повсеместная замена устаревших ламп на базе ламп ЛБ-40 и ЭМПРА (коэффициент пульсации около 40%) на светодиодные лампы типа Армстронг. После замены коэффициент пульсации увеличился до 56%, а через полгода эксплуатации выявлены единичные случаи выхода из строя лампы. Исследование схемы нового прибора показало полное отсутствие какой-либо цепи управления. Одиночная светодиодная матрица из 42 последовательно соединенных светодиодов получает питание от выхода понижающего трансформатора через диодный мост и фильтрующий конденсатор минимальной емкости. - Поставщик дорогих «умных» систем освещения от известного зарубежного бренда поинтересовался увеличением пульсации светового потока поставляемых им ламп на промежуточных уровнях яркости. Измерения, проведенные с помощью программного обеспечения EcoLight-AP, показали, что яркость светильника регулируется ШИМ-модулятором с рабочей частотой примерно 200 Гц.Результаты измерений были отправлены производителю, согласно которым частота ШИМ регулятора была увеличена до 1 кГц. В результате пульсация светильника снижается до менее 1% на всех уровнях яркости.
- Потолочные светильники типа Армстронг с безымянными лампами 4 * 18 Вт и газоразрядными лампами ЭМПРА. Освещенность в контрольной точке — 450 лк, коэффициент пульсации освещения — 40%. Лампы заменены на новые с индексом цветопередачи Ra> 90, а электронные балласты заменены на высококачественные электронные балласты класса А2. При таком же энергопотреблении значение пульсации освещения составило менее 0,5%, а освещение в контрольной точке увеличилось до 1100 люкс. Стоимость модернизации минимальная — около 130 рублей за лампу и около 500 рублей за ЭПРА. Итого около 1000 рублей за одну лампу.
Цена или качество?
Мерцание светового потока в светодиодной лампе регулируется драйвером. Выпрямляет ток, ослабляет незначительные пики напряжения. Правильно настроенные устройства работают от практически полностью «плоского» блока питания. Пульсация меньше установленной нормы. КПД выше, чем у других источников света. Отопление помещений практически отсутствует.
Эти лампы дорогие. Для удешевления недобросовестные производители вместо полноценного драйвера используют недорогие регуляторы. Они дают пульсацию до 45% и более. Мигание может усилиться не сразу. В первые несколько недель лампа показывает требуемые 5%, затем значение увеличивается экспоненциально или постепенно. О повышении коэффициента свидетельствует усиление утомляемости, боли в глазах.
Чтобы избежать проблемы, достаточно просто купить качественные светодиодные лампы. Они прослужат дольше и не навредят вашему здоровью. Рекомендуется по возможности проверить пульсацию светового потока — в любой партии есть дефект.
Допустимые нормы пульсации
Во второй половине 20 века нормы коэффициента пульсации определялись на уровне 10,15 и 20% в зависимости от вида работ, выполняемых в помещении. Значение 10% было выбрано исходя из способности достичь этого уровня. 20% было выбрано с учетом стробоскопического эффекта при превышении этого значения. Для помещений с дисплеями этот показатель снижается до 5%. Нет никаких ограничений, если люди время от времени находятся в комнате.
Нормы коэффициента пульсации в России определяются законом:
- в СНиП 23-05-95 — значение для рабочей поверхности 10-20%, если пульсация имеет частоту до 300 Гц;
- в ГОСТ 17677-82 — значения для люминесцентных ламп с ПРА частотой 400 Гц;
- в СанПиН 2.2.2 / 2.4.1340-03 — требования к импульсному световому потоку в помещениях с компьютером.
Внимание! В ГОСТ Р 54945-2012 определено, что учитываются частоты пульсаций ниже 300 Гц (более высокие значения не влияют на глаза и мозг).
Настоящий ГОСТ рекомендует для измерения пульсаций использовать только отдельные модели люксметров-пульсометров. Эти устройства должны иметь правильно сформированную частотную характеристику и измерять значения импульсной освещенности с частотой до 300 Гц.Наличие цифровой обработки световых индикаторов обязательно.
Способы снижения пульсации освещения
Решить эту проблему можно несколькими способами. Все зависит от характеристик помещения и типа используемых устройств, чаще всего используются следующие методы:
- Попеременное подключение приборов к двухфазной или трехфазной сети. Из-за смещения напряжение подается неравномерно, и мерцание уменьшается.
- При питании от трехфазной линии количество светильников должно быть кратно трем, двухфазным — двум.
- Замена устаревшего оборудования на современные светодиоды.
- Использование люминесцентных ламп с современным источником питания 5 кГц и выше.
обязательно проверьте пульсацию освещения. Влияет на комфортность жилого помещения человека, его утомляемость, а в производственных помещениях от этого показателя зависит безопасность.
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, нормализованная средняя горизонтальная освещенность на уровне 0,8 м: 200 люкс, категория визуальных работ: IV (средняя точность, коэффициент пульсации <20%).
- Моделирование системы освещения в DIALux
Коэффициенты отражения поверхностей в производственных помещениях выбираются исходя из одного из наименее благоприятных возможных условий: потолок — стекло (6%), стены — бетон (27%), пол — бетон (27%). Коэффициент безопасности (в DIALux — коэффициент понижения) принят равным 0,71.
Выбранный тип светильника: подвесной BOX LAMA Q 250W с широкосимметричным отражателем 48D и защитным стеклом с металлогалогенной лампой HPI Plus 250/743 BU. Для обеспечения стандартизированного освещения рабочей поверхности требуется 27 светильников, установленных в 3 ряда с шагом 6 м (9 светильников в ряду). Результаты расчетов освещения показаны на рис. 1 ниже.
- Фазовое распределение светильников
В этом примере мы будем использовать фазовое распределение светильников по схеме:
LA — SI — SU — LA — SI — SU — LA — SI — SU
ДА — ВС — А — ДА — ВС — А — ДА — ВС — ЛА
ДЕЛАТЬ — А — ДА — СУ — А — ДА — СУ — А — ДА
светильники каждой фазы удобнее выбирать для подключения к соответствующим элементам управления в DIALux сверху вниз, слева направо (см. Рис. 2).
Устройства каждой фазы необходимо подключить к соответствующим элементам управления. Для удобства элементы управления следует переименовать в шаги A, B, C.
Затем каждый элемент управления связывается с соответствующей сценой освещения (см. Рисунок 3). Для удобства рекомендуется переименовать световые сцены в соответствии с шагами A, B, C.
- Определение минимального количества квадратов расчетной сетки (см. Рис. 4).
Определение индекса помещения по формуле (1):
i = frac {a cdot b} {h0 cdot (a + b)} = frac {60 cdot 18} {8,2 cdot (60 + 18)} = 1,69
Минимальное количество квадратов расчетной сетки N1 для квадратной комнаты определяется по таблице 2 на основе индекса комнаты i: 9. Поскольку комната имеет прямоугольную форму, вычисляется минимальное количество квадратов расчетной сетки N по формуле (2):
N = N1 frac {S_n} {S_k} = 9 frac {60 cdot 18} {18 cdot 18} = 30
- Создайте сетку рассчитанных точек освещения. Площадь помещения 1080 м2, минимальное количество квадратов сетки 30 штук. При этих параметрах максимальная площадь квадрата сетки составляет 36 м2, т.е. 6×6 м. Контрольные точки для расчета освещения должны быть размещены в центре квадратов расчетной сетки.
- Определение освещенности в контрольных точках для каждой фазы. Для визуального представления результатов расчетов в DIALux проверьте запись «Расчетные точки (обзор результатов)» для световых сцен каждой фазы. В таблице показаны значения освещенности каждой фазы в 30 контрольных точках (см. Таблицу 7 ниже).
- В каждой из 30 точек максимальное значение освещенности принимается равным 100%, значения освещенности ламп остальных фаз выражаются в процентах от максимального значения.
Например, в точке 1 освещенность от фазы A 46 лк, от фазы B — 49 лк, от фазы C — 18 лк. Максимальная освещенность светильников фазы B составляет 49 люкс, это значение принято равным 100%. Освещенность от фазы A составляет 94% от максимальной освещенности, от фазы C — 37%. Проценты приведены в таблице (см. Таблицу 7 ниже).
- По результатам п. 6 для каждой контрольной точки определяется коэффициент пульсации осветительной установки Кп_уi по таблице 3, так как в качестве источника света используется металлогалогенная лампа.
Например, в точке 1 Kpou1 определяется из таблицы 3 на пересечении 94% и 37% и составляет 28,3% (точное значение получается путем интерполяции табличных данных). Полученные значения Kpoui заносятся в таблицу (см. Таблицу 7 ниже). - По результатам п.7 для каждой контрольной точки значение коэффициента пульсации источника света Kpi определяется по формуле 3. Для галогенидов металлов Kpis = 37% (по таблице 1).
Например, для пункта 1.
Коэффициент пульсации освещения:
K_ {n1} = K_ {noy1} cdot K_ {nx} = 28,3 % cdot 37 % = 10,5%
Полученные значения Кпi заносим в таблицу (см. Таблицу 7).
- Результаты представлены в таблице 7:
Таблица 7: Результаты расчета коэффициента пульсации Kp
номер проектной точки | Освещение от светильников фазы А | Освещение от светильников фазы B | Освещение от светильников фазы C | Kpoui | Kpi |
1 | 46 люкс (94%) | 49 лк (100%) | 18 люкс (37%) | 28,3 | 10,5 |
2 | 42 люкс (84%) | 50 лк (100%) | 49 лк (98%) | 12,4 | 4.6 |
3 | 25 люкс (48%) | 35 люкс (67%) | 52 лк (100%) | 26 год | 9,6 |
4 | 56 лк (77%) | 73 лк (100%) | 52 люкс (71%) | 18 | 6,7 |
5 | 76 лк (97%) | 78 лк (100%) | 77 лк (99%) | 8.9 | 3.3 |
6 | 55 люкс (74%) | 53 лк (72%) | 74 лк (100%) | 18,3 | 6,8 |
7 | 69 лк (92%) | 65 люкс (87%) | 75 люкс (100%) | 12 | 4.5 |
8 | 86 лк (93%) | 92 лк (100%) | 87 лк (95%) | 10,4 | 3.8 |
9 | 75 люкс (100%) | 64 лк (85%) | 70 лк (93%) | 12,3 | 4.6 |
10 | 77 лк (100%) | 70 лк (91%) | 66 люкс (86%) | 12,4 | 4.6 |
11 | 88 лк (95%) | 88 лк (95%) | 93 лк (100%) | 10.2 | 3.8 |
12 | 71 лк (92%) | 77 лк (100%) | 66 люкс (86%) | 12,3 | 4.6 |
13 | 66 люкс (86%) | 77 лк (100%) | 70 лк (91%) | 12,4 | 4.6 |
14 | 93 лк (100%) | 88 лк (95%) | 88 лк (95%) | 10.2 | 3.8 |
15 | 66 люкс (86%) | 70 лк (91%) | 77 лк (100%) | 12,4 | 4.6 |
16 | 70 лк (91%) | 66 люкс (86%) | 77 лк (100%) | 12,4 | 4.6 |
17 | 88 лк (95%) | 93 лк (100%) | 88 лк (95%) | 10.2 | 3.8 |
18 | 77 лк (100%) | 66 люкс (86%) | 70 лк (91%) | 12,4 | 4.6 |
19 | 77 лк (100%) | 70 лк (91%) | 66 люкс (86%) | 12,4 | 4.6 |
20 | 88 лк (95%) | 88 лк (95%) | 93 лк (100%) | 10.2 | 3.8 |
21 | 70 лк (91%) | 77 лк (100%) | 66 люкс (86%) | 12,4 | 4.6 |
22 | 64 лк (85%) | 75 люкс (100%) | 70 лк (93%) | 12,3 | 4.6 |
23 | 92 лк (100%) | 86 лк (93%) | 87 лк (95%) | 10,4 | 3.8 |
24 | 65 люкс (87%) | 69 лк (92%) | 75 люкс (100%) | 12 | 4.5 |
25 | 53 лк (72%) | 55 люкс (74%) | 74 лк (100%) | 18,3 | 6,8 |
26 | 78 лк (100%) | 76 лк (97%) | 77 лк (99%) | 8.9 | 3.3 |
27 | 73 лк (100%) | 57 лк (78%) | 52 люкс (71%) | 17,9 | 6,6 |
28 | 35 люкс (67%) | 25 люкс (48%) | 52 лк (100%) | 26 год | 9,6 |
29 | 50 лк (100%) | 42 люкс (84%) | 49 лк (98%) | 12,4 | 4.6 |
30 | 49 лк (100%) | 46 люкс (94%) | 18 люкс (37%) | 28,3 | 10,5 |
Как видно из таблицы 7, при отсутствии затемняющих объектов в помещениях с симметричным расположением сетки светильников каждой фазы относительно сетки расчетных точек, также значения освещенности в расчетных точках имеют симметрию (в в этом случае только в поперечной плоскости). Следовательно, для расчета Kp с достаточной точностью можно использовать половину расчетных точек (от 1 до 15 или от 16 до 30).
10. Коэффициент пульсации Kp определяется как среднее арифметическое всех значений Kp, полученных в разделе 9.
Коэффициент пульсации 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
Таким образом, коэффициент пульсации освещения в этом промышленном помещении составляет 5,3%, что значительно меньше стандартизованного значения в 20%.
Чем ниже коэффициент пульсации освещения системы освещения в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет ее реализовать по стоимости монтажных работ и электроматериалов
Предложенная в примере схема наклона — одна из самых оптимальных. Также рассмотрим ряд схем подключения осветительных приборов в трехфазную сеть:
Подключение поперечных рядов к однофазным: Kp = 10,9%.
LA — SI — SU — LA — SI — SU — LA — SI — SU
LA — SI — SU — LA — SI — SU — LA — SI — SU
LA — SI — SU — LA — SI — SU — LA — SI — SU
Подключение продольных рядов к одиночным фазам: Кп = 13,6%.
ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА
Б — Б — Б — Б — Б — Б — Б — Б — Б
ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ — ДЕЛАТЬ
Подключение светильников одной фазы в шахматном порядке для обеспечения равномерного распределения освещения в дежурном режиме системы освещения (светильники фазы А): Кп = 13,3%.
LA — SI — LA — SU — LA — SI — LA — SU — LA
ДА — А — СУ — А — ДА — А — СУ — А — ДА
LA — YES — LA — SU — LA– YES — LA — SU — LA
Подключение двухфазных светильников в каждом продольном ряду трехфазной сети: Кп = 8,2%.
ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА
ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА — ЛА
DO — LA — DO — LA — SU — LA — SU — LA — SU
Чем ниже коэффициент пульсаций освещения системы освещения в зависимости от рассматриваемой схемы, тем сложнее и дороже будет ее реализация по стоимости монтажных работ и электротехнических материалов (щиты управления, пускатели, машины станки, кабели), лотки, распределительные коробки и т д.).
В связи с этим желательно рассмотреть несколько вариантов схем наклона и выбрать наиболее простой, отвечающий стандартизированным требованиям.
Мониторы и смартфоны
Говоря об этом, немного отвлекаясь от лампочек, стоит отметить, что почти на каждом втором мониторе пульсации более 30%, а у некоторых даже ниже 100.
Поэтому домашние луковицы с 10% по-прежнему остаются цветами в нашей повседневной жизни. Например, проводите по крайней мере час или два каждый день, глядя на экран своего смартфона. И они пульсируют, как кислая дискотека.
Многие также задаются вопросом, где растут их «ноги» и кто виноват в прогрессирующем ухудшении их здоровья.
Еще один любопытный момент, связанный с ограничением чисел, заключается в следующем: для вашего мозга нет большой разницы, сидите ли вы под лампочкой с соотношением 20% или 100%.
В любом случае уровень шума будет одинаковым. Различаться может только продолжительность эффекта.
Как убрать пульсацию в светодиодной лампе
Самый простой способ — купить новую лампочку у качественного производителя. Если вам нужно привести в порядок удобное осветительное устройство, первым делом нужно увеличить емкость входных и выходных электролитических конденсаторов. Чем они больше, тем ниже коэффициент пульсации. Если не помогает, значит проблема в самих светодиодах или их драйвере (микросхеме). При таком диагнозе проще вернуться к первому способу и заменить лампочку на другую.
Дополнительная информация. Конденсаторы на выходе диодного моста нужны для выпрямления и выравнивания сетевого напряжения. При их замене нельзя превышать номинальное напряжение, иначе они могут взорваться.
Из вышесказанного можно подчеркнуть, что расчет пульсаций источников света — важная и ответственная работа. Без проведения всех необходимых расчетов невозможно проектировать промышленные, общественные или бытовые здания.
Влияние пульсаций на здоровье человека. Частота пульсаций. Частотный спектр пульсаций.
принято считать, что человеческий глаз воспринимает пульсации света, частота которых не превышает нескольких десятков герц. Воспроизведение видеоизображений в кино и на телевидении основано на этом предположении: там частота кадров составляет 25 Гц, 50 Гц и выше, что воспринимается человеческим глазом как неотъемлемая часть с течением времени, равномерно меняющая изображение. Дело в том, что человеческий мозг перестает успевать полностью обрабатывать ту часть информации, которая поступает к нему от органов зрения, которая изменяется с частотой, превышающей несколько десятков Герц.
Другими словами, если есть пульсация освещения или яркости в информации, воспринимаемой органами зрения человека, с частотой ниже указанной, то она воздействует непосредственно на сетчатку человеческого глаза, затем попадает в зрительный тракт и через Коленчатое тело, латеральное зрительное излучение анализируется в первичной зрительной коре. Соответственно, мы можем описать условия получения визуальной информации: яркость и контраст изображения, цвета и оттенки, есть ли пульсации яркости или освещенности. Если параметры изображения нас не устраивают, то мы пытаемся как-то подстроиться под их восприятие и, в конце концов, сознательно ограничиваем время визуального восприятия этой информации из-за дискомфорта.
Однако медицинские исследования показали, что органы зрения и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения воспринимаемой визуальной информации с частотой до 300 Гц. Такие изменения информации, воспринимаемой органами зрения, больше не имеют визуального эффекта. В этом случае свет, попадающий в глаз, направляется на супрахиазматические клетки и паравентрикулярные ядра гипоталамуса, а также на шишковидную железу. И тогда свет уже контролирует наш гормональный фон, который влияет на циркадные (суточные) ритмы, эмоциональную сферу, производительность и многие другие аспекты жизни. Многие, наверное, уже сталкивались с таким невизуальным эффектом пульсаций искусственного освещения в виде необъяснимого чувства дискомфорта, усталости или недомогания в явно хорошо освещенных помещениях или при работе с компьютером.
Самая опасная вещь в невизуальном воздействии света заключается в том, что мы не ощущаем его воздействия на свое тело напрямую и не можем принять меры, чтобы уменьшить опасные последствия этого воздействия для нашего здоровья. Невизуальное воздействие света может привести к нарушению биологических ритмов человека и «циркадному стрессу», что, в свою очередь, может привести к развитию таких заболеваний, как депрессия, бессонница, сердечно-сосудистые заболевания и рак. По-видимому, невизуальное воздействие света на человеческое тело значительно глубже, чем визуальное, хотя оно еще очень мало изучено.
Для светового потока, пульсация которого превышает частоту 300 Гц, заметного воздействия на организм человека не выявлено, в связи с тем, что сетчатка человеческого глаза перестает реагировать на столь быстрые изменения интенсивности света световой поток.
Нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций искусственного освещения
СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» гласит, что коэффициент пульсации освещения рабочей поверхности рабочего места не должен превышать 10% — 20% (в зависимости от степени интенсивности работы), а только эти пульсации нормализованы, частота которых меньше 300 Гц.
В ГОСТ 17677-82 «Светильники. Общие технические условия» приведены требования к рабочей частоте источника питания (ПРА) ламп с люминесцентными лампами. Оно должно быть не менее 400 Гц.
СанПиН 2.2.2 / 2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным компьютерам и организации труда» устанавливает, что коэффициент пульсации освещения при работе на ПК не должен превышать 5%.
Внимание!!!
С 01.01.2013 г действует новый ГОСТ Р 54945-2012 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности ». В нем прямо указано, что «коэффициент пульсации света учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Частота пульсации более 300 Гц …… не влияет на общие и визуальные характеристики». Кроме того, в ГОСТ Р 54945-2012 сформулированы требования к условиям измерения и методике расчета коэффициента пульсации освещенности. Кроме того, в новом документе содержится перечень рекомендуемых измерителей световых импульсов для измерения пульсаций освещенности. Только несколько устройств смогли соответствовать требованиям нового ГОСТ Р 54945-2012 и войти в этот список, в том числе световые импульсные измерители ТКА-ПКМ модель 08, Аргус-07, Эколайт-01 и Эколайт-02 для использования, это Также желательно обратить внимание на световой импульсный измеритель и яркомер ТКА-ПКМ модель 09.
Приборы для проверки пульсации
Прежде чем рассматривать методы проверки, следует подчеркнуть, что пульсация светодиодов возникает при подключении последних к сетям переменного тока. Если светодиодные лампы или светодиодные ленты питаются от батареек, мерцания не происходит из-за того, что Kp равен нулю. Также необходимы специальные инструменты для измерения пульсации. Фото- и видеокамеры могут только установить тот факт, что освещение работает с определенной частотой.
Последнее также подтверждает действующий ГОСТ, согласно которому такие измерения должны проводиться приборами со встроенными преобразователями излучения. В качестве примера можно упомянуть следующие устройства:
- Радиометр «Аргус».
- Импульс-люксметры «Аргус-07», «ТКА-ПКМ» / 08.
- Люксометры, яркомеры, пульсометры «Эколайт-01», «Эколайт-02».
Эти устройства рекомендованы государственным стандартом для измерения пульса. Они довольно компактны и дополнены фотодатчиками, дисплеями и другими элементами. Большинство этих устройств можно подключить к компьютеру и выполнять вычисления.
Пульсации у традиционного освещения и методы снижения
Высокие значения Kp в основном характерны для газоразрядных ламп с электромагнитным балластом (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).
Здесь, в легких, они могут достигать значений выше 30%. Кстати, даже обычные лампы накаливания имеют пульсацию до 15%. Но на самом деле мы этого не замечаем, так как эффект гасится тепловой инерцией.
Лампа накаливания — это, прежде всего, хороший обогреватель (большая часть ее энергии уходит в тепло) и только потом источник света.
Кроме того, чем мощнее лампа, тем ниже ее коэффициент.
Здесь зависимость определяется инерционностью нагрева и охлаждения вольфрамовой нити.
Очень эффективный способ снизить вероятность пульсации, которым почему-то мало кто пользуется — это установка нескольких ламп с питанием от разных фаз в одной точке. Вот иллюстрированная таблица для различных типов ламп и зависимости их пульсации при подключении от 1-й, 2-й или 3-й фазы.
Более кардинальный метод для ламп ДРЛ, ЛБ и подобных — замена электромагнитного балласта на электронный, увеличивая частоту до 400 Гц.
Кстати, многие до сих пор ошибаются, считая, что светодиоды прошли долгий путь с точки зрения теплопередачи и эффективности. Это не всегда правда. И даже с эффективностью светодиодов не все так гладко.
О стробоскопическом и родственных эффектах
Стробоскопический эффект — лишь одно из явлений взаимодействия периодических сигналов. Другой из них называется резонансом, и все это знают со школы.
- Также существует взаимодействие, называемое «битами». Он может проявляться не только в световых сигналах, но и в сигналах разной природы, например, звуковых. Он очень знаком (хотя не все знают, как его зовут), он гитарист, умеющий настраивать гитару. Если вы попытаетесь привести две струны к одной и той же частоте, поворачивая колышек, одну свободную, а другую заблокированную на определенном ладу, их объединенное звучание может быть неприятным и дребезжащим. Это «биения» — частичный резонанс на близлежащих частотах. Частота биений равна разнице между частотами двух струн, а когда они сближаются, становится все меньше и меньше. Плохая настройка — это когда ритм ощущается как вибрация. А потом наступает момент совпадения, и струны заиграют громко и в унисон в аккорде — наступает настоящий точный резонанс. Что-то вроде иллюзии остановки нарисованного креста или шпинделя токарного станка при стробоскопическом измерении скорости вращения ударов
- В области световых эффектов такое явление, как муар, похоже на биения. Когда две сетки накладываются друг на друга с шагом (или фазой, немного в другом направлении), тогда глаз начинает видеть другую сетку на этих двух — некоторые из темных линий над ними — широкую и с красивыми плавными кривыми.
Муар - Такой же муар образуется при наложении двух сеток на изображение в электронных устройствах. Например, если на мониторе показывается программа или фильм, на котором появляется другой экран — монитор или телевизор, может наблюдаться муар из-за небольшого несоответствия частот или положения, наклон двух сеток: линейная сетка один монитор и линейная сетка другого. Обычно мы не видим сетки телевизионных линий, а муар, который показывает, где наблюдаются отклонения одной линии сетки от линий другой, можно увидеть невооруженным глазом. Кроме того, если это несоответствие достаточно мало, эффект муара может быть просто огромным — широкие полосы затухания или отчетливые вспышки на экране (чем то, что отображается на экране телевизора).
- При фотографировании экрана телевизора можно увидеть следующее изображение: изображение на экране телевизора представлено узкой горизонтальной полосой на сфотографированном экране, все остальное — темнота. Это тот же муар, объясненный только во времени: вторая сетка будет временным интервалом открытия шторки камеры. Обычно для устранения такого ненужного эффекта достаточно установить на камере большую выдержку, чтобы она была на доли секунды выше частоты кадров телевизора.
- Если сфотографировать импульсную электронную осветительную лампу, в ней будет наблюдаться точно такое же биение. Поэтому рекомендуется сфотографировать его цифровым фотоаппаратом, например, мобильным телефоном, чтобы установить факт пульсации светодиодной лампы. Так как для фотографирования источника света программа, управляющая цифровой фотографией, установит достаточно короткую выдержку. И если есть пульсация светодиода и период сравним с периодом экспонирования, это будет показано на полученной цифровой фотографии с темной полосой. А если нет полосы пропускания, или просто нет пульсации (на качественных лампах с хорошими балластами) или время экспозиции прибора больше периода пульсации. То есть в последнем случае пульсация имеет высокую частоту и, следовательно, не будет никаких неприятных последствий для наших глаз и мозга.
Эффект глубокого стробирования, похоже, может действовать на психику как наркотик. Вот почему его часто устраивают специально в развлекательных заведениях для молодежи, особенно в сочетании с оглушительной ударной музыкой (а часто и в сочетании с горячительными напитками). Здесь, скорее всего, биения происходят, когда мощные световые и звуковые сигналы теперь взаимодействуют с частотами электрической активности нашего мозга. Что может быть не так уж и плохо, хотя было бы неплохо провести дополнительные исследования.