Проблемы со светом – Р.Р.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп: нормы, измерение, способы устранить

Если световой поток исходит от источника, подключенного к импульсному или переменному напряжению, возникает мерцание. Зрительно глаза человек различают пульсации в пределах 35-60 Гц. Источники на основе диодов приобретают все большую популярность, потенциальных покупателей интересуют величина коэффициента пульсации светодиодных ламп. Продавцы в большинстве случаев знают только показатели, которые указываются производителем на упаковке. Чаще всего это маркетинговые характеристики, выгодные изготовителю. Многие поставщики из Китая этому параметру не придают значения и не нормируют его. В России коэффициент пульсации нормирован, нормы закреплены законодательством.

Определение и единица измерения

Коэффициентом пульсации (Кп) называется показатель для определения качества потока света осветительных приборов для помещений. Это частота мерцания света при питании источника переменным током.

Внимание! Пульсация приборов, запитанных от сети 50 Гц, составляет 100 Гц.

Коэффициент выше 30% в приборах с газоразрядными источниками, подключенных к однофазному току через электромагнитную пускорегулирующую аппаратуру.

У лампы накаливания, подключенной к одной фазе, Кп может достигать 15%.

В светодиодных лампах этот показатель полностью зависит от схемы драйвера. Если на его выходе прямой ток с промышленной частотой, коэффициент пульсации достигает 30%. Значение возрастает, если к осветительному прибору подключается диммер ШИМ с частотой ниже 300 Гц.

Расчеты коэффициента пульсации проводятся на основе измерений прибором, который называется пульсометром. Фиксируются максимальные, средние и минимальные показатели и вставляются в формулу:

Получается величина коэффициента пульсации на одну единицу освещаемой поверхности.

Если прибор питается от переменного тока (пульсация синусоидальная), допускается использование формулы:

Важно! При таком расчета максимальная величина коэффициента пульсаций 100% (если используется первая формула, значение может быть больше 100%).

ГОСТ Р 54945-2012 рекомендует другую формулу:

Это значит, что использование формулы (2) допускается только в том случае, если колебания гармонические (источник подлючен прямо к сети или через ЭМПРА). Если световой поток импульсивный, обязательно применение формулы (3). При наличии в схеме драйвера, диммера или ЭПРА, пульсация рассчитывает по формуле (3).

Внимание! Коэффициент пульсации является безмерной величиной, для удобства отображается в процентах. Для проведения расчетов требуются точные измерения.

Допустимые нормы пульсации

Во второй половине 20-го века были определены нормы коэффициента пульсации в 10,15 и 20% в зависимости от того, какая работа выполняется в помещении. Значение 10% выбиралось, базируясь на возможности обеспечить этот уровень. 20% выбиралось с учетом стробоскопического эффекта при превышении этого значения. Для помещений с дисплеями показатель снижается до 5%. Ограничений не существует, если люди в каком-то помещении пребывают периодически.

Нормы коэффициента пульсации в России определены законодательно:

• в СНиП 23-05-95 – значение для рабочей поверхности 10-20%, если пульсации с частотой до 300 Гц;
• в ГОСТ 17677-82 – значения для люминесцентных ламп с пускорегулирующими аппаратами с частотой от 400 Гц;
• в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 – требования к пульсации потока света в помещениях с ЭВМ.

Внимание! В ГОСТ Р 54945-2012 определено, что учитываются показатели пульсации ниже 300 Гц (более высокие значения не влияют на глаза и мозг).

Для измерения пульсации этот ГОСТ рекомендует использовать только отдельные модели люксметров-пульсметров. Указанные приборы должны быть оснащены хорошо сформированной частотной характеристикой и измерять значения пульсирующего света с частотой до 300 Гц. Обязательно наличие цифровой обработки показателей света.

Как проверить пульсацию

«На глаз» уровень мерцания определить невозможно. Необходимо знать, что эта проблема актуальна для осветительных приборов, питающихся от источника переменного тока. Если светодиодная лампочка подключена к батарейке или аккумулятору, Кп=0%. Фото- и видеокамеры позволяют определить только наличие пульсации, точные параметры определить невозможно.

Для точной проверки требуется многоканальный пульсметр-люксметр. Внешне он напоминает пульт дистанционного управления, оснащен кнопками для управления, фотодатчиком и дисплеем. Очень высокий уровень мерцаний определяется боковым зрением – если быстро перевести взгляд, возникает стробоскопический эффект (предметы «распадаются).

Дома наличие мерцания можно проверить мобильным телефоном или карандашом. Телефон держится на расстоянии метра от лампочки, появление темных полос говорит о том, что поток света пульсирует. Если быстро махать перед светильником карандашом, о пульсации свидетельствует «распадание» следа.

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 тракта 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.

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

Основные выводы

Чтобы не портить здоровье миганием светодиодных светильников, нужно покупать сертифицированные лампы производителей, соблюдающих все стандарты и нормы. На рынке много некачественных контрафактных диодов и светильников с коэффициентом пульсации выше нормативного, поэтому при покупке нужно требовать техническую документацию и сертификат качества для каждой лампочки.

Следует учесть так же такой фактор, как диммирование. С этим оборудованием способны работать не все светодиодные лампы, поэтому при выборе необходимо тщательно изучить определенные производителем характеристики.

Если мерцающую светодиодную лампу не хочется выбрасывать, ее можно использовать в помещениях, в которых светом пользуются редко (подвалах, кладовках).

С каждым годов объем несертифицированных светодиодных лампочек уменьшается. Почти все изделия с цоколями E27 не мерцают. Пульсация источников с цоколями E14 встречается чаще (в основном «шарики и филаменты). 50% изделий с цоколем G9 мерцают, коэффициент может достигать 100%. Причина – почти невозможно в столь маленьком цоколе поместить качественный драйвер.

Проблемы со светом: специалисты рассказали, кто должен платить за сгоревшую технику

В редакцию ВашГород.ру обратился житель Новокузнецка.

Он пожаловался, что по улице Челюскина дом 29 происходят частые кратковременные отключения электричества.

«Отключают на 3−5 минут ( бывает до 15 минут). В эту субботу ( 22 декабря) отключали, наверное, раз пять. А если у меня из-за этих отключений сгорит, сломается техника, кому потом предъявлять претензии?» — спросил горожанин.

С этом вопросом мы обратились в комитет ЖКХ. Нам разъяснили, что этот дом обеспечивает электричеством Новокузнецкая дистанция электроснабжения западно-сибирской дирекции по энергообеспечению-структурного подразделения Трансэнерго-филиал Открытого Акционерного Общества «Российские железные дороги».

При этом перепады напряжения могут быть по разным причинам, и выяснить их не -то и просто.

«Основные группы причин, по которым происходит отклонение показателя напряжения от нормы — это аварийные, природные, техногенные. Норма напряжения в электросети — 220 В. Также разрешаются допустимые отклонения не больше чем 10%», — рассказали в комитете.

Но лучше, конечно, избегать таких ситуаций и заранее позаботиться о безопасности своей техники.

Поэтому специалисты настоятельно посоветовали не включать одновременно несколько электроприборов, чтобы резко не повышать напряжение электроэнергии. Либо установить стабилизаторы.

Для выяснения причины проблем с подачей электричества нужно обратиться в энергоснабжающую организацию.

При этом сам факт скачка напряжения обязательно должен быть зафиксирован в акте о происшедшей перемене напряжения с указанием даты и точного времени.

Поэтому важно сразу вызвать аварийную или дежурную бригаду.

При этом нужно сообщить точно свою имя и фамилию и точный адрес.

«После нужно обратиться в энергоснабжающую организацию и организацию, обслуживающую общую собственность жильцов многоквартирного дома ( в случае, если потерпевший является собственником частного дома, достаточно будет обратиться в энергоснабжающую организацию), которые дадут свои заключения о том, кто виноват в случившемся.

Подобные заявления граждан подлежат обязательной регистрации и рассмотрению. Как правило, указанные организации осуществляют обследование ( осмотр) места происшествия с оформлением соответствующего акта.

О полученных в результате осмотра выводах обратившееся лицо должно быть

уведомлено в срок не позднее 30 календарных дней с момента обращения. Кроме того, следует заручиться поддержкой соседей при необходимости присутствия в суде” – уточнили в ведомстве.

При этом через суд нужно ещё будет доказать, что техника у вас сгорела по вине именно ресурсовиков. Чаще всего суд встаёт на сторону рядовых потребителей.

Ответ комитета ЖКХ по Новокузнецку приводим полностью:

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

Проблемы надежности светодиодов

Начало 21 века ознаменовалось стремительным развитием светотехники на основе полупроводниковых источников света, на которые сделана ставка в решении задач, поставленных в Федеральном законе №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности. ». Широкое внедрение новой техники и технологий в освещении стало причиной того, что на внутренний рынок РФ хлынул поток светодиодной продукции низкого качества. Все преимущественные характеристики светодиодных источников света, такие как срок службы 50 – 100 тыс. часов, степень защиты 1Р – 65, высокое качество цветопередачи, которые рекламируются фирмами – производителями, в действительности оказываются значительно ниже заявленных (полезный срок службы светодиодов может достигать 5 – 10 тыс. часов). В светодиодных излучающих системах спад светового потока происходит значительно быстрее, чем в люминесцентных лампах. Причиной этому является быстрая деградация излучающих первичных элементов, белого люминофора и полимерных материалов линз. Рассмотрим основные неисправности светодиодов.

Одна из причин деградации кристалла светодиода является рост дефектости кристаллической решетки. Причём области кристалла, где появляются дефекты, продолжают потреблять энергию и генерировать тепло без излучения.

Другой причиной деградации является электрическая миграция в кристалл материалов, из которых сделаны электроды. В кристалл проникают атомы металлов, из которых сделаны электроды, и нарушают кристаллическую структуру, образуя каналы утечки, в результате чего многократно возрастает ток утечки. Значительная часть тока начинает проходить через металлические включения кристалла, которые не излучают свет. В результате уменьшается напряжение на электродах светодиода и уменьшается световой поток.

Этот процесс протекает гораздо быстрее при высоких рабочих температурах и работе светодиодов на токах, превышающих номинальные значения. Зависимость показателей деградации кристаллов от выбранного значения рабочего тока представлена на рисунке 1.

Некоторые производители специально повышают рабочий ток светодиода («разгоняют») для получения большей яркости, но при этом не обеспечивают должный отвод тепла. Как следствие, срок службы кристалла значительно сокращается. Например, зачастую азиатские производители в светодиодные световые приборы устанавливают кристаллы, предназначенные для подсветки экранов мобильных телефонов, рассчитанные на ток 3-5мА, а устанавливают рабочий ток 20 мА. Такие световые приборы отрабатывают не более 2000 часов. Видимо, такой подход очень не дорог и весьма практичен, что позволяет быстро одержать победу в недобросовестной конкуренции. По мнению некоторых специалистов, к возникновению дефектов в кристаллической решетке может привести действие статического электричества.

Деградация люминофора является основной причиной снижения светового потока светодиодов. Большинство люминофоров постепенно теряют свою эффективность, что может быть связанно как с изменением валентности активаторов за счёт окисления, так и деградацией кристаллической решётки, когда атомы диффундируют через материал и химически реагируют с окружающей средой. Эти процессы протекают из-за большой удельной лучистой нагрузки и высоких температур, так как люминофор наносится непосредственно на кристалл, который нагревается и имеет большую плотность излучения. Высокая температура люминофора может быть причиной безызлучательных переходов и обратимого снижения квантового выхода люминесценции и светового потока светодиода. Совместное воздействие высокой удельной нагрузки оптического излучения и высокой температуры способны спровоцировать кооперативные процессы, приводящие к перестройке структуры излучающих центров и явиться причиной необратимого снижения квантового выхода люминесценции и старения светодиода. В результате деградации происходит не только снижение квантового выхода люминофора, но и изменение спектральных характеристик его свечения. Например, при старении люминофора заметно проявляется синий оттенок свечения светодиода, что связано как с изменением свойств самого люминофора, так и с тем, что в спектре начинает доминировать собственное излучение кристалла.

В связи с тем, что для определения фотостойкости светодиодных люминофоров не разработаны методы и ГОСТы контроля, целесообразно применять методику оценки показателей долговечности люминофоров люминесцентных ламп, рекомендуемую ГОСТ 6825-91. Согласно этой методики, качество люминофорных покрытий определяется по данным стендовых испытаний контрольных ламп, изготовленных из текущих партий люминофоров. Лампы испытывают в номинальном режиме эксплуатации в течении не менее 100 часов, производя измерения светового потока ламп. По данным измерений строят график спада светового потока, экстраполируя данные на весь срок службы, и определяют качество люминофорных покрытий. Низкая производительность, большие материальные и энергетические затраты этой методики обусловливают актуальность разработки ускоренного способа контроля. Светотехническое производство нуждается в способах и средствах оперативного текущего контроля люминофоров на любой стадии изготовления источников света: от входного контроля поступающих в производство партий люминофора до промежуточных, на любой стадии изготовления, создающих предпосылки совершенствования технологии и повышения качества источников света и самих люминофоров.

Методологически проблема разработки эффективного способа контроля фотостойкости люминофорного покрытия предполагает решение двух основных задач:
1. Выявление механизмов старения люминофорного слоя светодиодов в условиях совместного воздействия высокой удельной нагрузки оптического излучения и высокой температуры.
2. Соблюдение условий автомодельности в способе экспресс – контроля.

Деградация первичной оптики.

Первичная оптика светодиодов чаще всего изготавливается из пластмассы или силикона. В светодиодах белого свечения, построенных на базе ультрафиолетовых светодиодов, покрытых трехцветным люминофором, помутнение этих материалов может быть обусловлено действием большой удельной лучистой нагрузки и высоких температур, поэтому предложенную нами методику можно перенести на контроль деградации оптических материалов.

Длительное воздействие оптического излучения кристалла большой удельной нагрузки на органические и неорганические материалы сопровождается снижением прозрачности оптических элементов конструкции светодиодов, что, в конечном счете, приводит к снижению световой эффективности и световой отдачи светодиодных изделий.

Переделка фар на правом руле

Автомобили с правым рулем изначально предназначены для эксплуатации в странах с левосторонним движением. Соответственно там, где у них расположена обочина, у нас находится встречная полоса.

Самая простая переделка – установка металлической шторки на лампу, которая затенит участок отражателя, отвечающего за галку на встречную полосу. Получится так называемый “американский” свет.

Однако учитывая, что ход лучей в отражателях большинства современных фар расчитывается на компьютере, такая шторка вместе с галкой со встречки уберет еще и половину светового потока от фары. К тому же без галки на обочину не видно пешеходов и знаков. Таким образом, этот способ можно рекомендовать лишь как временную меру при поиске более подходящих вариантов.

Фары современного авто – сложный оптический прибор, и к сожалению, простых способов заставить светить праворульный автомобиль по-европейски не существует. Для этого необходимо полностью заменить оптический элемент ближнего света.

Установка ксенона только усугубит проблему: ведь по сути, это обычная лампочка, в которой используется иной принцип получения света, само светораспределение полностью формируется оптическим элементом фары (отражателем или линзой).

В случае, если на Вашем авто установлены линзы – Вам очень повезло: такие фары проще всего переделываются на европейский свет, т.к. светотеневая граница в них формируется шторкой, установленной между линзой и источником света. Для получения европейского света нужно переделать саму шторку.

Если авто имеет леворукий аналог, можно приобрести фары с европейским светом. Однако, может возникнуть ряд проблем: часто это недели, а то и месяцы ожидания заказанных фар, они могут просто не подойти по креплениям или по электрике, а магазины как правило, назад исправный товар не берут.

Рассмотрим другие способы решения проблемы праворульных фар, описания которых Вы можете найти на просторах интернета:

1. Фары фирмы DEPO. Ну что сказать? – Китай. Помимо того, что выпускаются далеко не для всех праворульных автомобилей, светят очень плохо, иногда даже не удается пройти инструментальный контроль. Стекло из какого-то дешевого пластика, это точно не поликарбонат и даже не акриловое стекло – такие фары царапаются и желтеют через год-полтора.

2. Морально устаревший способ, работает ТОЛЬКО на не “хрустальных” фарах с лампами Н4: нужно подогнуть или укоротить усики на цоколе лампы и повернуть ее против часовой стрелки примерно на 15 градусов. Однако на многих фарах вместо четкой светотеневой границы получается мазня – опять техосмотр под вопросом.

3. Наклейка – светокорректор. Весьма странная вещь. Во первых – цена: от 500 р за пару кусков дешевого пластика (а он дешевый, ибо очень быстро желтеет) как-то многовато. Во-вторых, надо обладать минимальными знаниями в оптике, чтобы их правильно установить. По сути наклейка-светокорректор – это линза Френеля. Задумка хорошая, но предлагаемая реализация никуда не годится. Универсальную наклейку вообще сделать невозможно: ход лучей фары каждой модели авто индивидуален. Нормального светового пятна с этим “корректором” нам еще не доводилось видеть.

Мы занимаемся адаптацией фар праворульных автомобилей путем замены оптического элемента на прожекторные модули фирм Hella, Bosch, Valeo. По сути, от штатной фары остается только корпус, модули полностью формируют световой поток, который соответствует Техрегламенту.

К тому же, светоотдача этих модулей значительно превосходит большинство штатных фар, т.е. помимо правильного светового потока Вы получите лучшую освещенность дороги – а это Ваша безопасность.