Мерцание светодиодных ламп. Пульсация ламп накаливания

Коэффициент пульсации освещенности в осветительных установках. Метод расчета.

Пульсации светового потока возникают при питании источников света переменным или импульсным током. Человек зрительно различает пульсации светового потока с частотой, меньшей критической частоты слияния мельканий, лежащей в диапазоне от 35 до 60 Гц в зависимости от области сетчатки глаза, воспринимающей излучение: для фовеальной области КЧСМ составляет 40…55 Гц, для парафовеальной она возрастает до 55…60 Гц, на крайней периферии снижается до 35…40 Гц. Таким образом, пульсации светового потока сильнее заметны периферическим зрением.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*.
2. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
3. ГОСТ Р 54945-2012 Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности.
4. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Знак. – 972 с: ил.

Мы вкратце вспомнили историю искусственного освещения, а также немного поговорили о том, какие основные параметры есть у энергосберегающих ламп вообще и светодиодных ламп в частности. Сегодня, как и было обещано, мы перейдем к замерам и сравнениям (однако пока что без раскручиваний).

А стоит ли оно того?

Прежде всего меня волновал очевидный вопрос – все же, так ли сказочно эффективны обычные светодиодные лампы, которые можно купить в магазине, в реальных условиях? Чтобы ответить на него, я решил замерить освещенность, создаваемую в моей комнате разными лампочками, вкрученными в одну и ту же (мою) люстру. Исходно в ней стояли три двадцативаттных КЛЛ «Эра»; для сравнения я взял три светодиодных лампы Gauss по 12 Вт (утверждается, что это аналог 100 Вт лампы накаливания) и, для чистоты эксперимента, три обычных лампы накаливания по 95 Вт. Измерения проводились в центре комнаты, то есть именно там, где яркость освещения мне наиболее интересна и необходима. Скажу сразу - с точки зрения фотометрии это, наверное, не совсем корректно; но вот с точки зрения обычной жизни такое сравнение, как мне кажется, представляет основной интерес, так как отражает поведение лампочки не в интегрирующей сфере, а в самой обычной люстре.

Измерения проводились люксометром Mastech MS6610 . Стороннюю засветку я исключил плотными шторами (при выключенном освещении прибор показывал ноль люкс). Поскольку световой поток люминесцентных и светодиодных ламп зависит от их температуры, значения освещенности снимались два раза – сразу после включения и после десятиминутного прогрева (эмпирически было выяснено, что после десяти минут работы освещенность изменяется крайне незначительно). Лампы накаливания, разумеется, прогревать не надо, поэтому для них измерение проводилось только один раз, сразу после включения, чтобы не испортить люстру, расчитанную, если мне не изменяет память, максимум на 40 Ватт (для лампы накаливания) в каждом рожке. Результаты сего опыта можно наблюдать в таблице ниже.

Ну что же, видно, что этом тесте светодиодные лампы (как минимум те, что были у меня) и правда превосходят все, что ныне можно вкрутить в обычный патрон E27 (за исключением, может быть, какой-нибудь экзотики). С лампами накаливания все понятно – я и так догадывался, что результат будет не слишком впечатляющим. Интереснее сравнить светодиодные лампы и все еще популярные КЛЛ.

Сразу бросается в глаза, что за первые десять минут КЛЛ изменяют яркость почти в пять раз. На практике это означает, что для бытового сценария «зашел в комнату (кладовку) на две минуты найти что-то» они подходят хуже всего – к моменту выхода на рабочий режим их скорее всего уже выключат. Это помимо того, что газоразрядные лампы и так плохо переносят частые включения, хотя, положим, в кладовке они могут быть и не такими частыми, но, тем не менее, непродолжительными. Светодиодные лампы, напротив, несколько снижают яркость по мере прогрева – падение напряжения, а, следовательно, и мощность (при постоянном токе) на нагретом светодиоде меньше. Тем не менее, разница в яркости здесь не носит такого сногсшибательного характера, как в случае КЛЛ (что косвенно говорит о достаточно хорошем теплоотводе конкретно в этих лампах). К слову, видно, что и после прогрева разница все еще в пользу светодиодов, хотя ее размер таков, что можно считать освещенность, создаваемую и теми, и другими, примерно равной. Однако мы говорим о примерно равной освещенности, создаваемой двадцативаттной КЛЛ и двенадцативаттной LED-лампой – экономия по мощности почти в два раза. Про лампы накаливания можно даже не говорить – при во много раз большей мощности потребления по создаваемой освещенности они проигрывают и КЛЛ, и светодиодам. Кроме того, как я уже упоминал выше, девяностопятиваттные лампы в мою люстру вкручивать вообще нельзя, так что в реальности с лампами накаливания я бы не получил даже этих ста люкс. Разумеется, такое ограничение связано с нагревом.

Лампы накаливания, очевидно, уже сошли с дистанции, так что давайте сравним КЛЛ и светодиодную лампу по нагреву.

Эти изображения также были сняты после десятиминутного прогрева. Видно, что КЛЛ греется до ста градусов и более, в то время как максимальная температура светодиодной лампы составляет лишь около шестидесяти. То есть, возможность обжечься об КЛЛ, в принципе, существует (белок начинает сворачиваться при восьмидесяти градусах Цельсия), в то время как со светодиодной лампой это невозможно в принципе. Мелочь, но приятно.

Больше промеров

Итак, мы разобрались, что с точки зрения тех характеристик, которые приходят в голову первыми, светодиоды явно лучше. Время поговорить о более тонких материях, таких как коэффициент мощности и коэффициент пульсаций. Об этих хактеристиках почему-то вообще вспоминают редко, и, разумеется, их (пока что?) никогда не пишут на упаковках, а зря.

Коэффициент пульсаций является очень важным показателем. Несмотря на то, что изменения яркости с частотой более 16 – 20 Гц наш мозг сознательно не обрабатывает, эффект от них вполне заметен. Существенные пульсации общей освещенности могут привести к повышенной утомляемости, мигреням, депрессиям и прочим малоприятным вещам по части психики. Нормируется этот показатель в СНиП 23-05-95 . Там очень много разных таблиц, но, в целом, из них можно вынести, что коэффициент пульсаций общего освещения не должен превышать 20%. Стоит оговориться, что разговор обо всем этом имеет смысл до частоты около 300 Гц, поскольку далее на изменения освещенности уже не успевает реагировать сама сетчатка, и потому в этом случае в мозг просто не приходит раздражающего сигнала.

Коэффициент мощности для конечного потребителя, в принципе, неважен. Этот параметр показывает отношение активной мощности, потребляемой прибором, к полной мощности, учитывающей реактивную часть, не производящую полезной работы, но, в частности, греющую провода. Также распространено название «косинус фи» - это все оттого, что интересующая нас величина может вводиться как косинус некоторого условного угла. Максимальное, идеальное значение коэффициента мощности – 1. Бытовые счетчики учитывают только активную мощность, ее же пишут на упаковках; для потребителя в этом смысле проблем нет. Однако, если мы говорим о глобальных масштабах (например, миллионный город, целиком освещаемый светодиодными светильниками), низкий коэффициент мощности может создать большие проблемы энергетикам. Поэтому его оценка – оценка лампы в смысле светлого светодиодного будущего.

Мощность и коэффициент мощности я мерял головкой muRata ACM20-2-AC1-R-C . Коэффициент пульсаций измерялся осциллографом Uni-Trend UTD2052CL , к которому подключалась следующая схема:

Кому интересно, это классический частотно-компенсированный преобразователь «ток-напряжение» на операционном усилителе, дополненный искусственной средней точкой. Питается, для исключения наводок, от батареи. Диод BPW21R – прибор фотометрического класса с характеристикой, компенсированной согласно чувствительности человеческого глаза. Документация гарантирует линейность тока в зависимости от освещенности в фотогальваническом режиме, так что схема выдает напряжение, прямо пропорциональное освещенности фотодиода и вполне годится для измерений коэффициента пульсаций. Определяется он, кстати, как отношение размаха пульсаций к удвоенному среднему значению. И размах, и среднее значение входят в стандартные автоматические измерения любого современного цифрового осциллографа, так что с этим проблем нет – остается только удвоить и поделить. Сравнения результатов измерений этой импровизированной конструкцией со значениями, выдаваемыми прибором «ТКА-ПУЛЬС» (Госреестр), показали расхождение измеренного коэффициента пульсаций не более процента.

Итак, результаты замеров для ламп, которые оказались у меня под рукой:

С цоколем E27:

С цоколем E14:

Про лампу Wolta стоит поговорить отдельно

На упаковке читаем гордую надпись:

«Оптимальная для глаз частота мерцания». Офигеть! Что там за частота-то такая? Может быть, они имеют в виду, что она далеко за пределами регламентированных санитарными нормами трехсот Герц?

На осциллографе видим:

100 Гц, коэффициент пульсаций 68%. По СанПиН не проходит. Что они понимают под оптимальностью - загадка…

Как мы видим, здесь у светодиодных ламп не все так радужно. Тут же выясняется очень интересный факт – похоже, что о качестве светодиодных ламп нельзя судить только по производителю; одни и те же бренды, вообще говоря, ставят как рекорды качества, так и антирекорды. Надо отметить, что общий вердикт, представленный в таблице, я выносил, придавая большее значение коэффициенту пульсаций, чем коэффициенту мощности, по причинам, изложенным выше. Но даже коэффициент пульсаций в 1% не может до конца оправдать коэффициент мощности, равный 0.5, в случае промышленного изделия, продаваемого миллионными тиражами. Впрочем, для дома лучше взять такую лампу, чем изделие с единичным коэффициентом мощности и уровнем пульсаций в 50%.

Разумеется, лампы с коэффициентом пульсаций более 20% категорически не подходят для общего освещения (в люстру по шесть штук такое вкручивать не стоит). К слову, для упомянутых мной КЛЛ «Эра» он составляет чуть менее 10%, а для классической лампы накаливания - около 13%.

Последние параметры, о которых можно вскользь поговорить, это цветовая температура и индекс цветопередачи. Несмотря на то, что они формализуются, на бытовом уровне все сводится к «нравится/не нравится». Должен сказать, что все протестированные лампы в этом плане меня порадовали - ни у одной не было явного уклона в синеву или избыточную желтизну, все имели приятный белый оттенок. Но это, разумеется, на мой вкус, и только.

В следующих статьях мы наконец-то посмотрим, что у ламп внутри, и попытаемся разобраться, какие внутренние причины делают хорошие лампы хорошими, а плохие – плохими.

Примечание:

Выбор ламп для тестов обусловлен исключительно соображением «что было». Если (когда) появятся другие лампы - промеряю и выложу.

Смотрите видео на каналах:

Количественной характеристикой пульсации служит коэффициент пульсации (К П, %) , равный отношению половины разности максимальной и минимальной освещенности за период в люксах к средней освещённости за тот же период.

Согласно российским нормам, коэффициент пульсации на рабочей поверхности рабочего места не должен превышать 10-20% (в зависимости от специфики помещения и точности производимых работ), а в помещениях с компьютерами - 5%.

Но, по последним данным, для полного отсутствия вредных воздействий на человека, пульсации не должны быть более 4-5% при частоте до 300 Гц , потому что, согласно ГОСТ Р 54945-2012, частота пульсации свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.

Пульсации, глубиной 20%, вызывают такой же уровень расстройств нормальной активности мозга, как и пульсации с глубиной 100%. Человек ощущает необъяснимый дискомфорт, переутомление, головокружение. Высокочастотные пульсации света влияют на гормональный фон человека, суточные биоритмы и связанные с ними работоспособность, утомляемость, эмоциональное самочувствие. Систематическое воздействие может послужить косвенной причиной постоянного подавленного состояния, бессонницы, сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Выявлено также неблагоприятное влияние колебаний света на фоторецепторные элементы сетчатки. Отрицательное действие пульсации освещения обусловлено изменением основной ритмической активности нервных элементов мозга, перестраивающих присущую им частоту этой активности в соответствии с частотой световых пульсаций. При действии ритмических световых раздражений наблюдается изменение частотного спектра электроэнцефалограммы (ЭЭГ), заключающееся в резком усилении амплитуды навязываемой частоты и в снижении амплитуд всех других частот, особенно частот так называемого альфа-ритма (9-12 Гц), которые в обычной ЭЭГ наиболее выражены.

Существует несколько способов измерения коэффициента пульсации освещённости.

Можно использовать прибор или приложения для смартфона: Flicker Tester , LED Flicker Finder , Flicker&Lux meter . Работоспособность приложений не проверялась, но, предположительно, первое должно работать лучше за счёт использования камеры, а 2 других хуже, потому что скорости работы датчика освещённости обычно не хватает.

1. Измерение коэффициента пульсации фотодиодом с подключением его в микрофонный вход компьютера.

Для этого нам потребуется любой фотодиод, аудиокабель, например от наушников, и программа виртуальный осциллограф на компьютере, вот она: VISUAL ANALYSER 2014 . Если в браузерах Internet Explorer и Microsoft Edge фильтр SmartScreen блокирует закачку, то можно использовать другой браузер или скачать программу с официального сайта .

К одному каналу кабеля подсоединяем фотодиод.

Плюс фотодиода к минусу кабеля (к общему проводу, экрану), минус фотодиода к плюсу кабеля (к сигнальному проводу).

Втыкаем кабель в микрофонный вход компьютера, запускаем программу, нажимаем в ней кнопку On. Ставим галочку рядом с Values. Для калибровки необходимо включить лампу накаливания 60 Вт (К П на разных сайтах от 11% до 18%, в примере используется 11%) , регулируя уровень входного сигнала микрофона и расстояние, добейтесь, чтобы при максимальной амплитуде значение Peak to peak (%fs) стало 11 (дальнейшее приближение лампы к фотодиоду не должно увеличивать это значение!), как на скриншоте:

Этот пункт Peak to peak (%fs) теперь будет показывать примерный коэффициент пульсации в цифровом виде и для всех других ламп (менять уровень микрофона больше не требуется). Для дальнейших измерений достаточно плавно приближать лампу к фотодиоду (амплитуда графика будет плавно увеличиваться), как только она начнёт уменьшаться, стоит остановиться - это и будет нужное значение, т.е. следует делать всё также, как и в процессе калибровки, но без изменения уровня входного сигнала микрофона.

Если осциллограф никак не реагирует на лампу , то нужно включить в программе другой канал, либо присоединить фотодиод к другому каналу на аудиокабеле.

Для определения частоты подсветки жидкокристаллических мониторов чувствительности некоторых фотодиодов может быть недостаточно, в этом случае нужно использовать солнечную батарею или другой фотодиод.

Для смартфона есть приложение Spectrum Analyzer ,похожее на описанное выше, но без числовых значений и калибровки, потому что на смартфоне не получится настроить уровень микрофона. Для работы нужно использовать 4-х контактный mini-jack 3,5 мм. Фотодиод или солнечная батарея подключается вместо микрофона проводной гарнитуры к двум выводам разъёма. Полярность зависит от марки смартфона. Может потребоваться первоначальное подключение фотодиода к проводу с неправильной полярностью, чтобы смартфон распознал подключение микрофона, после этого полярность нужно изменить для лучшей чувствительности, не вытаскивая штекер из смартфона. После запуска приложения нужно нажимать "минус" под верхним графиком 7 раз, пока крайние значения не станут равны 30000.

На левом скриншоте коэффициент пульсации 1%, на правом - 17%.

Ориентироваться следует по амплитуде верхнего графика. Чем больше амплитуда, тем выше коэффициент пульсации лампы.

Дальнейшее приближение фотодиода к лампе обязательно должно уменьшать амплитуду . Если этого не происходит, то сравнить лампы не получится, нужно взять более мощный фотодиод.

2. Измерение коэффициента пульсации с помощью фотодиода, резистора, с подключением в линейный вход компьютера.

З. Оценка коэффициента пульсаций, используя фотоаппарат.

Можно визуально определить наличие пульсаций, а при некотором опыте отличить лампу с большим коэффициентом пульсации от лампы с меньшим. Рекомендуется использовать телефон или смартфон. Некоторые камеры имеют встроенное подавление пульсаций, поэтому, если устройство не показывает мерцание лампы накаливания 75 Вт и мощнее, то нужно использовать другое. Камеру нужно подносить как можно ближе к лампе, чтобы она заняла весь экран. Может потребоваться нажатие кнопки автофокуса или изменение настроек. Ниже 2 видео пульсаций, сделанные смартфоном HTC Desire S:

Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!

Эта 300 Вт лампа обладает наименьшим коэффициентом пульсации среди ламп накаливания меньших её по мощности - 4,5%, кроме ламп с толстой нитью, у которых К П ещё меньше. Вот так выглядит её график в виртуальном осциллографе:

4. Прослушивание пульсаций через наушники.

Для этого нужно подключить фотодиод или солнечную батарею к наушникам. Поднести фотодиод вплотную к лампе, солнечную батарею можно держать на расстоянии нескольких сантиметров от источника света, в зависимости от её мощности и лампы. При наличии пульсаций, в наушниках будет слышен примерно такой . Фотодиод будет создавать тихое гудение, особенно от ламп накаливания, поэтому рекомендую использовать . Он поможет избежать ошибок и позволит слышать пульсации света на значительном расстоянии.

5. Измерение коэффициента пульсаций с помощью мультиметра.

Подходит только мультиметр с возможностью измерения напряжения переменного тока в милливольтах . Ещё нужен фотодиод или солнечная батарея с резистором, как во втором способе. При одинаковом расстоянии между лампой и фотодиодом, нужно замерить переменное (U пер.) и постоянное (U пост.) напряжение на фотодиоде. В помещении должен быть свет только от измеряемой лампы. Для измерения переменного напряжения, в некоторых случаях, последовательно с мультиметром придётся подключать разделительный металлоплёночный конденсатор. В моём мультиметре конденсатор нужен только при измерении мВ с точностью до сотых при некоторых напряжениях. Формула: (U пер. *√2*2*100)/(U пост. *2). Пример: (0,00161В* √2*2*100)/(0,00609В*2)=37,387%. Слишком близкое приближение лампы к фотоэлементу и слишком большое расстояние от слабой лампы до фотоэлемента искажают значения .

6. По фотографиям с помощью Photoshop.

7. "Карандашный" тест.

​Наиболее простой способ, показывающий наличие пульсаций от источника света. Можно использовать светлый карандаш или любой другой похожий предмет, а также хорошо подходят блестящие металлические стержни. При свете лампы необходимо быстро двигать его полукругом в двух пальцах, чтобы размытый след карандаша по форме напоминал веер.

При сильных пульсациях в "веере" будут заметны несколько карандашей. Чем сильнее коэффициент пульсации, тем более чётко будут различимы контуры карандашей. На фото Кп 37%, поэтому видны полосы, очертания очень размыты. Если свет не пульсирует, или мерцание небольшое, полос и контуров быть не должно. Способ не самый точный, поэтому, по возможности, рекомендую проверять его предыдущими.

Округлённые значения коэффициента пульсации некоторых ламп, измеренных вторым способом.

Лампа накаливания 15 Вт - 17%

Лампа накаливания 25 Вт - 12%

Лампа накаливания 6 В 30 Вт - 3%

Лампа накаливания 60 Вт - 11%

Лампа накаливания 75 Вт - 9%

Лампа накаливания 95 Вт - 8%

Лампа накаливания 200 Вт - 6%

Компактная люминесцентная лампа Philips 14 Вт - 11%

Светодиодная лампа IKEA Ледаре 10 Вт 600 лм матовая - 25%

Лампа Osram 11 Вт с дросселем - 41%

Светодиодная лампа FlexLED 8,5 Вт - 55%. Добавление 10 мкФ к 6,8 мкФ снизило пульсации до 37%, а ещё 33 мкФ уменьшило до 18%.

Светодиодная лампа Navigator 94 146 NLL-G105-18-230-2.7K-E27 18 Вт - 1%

Жду всех на каналах:

Новые статьи добавлены на второй сайт, на который можно перейти через кнопку "Спектроскопия" в меню сайта!

Содержание:

Полупроводниковые осветительные приборы обладают множеством преимуществ и пользуются широкой популярностью среди широких масс населения. Среди них следует отметить сравнительно невысокий коэффициент пульсации светодиодных ламп, характеризующий степень безопасности того или иного источника освещения для человеческого глаза. Дело в том, что формирование зрения происходило только при солнечном свете, при отсутствии посторонних факторов.

По мере развития цивилизации, человечеству потребовалось дополнительное освещение для нормальной жизни и деятельности в темное время суток. В связи с этим . Следом за ними появились и современные осветительные приборы. Сравнительно недавно ученые обнаружили у них явление пульсации, отрицательно влияющее на организм. В результате, многие виды ламп были признаны недопустимыми для использования в детских учреждениях, и других помещениях с постоянным пребыванием людей.

Мерцание или пульсация светодиодных ламп

Эффект мерцания во время освещения создается практически всеми осветительными приборами. Пульсирующий не воспринимается напрямую человеческим глазом, поскольку частота пульсаций выше критической частоты слияния мельканий. Тем не менее, отрицательное воздействие присутствует, приводя к повышенной утомляемости. В случае усиления пульсации, возрастает глазное напряжение, наступает быстрая усталость, головные боли. В конечном итоге, человек уже не может сосредоточиться при выполнении сложной работы.

Максимальное мерцание создается обычными лампами накаливания. Поскольку мерцание полностью зависит от пульсаций источника питания, в светодиодных лампах эта проблема была решена путем использования драйверов, через которые к источнику света осуществляется подача постоянного электрического тока. Однако не все производители устанавливают качественные элементы, способные понизить уровень пульсации даже ниже допустимой нормы. Таким образом, конечный продукт имеет очень низкую стоимость, но и соответствующее неудовлетворительное качество.

В некоторых случают мерцание светодиодных ламп может появиться лишь через определенное время после их покупки. Это также свидетельствует о низком качестве товара. Наиболее выгодным вариантом считается приобретение дорогостоящих изделий, у которых на упаковке отражены технические характеристики, в том числе и коэффициент пульсации, являющийся важным параметром каждого источника освещения.

Что такое коэффициент пульсации

Основной характеристикой мерцания светового потока является коэффициент пульсации. Он представляет собой безразмерную величину, выраженную в процентах и показывающую степень колебания освещенности при временном изменении светового потока. За основу берется источник света, подключенный к переменному току. В формуле, приведенной на рисунке, Емакс и Емин соответствуют максимальному и минимальному значению освещенности за время ее колебания, Еср является средним значением освещенности за этот же промежуток времени.

Как показали исследования, даже при 10% коэффициенте пульсации возникает стробоскопический эффект, являющийся оптическим обманом зрения, появляющимся в результате искаженного восприятия предметов, находящихся в движении. В соответствии с нормами Российской Федерации, допустимая величина коэффициента пульсации установлена в размере 5-20% в зависимости от условий, в которых осуществляется зрительная работа.

В местах где чаще всего находятся люди, коэффициент пульсации не должен превышать:

• Помещения, где установлены компьютеры - 5%.
• Детские дошкольные учреждения - 10%.
• Учреждения общего, начального, среднего и высшего специального образования - 10%.

Кроме того, 10% норма устанавливается для помещений, где может появиться стробоскопический эффект и в помещениях, предназначенных для выполнения высокоточных работ.

Коэффициент пульсации не ограничивается в складских помещениях и производственных цехах, в которых люди пребывают лишь периодически и где отсутствует вероятность появления стробоскопического эффекта. Последний фактор может привести к возникновению опасной ситуации, когда вращение детали и частота мерцаний света будут совпадать. В этом случае деталь будет визуально казаться находящейся в неподвижном состоянии, из-за чего возрастает риск производственного травматизма.

Данные нормы были введены сравнительно недавно, но лишь в последнее время их соблюдение стало активно контролироваться. Практически все рабочие места на большинстве предприятий, учреждений и учебных заведений перестали отвечать санитарным нормам. Поэтому все мероприятия по результатам проверок направлены на улучшение качества .

Проверка уровня пульсации светодиодных ламп

Уровень пульсации определяется коэффициентом, который рассматривался ранее. При условии подключения светодиодных ламп к переменному току, в зависимости от схемы питания, коэффициент пульсации может составлять 1-30%, то есть охватывается весь возможный диапазон.

Для того чтобы определить этот коэффициент, необходимо произвести специальные измерения. При этом следует учитывать несколько факторов. Во-первых, все измерения должны проводиться только при переменном токе, поскольку постоянный ток дает нулевой коэффициент и мерцание полностью отсутствует. Во-вторых, не следует пытаться измерять пульсацию с помощью подручных средств, например, фотокамерой. Они лишь констатируют сам факт мерцания, а не его величину.

Поэтому для проведения измерений существуют специальные приборы с функцией преобразования излучения. Можно воспользоваться многоканальным радиометром «Аргус», пульсометрами-люксметрами «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ/08» и другими аналогичными устройствами. Все они могут подключаться к компьютерам для проведения дополнительных вычислений с помощью специальных программ.

На качество света светодиодной лампы влияют пять основных параметров. Рассмотрим подробно каждый из них.

⇡ Световой поток.

Измеряется в люменах (лм, lm). Это общее количество света, которое даёт лампа. Чем больше люмен, тем ярче лампа. 60-ваттная лампа накаливания даёт приблизительно 580 лм, 40-ваттная 350 лм, 75-ваттная - 800 лм, 100-ваттная - 1250 лм. В стандартах и на многих сайтах вы увидите более высокие значения. Я привожу данные для ламп, продающихся в обычных в магазинах и работающих от бытовой 220-В сети (а не 230, полагающиеся по стандарту).

⇡ Коэффициент пульсации света.

Естественные источники света (солнце, огонь свечи) светят равномерно, однако многие электрические источники света (лампы, экраны мониторов) дают не равномерный свет, а пульсирующий, при этом частота и степень пульсации могут быть весьма разными.

При частоте 50 Гц пульсация света более 40% воспринимается визуально как стробоскопический эффект (пульсацию видно при резком переводе взгляда или повороте головы). Такую пульсацию легко распознать с помощью карандашного теста : берём обычный длинный карандаш за кончик и начинаем быстро-быстро крутить им по полукругу туда и обратно. Если отдельных контуров карандаша не видно — мерцания нет, если же видно "несколько карандашей" — свет мерцает.

Видимая пульсация света вызывает ощущения дискомфорта, усталости и даже недомогания. Кроме того, современные медицинские исследования показывают, что органы зрения и мозг способны воспринимать невидимую пульсацию света с частотой до 300 Гц. При высокой частоте мерцания свет не оказывает визуального воздействия, но способен влиять на гормональный фон, который в свою очередь воздействует на эмоции человека, его работоспособность, суточные ритмы, а также многие другие сферы жизнедеятельности.

Свет с частотой пульсации выше 300 Гц не имеет заметного влияния на организм человека, так как пульсации на таких частотах просто не воспринимаются сетчаткой глаза.

В СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» указывается, что коэффициент пульсаций освещённости рабочей поверхности рабочего места не должны превышать 10—20 % (в зависимости от степени напряжённости работы), при этом нормируются только те пульсации, частота которых ниже 300 Гц. В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» указывается, что коэффициент пульсаций освещения при работе на ПЭВМ не должен превышать 5 %.

По ГОСТ 54945-2012 коэффициент пульсации определяется по формуле:

За секунду производится тысяча измерений яркости. Из максимального полученного значения вычитается минимальное, и результат делится на два средних значения (суммы всех значений, разделённой на их количество), получившийся результат умножается на 100.

Когда пульсации света нет, все измеренные значения одинаковы и коэффициент пульсации равен нулю.

В современных системах, где яркостью управляет ШИМ, импульс света может быть гораздо короче паузы, и тогда коэффициент пульсации может принимать значения больше 100%.

Например, когда импульс света в 10 раз короче паузы между импульсами, а яркость в импульсе составляет 100 лм, среднее значение будет 10 лм и по формуле ((100-0)/(10*2))*100 коэффициент пульсации составит 500%.

Пульсация с коэффициентом более 100 встречается в плохих светодиодных лампах и плохих мониторах. Большинство же хороших светодиодных ламп имеют коэффициент пульсации света менее 5 %.

Обычные лампы накаливания имеют коэффициент пульсации света от 8 до 32 % в зависимости от мощности (точнее, от толщины и инерционности спирали), поэтому ничего страшного в светодиодных лампах, имеющих пульсацию света до 40 % нет, а вот лампы с пульсацией более 40 % покупать и использовать не следует ни в коем случае.

Ещё один способ проверить наличие пульсации света — посмотреть на свет через камеру смартфона. Как правило, при пульсации света более 5% по экрану будут идти полосы, причём чем они контрастней, тем пульсация сильней. Недостаток этого способа в том, что полосы будут видны и при безвредной пульсации 5—40 %.

Индекс цветопередачи (Ra, CRI).

Спектр света светодиодной лампы отличается от спектра солнечного света и света обычной лампы накаливания. Хоть свет и выглядит белым, некоторых цветовых компонентов в нём больше, а некоторых меньше. Индекс цветопередачи показывает, насколько равномерен уровень разных цветовых компонентов в свете. При низком Ra хуже видны оттенки. Такой свет визуально неприятен, причём понять, что в нём не так, очень сложно. У ламп накаливания и солнца Ra=100, у хороших светодиодных ламп он больше 80, у очень хороших больше 90. Лампы с Ra ниже 80 в жилых помещениях лучше не использовать.

Индекс Ra учитывает только восемь цветов, и розового цвета, влияющего на восприятие оттенков человеческой кожи, среди них нет. Иногда можно встретить указание индекса R9 — это как раз розовый цвет. Считается, что R9 у хороших ламп должен быть больше ноля, у очень хороших — больше 50.

Недавно появились ещё две новые системы определения качества цвета в освещении. Это CQS (на основе 15 цветов) и TM30 (на основе 99 цветов). Пока ни одной серийной лампы, на упаковке которой указан какой-либо из этих новых индексов я не встречал, но при тестировании ламп на lamptest.ru я указываю все три индекса.

Цветовая температура (измеряется в кельвинах, K).

Светодиодные лампы выпускаются с разной цветовой температурой света: 2700 К — тёплый свет, как у ламп накаливания, 3000 К — чуть более белый комфортный свет, 4000 К — белый свет, 6500 К — холодный белый свет.

Учёные утверждают, что белый и холодный белый свет повышают работоспособность, а тёплый свет способствует релаксации. Для того чтобы человек полноценно отдыхал, придя с работы и лучше засыпал, рекомендуется использовать дома тёплое освещение. На мой взгляд, для дома больше подходят лампы с цветовой температурой 2700—3000 К. К тому же у светодиодных ламп с тёплым светом спектр более ровный, а у "холодных" ламп на спектре есть резкий пик синего цвета, который, по мнению некоторых учёных, вреден для глаз.

Угол освещения.

Обычные лампы накаливания светят во все стороны, галогенные споты дают узкий пучок света. Со светодиодными лампами всё сложнее.

Многие светодиодные лампы, заменяющие обычные лампы накаливания, имеют колпак в форме полусферы такого же диаметра, как корпус. Такие лампы практически не светят назад, и, если они направлены вниз, потолок будет оставаться тёмным, что может быть некомфортно. К счастью, в последнее время появилось много ламп, прозрачный колпак которых больше корпуса, и за счёт этого лампа немного светит и назад.

Лампы на светодиодных нитях (filament) или прозрачных дисках (Crystal Ceramic MCOB) имеют такой же большой угол освещения, как обычные лампы накаливания.

Большинство светодиодных спотов (ламп для подвесных потолков с цоколями GU10 и GU5.3) светят рассеянным светом с углом около 100 градусов и ослепляют из-за слишком широкого угла (галогенные софиты дают узкий луч света с углом освещения около 30 градусов).

Только некоторые светодиодные споты имеют такой же узкий угол освещения, как у галогенных ламп. Такие лампы легко распознать по наличию линз перед светодиодами.

Помимо основных параметров, влияющих на качество света, важно обращать внимание и на некоторые другие параметры светодиодных ламп.

Рабочее напряжение.

Большинство светодиодных ламп рассчитаны на сетевое напряжение 230 В, лампы с цоколями GU5.3 и G4 выпускаются также на 12 вольт. Светодиодные лампы работают в широком диапазоне напряжений. Обычно производители точно указывают диапазон (например, 90-265 В), но даже те лампы, на упаковке которых написано 230, 220 или 220-240 В, могут нормально работать на сильно пониженных напряжениях, не снижая яркость.

Все 12-вольтовые лампы могут работать как на переменном, так и на постоянном напряжении. Использование источника стабилизированного постоянного напряжения позволяет полностью исключить пульсацию света даже у тех 12-вольтовых ламп, которые мерцают при питании переменным напряжением.

Потребляемая мощность.

Светодиодные лампы весьма экономичны. Обычно мощность ламп лежит в диапазоне 1,5-15 Вт. Яркость светодиодных ламп нельзя оценивать по мощности: чем современней лампа, тем ярче она светит при той же мощности. Эффективность светодиодных ламп, имеющихся в продаже, составляет от 40 до 125 лм/Вт, поэтому яркость лампы с одинаковой мощностью может различаться втрое.

Поддержка работы с выключателем, имеющим индикатор.

Многие светодиодные лампы не могут работать с выключателями, имеющими индикатор. Они вспыхивают или слабо горят, когда выключатель выключен. Это происходит из-за того, что слабый ток постоянно течёт через лампу. Выходов из этой ситуации два: или использовать лампы, корректно работающие с такими выключателями, или отключать индикатор внутри выключателя.

Поддержка диммирования.

Большинство светодиодных ламп не может работать с регуляторами яркости (диммерами), но существуют специальные диммируемые светодиодные лампы (они дороже обычных). В отличие от ламп накаливания, при снижении яркости светодиодная лампа не меняет цвет освещения (у обычной лампы он желтеет). Многие диммируемые светодиодные лампы диммируются не до нуля, а лишь до 15-20% полной яркости. Уровень минимума диммирования зависит не только от лампы, но и от модели диммера. Как правило, те диммеры, которые специально предназначены для светодиодных ламп, позволяют установить более низкую минимальную яркость.

Некоторые светодиодные лампы при работе с диммером издают гудящий звук, громкость которого также может зависеть от модели диммера.

Эквивалент мощности.

Большинство производителей указывает на упаковке ламп эквивалент мощности лампы накаливания, то есть какой лампе накаливания соответствует по яркости лампа. В Европе наметилась правильная тенденция к отказу от указания эквивалента — покупателей приучают выбирать лампы по яркости в люменах. На большинстве светодиодных ламп в европейских магазинах теперь крупно указывается световой поток и не указывается эквивалент мощности.

Коэффициент мощности (Power Factor).

Большинство светодиодных ламп потребляет ток неравномерно в течение периода синусоиды питающего напряжения. Для бытового использования это не имеет большого значения, так как все бытовые счётчики учитывают только активную мощность, которая и указывается в характеристиках ламп. Значение PF у светодиодных ламп может быть от 0,2 до 1.

Габаритные размеры.

При выборе ламп не стоит забывать о габаритных размерах, которые у светодиодных ламп иногда бывают гораздо больше, чем у соответствующих ламп накаливания. Лампа может просто не поместиться в светильник или будет некрасиво торчать из плафона.

Срок службы.

Производители указывают для светодиодных ламп срок службы от 10 000 до 50 000 часов. Важно понимать, что все эти сроки рассчитываются теоретически и проверить это на практике невозможно — лампы производятся не так давно, а 50 000 часов — это почти шесть лет непрерывной работы.

Гарантийный срок.

Производители дают гарантию на лампы на срок от 1 года до 5 лет. Рекомендую всегда фотографировать смартфоном чеки, когда вы покупаете лампы. Чек потеряется или выцветет, а фотография останется, и по ней можно будет восстановить чек и обменять лампу. Любой магазин, продающий лампы, обязан обменивать их по гарантии, если же магазин пропал, смело обращайтесь к производителю. Гарантия на лампы работает!

Надёжность ламп.

К сожалению, далеко не все светодиодные лампы работают те десятки тысяч часов, которые обещает производитель. Из 14 светодиодных ламп, установленных в моей квартире, за три года вышли из строя 4, и только одна из них — после окончания гарантийного срока. Ещё раз повторю — меняйте лампы по гарантии, если они сломались.

Дата изготовления лампы.

Нет, лампы не портятся от долгого хранения, но технологии очень быстро развиваются, и лампы, которые были выпущены два года назад, скорее всего, окажутся хуже тех, которые произведены совсем недавно. Обращайте внимание на дату выпуска (если она указана) при покупке ламп. Не советую покупать лампы, которые были произведены более чем год назад.

На чём экономят производители

В продаже можно встретить почти одинаковые лампы по цене, различающейся в несколько раз. Так на чём же экономят производители и можно ли покупать дешёвые лампы?

Светодиоды и люминофор.

В дешёвых лампах часто используются светодиоды с низким индексом цветопередачи. К счастью, ламп с Ra меньше 70 в продаже уже почти не осталось, но с Ra 72-75 их продаётся множество, хотя считается, что для бытового освещения Ra должен быть не менее 80.

Электроника.

В дешёвых лампах вместо полноценной платы драйвера часто используется простейшая схема из диодного моста и двух конденсаторов. Такие лампы почти всегда имеют недопустимую пульсацию света и слабо светятся при подключении через выключатель, имеющий индикатор. Недобросовестные производители используют дешёвые конденсаторы, которые редко работают больше 2-3 лет.

Охлаждение.

В дешёвых лампах используются самые примитивные теплоотводы. Светодиоды и элементы электронной схемы могут перегреваться, и лампа выйдет из строя гораздо раньше.

Как производители обманывают покупателей

Многие производители указывают на упаковках ламп завышенные параметры. Можно встретить лампы, на которых написано "Эквивалент лампы накаливания 60 Вт", а светят они лишь как 25-ваттные лампы накаливания. Ниже приведен неполный список ухищрений производителей.

Завышенный эквивалент.

Производитель указывает эквивалент лампы накаливания гораздо выше реального. Иногда уличить производителя можно, даже не вскрывая упаковку лампы. Мне встречались лампы, на которых был указан эквивалент 60 Вт, а мелкими буквами световой поток 340 лм, соответствующий мощности 40 Вт.

Завышенный световой поток.

По ГОСТ Р 54815-2011 измеренный начальный световой поток светодиодной лампы должен быть не менее 90% номинального светового потока. Многие производители считают, что раз в ГОСТе написано 90%, можно смело делать лампы со световым потоком 540 лм и писать 600 лм, а другие на ГОСТ просто плюют и "приписывают" до 40% светового потока. Некоторые вообще не указывают световой поток на лампах.

Завышенная мощность.

Как правило, когда производитель указывает завышенные значения светового потока и эквивалента, мощность тоже завышается. На полке магазина могут рядом лежать две очень похожие лампы разных производителей, на одной из которых указана мощность 6 Вт, а на другой 8 Вт, при этом фактически может оказаться, что первая лампа имеет большую мощность и ярче светит.

Завышенный срок службы.

Существуют производители, которые указывают срок службы ламп 50 000 часов, при этом в их драйверах стоят конденсаторы, которые вряд ли проработают больше 5 000 часов.

Завышенный индекс цветопередачи.

Некоторые производители вообще не указывают в характеристиках ламп индекс цветопередачи, некоторые пишут "не менее 80", а по факту может быть лишь чуть выше 70.

Некорректное указание цветовой температуры.

Один очень крупный и известный производитель на всех своих лампах с тёплым светом всегда пишет 2700 К, а по факту цветовая температура их света составляет около 3000 К.

Пульсация света.

Некоторые производители до сих пор выпускают лампы с высоким уровнем пульсации света. На таких лампах никогда ничего не пишут про пульсацию. Использование таких ламп может быть вредно для здоровья, и они вообще не должны выпускаться и продаваться.

Как выбрать хорошие лампы

Выбор светодиодных ламп — задача непростая. Даже у самых именитых производителей, таких как OSRAM, встречаются лампы с недопустимо высокой пульсацией. У некоторых производителей часть ламп хорошие, а часть не очень. Для того чтобы точно знать, какие лампы хорошие, а какие нет, создан проект по независимому тестированию светодиодных ламп . Сейчас протестировано уже более 800 моделей ламп 70 брендов, и работа продолжается. Поэтому самый простой вариант выбора — найдите интересующую вас лампу на lamptest и посмотрите на её измеренные параметры:

• коэффициент пульсации не должен превышать 40% (а лучше, чтобы он был менее 10%);
• индекс цветопередачи должен быть не менее 80 (для хозяйственных помещений можно от 70);
• световой поток должен быть не меньше, чем у той лампы накаливания, которую вы хотите заменить светодиодной;
• если у вас установлен выключатель с индикатором, убедитесь, что лампа может с ним корректно работать;
• если у вас установлен регулятор яркости, убедитесь, что лампа поддерживает диммирование;
• если вы выбираете лампы-споты, обратите внимание на угол освещения. Лампы с углом более 50° будут ослеплять при установке в потолке большого помещения.

Если интересующей вас лампы пока нет на сайте lamptest.ru , рекомендую руководствоваться следующими критериями выбора:

• если на упаковке указано "без пульсации", с большой вероятностью пульсация света лампы будет менее 5%. Если это не указано и есть возможность включить лампу, посмотрите на её свет через камеру мобильного телефона. По экрану не должны идти полосы. Попробуйте покрутить карандашом или другим длинным предметом перед лампой. Если контуры карандаша размыты — пульсаций нет, если вы видите "несколько карандашей" — есть видимая пульсация и такую лампу покупать не стоит.
• Посмотрите, как выглядит кожа руки под светом лампы. Если цвет сероватый — у лампы низкий индекс цветопередачи и её лучше не покупать.
• Сравните яркость света лампы с яркостью света лампы накаливания или другой лампы, яркость которой вам известна. Приблизительное сравнение можно сделать с помощью датчика света большинства смартфонов на Android. Установите любое приложение-люксметр (например, Sensors Multitool и там выберите "light"). Датчики всех смартфонов не откалиброваны, поэтому значения у всех смартфонов будут совершенно разными, но для сравнения это не важно. Заранее возьмите дома матовую лампу такой же формы, как вы хотите купить, запустите приложение и прислоните смартфон датчиком к лампе (датчик находится над экраном слева или справа, подносите его к верхушке обычных ламп и к центру бока ламп-«свечек»). Запишите получившееся значение. В магазине включите лампу, подождите хотя бы минуту (при прогреве светодиодные лампы теряют до 12% яркости), запустите приложение и прислоните датчик к лампе. Сравните значение с измеренным дома. Теперь вы почти точно будете знать, ярче измеряемая лампа, чем та, которая была измерена дома, или тусклее.
• Обратите внимание на дату производства лампы (у большинства ламп она указана на корпусе). Если лампа выпущена более чем год назад, лучше её не покупать — прогресс идёт очень быстро и современные лампы лучше тех, которые выпускались раньше.
• Обратите внимание на гарантийный срок. Если гарантия большая (3—5 лет), вероятность выхода лампы из строя гораздо меньше.
• После покупки сфотографируйте чек. Если лампа выйдет из строя, эта фотография поможет вам поменять её по гарантии, если обычный чек потеряется или выцветет.

Заключение

Светодиодные лампы становятся всё лучше и лучше. Уже сейчас они способны полноценно заменить дома лампы накаливания, галогенные лампы и компактные люминесцентные (энергосберегающие) лампы. Теперь вы знаете всё об особенностях светодиодных ламп и сможете выбрать лампы, которые будут служить вам долгие годы и обеспечат комфортное освещение.