Какое оптимальное значение коэффициента пульсации в офисе
Свет – важная составляющая комфортной жизни человека.
Научно доказано, что любое отклонение от норм освещённости чревато опасными последствиями: слишком яркий свет вызывает стресс и раздражение, тусклый вредит зрению и угнетает психику.
Какие существуют нормы, как и чем измеряется освещенность, как создать качественный свет в помещении — на эти и другие вопросы мы ответим в этой статье.
Разбираемся в теории освещённости
Пристальному изучению, на соответствие принятым стандартам, подвергаются: нормы освещенности рабочего места, коэффициент пульсации, индекс цветопередачи.
Разбираемся в теории освещённости
Освещённость измеряется в люксах (Лк). Единица измерения светового потока — люмен (Лм). Один люкс — это освещённость, при которой на поверхность площадью один квадратный метр падает световой поток равный одному люмену.
В РФ существуют строительные нормы и правила (СНиП; СанПин; ГОСТ), регламентирующие минимальный уровень освещённости в помещении.
Количество необходимого света определяется по роду выполняемых работ и функционального назначения помещения. В светотехническом проектировании комбинируется общее и местное освещение, рассеянное и акцентированное, также учитывается естественный свет.
| Тип помещения | Норма освещенности согласно СНиП, Лк |
|---|---|
| Ванные комнаты, санузлы, душевые | 50 |
| Биллиардная | 300 |
| Тренажерный зал | 150 |
| Сауна, бассейн, раздевалка | 100 |
| Гардеробная | 75 |
| Подсобные | 300 |
| Квартирные коридоры и холлы | 50 |
| Кабинет, библиотека | 300 |
| Детские | 200 |
| Кухни | 150 |
| Жилые комнаты | 150 |
| Вестибюли | 30 |
Помимо российских норм, можно руководствоваться и европейскими нормативами. Так освещённость рабочих мест обуславливает стандарт Евросоюза — EN 12464.
Стоит отметить, что европейцы предусматривают более интенсивный свет в офисах.
Приведём для сравнения нормы, принятые в РФ, и международные. Как видим, разница существенная
| Тип помещения | Освещенность(лк) по Российским нормам (СНиП 23-05-95) | Освещенность (лк) по Международным нормам (МКО) |
|---|---|---|
| Офисы общего назначения с использованием компьютеров | 200-300 | 500 |
| Офисы большой площади со свободной планировкой | 400 | 750 |
| Офисы с чертежными работами | 500 | 1000 |
| Конференц — залы | 200 | 300 |
| Лестницы, экскалаторы | 50 — 100 | 150 |
| Коридоры, холлы | 50 — 75 | 100 |
| Архивы | 75 | 200 |
| Кладовые | 50 | 100 |
Приборы-помощники
Измеряют освещённость люксметром. Принцип работы прибора следующий: фотоэлемент улавливает световой поток и преобразует его в электрическую энергию. Эти показания высвечиваются на экране.
Наиболее популярные модели люксметров: Radex Lupin, Эколайт, ТКА. Приборы могут отличаться чувствительностью, качеством фотоэлементов, дополнительными возможностями (измерение яркости, возможность переноса данных на компьютер).
Температура света
Цвeтoвaя тeмпepaтypa измepяeтcя в гpaдycaх пo шкaлe Keльвинa (K).
Температура света влияет на психологическое состояние человека, создаёт определённую атмосферу в помещении, активизирует работу организма или, напротив, расслабляет.
Пo eвpoпeйcким нopмaм вce иcтoчники cвeтa пo цвeтнocти paздeлeны нa тpи гpyппы:
| Цвeтoвaя тeмпepaтypa (K) | Oттeнoк | Пpимeнeниe |
|---|---|---|
| Tц = нижe 3500 K | Тeплый бeлый | Уютнaя вeчepняя aтмocфepa в cпaльнe, гocтинoй. Ocвeщeниe oбeдeннoгo cтoлa. Topшepы, бpa, пpикpoвaтныe cвeтильники. |
| Tц = 3500-5300 K | Нeйтpaльный бeлый или днeвнoй | Koмфopтный дневной cвeт для жилых кoмнaт, кyхни, paбoчих мecт oфиcoв, yгoлкoв для чтeния. Пoдхoдит для пoтoлoчных и пoдвecных cвeтильникoв. |
| Tц = вышe 5300 K | Хoлoдный бeлый | Taкyю цвeтoвyю тeмпepaтypy редко иcпoльзyют в дoмe. Чaщe пpимeняют в ювeлиpных мaгaзинaх, мyзeях, производственных помещениях. |
! Необходимо знать, что при освещённости в диапазоне 50 — 500 Лк предпочтительнее использовать «тёплые» источники света (2700К — 3500 К); свыше 500 Лк — «нейтральные» и «холодные» (3500 К — 4200 К).
Индекс цветопередачи
Ещё один важный критерий, характеризующий качественное освещение — индекс цветопередачи (или Ra). Простыми словами, он показывает, насколько корректно человек воспринимает цвета при искусственном освещении. За «эталонное» значение принимается восприятие при работе обычных ламп накаливания (максимум принят за 100 Ra), и чем больше цветопередача лампы стремится к этим 100 %, тем более высоким считается её индекс.
Понятно, что в офисах предприятий, которые выдают яркую «картинку» (полиграфия, издательство, дизайн и т.п.) он должен быть максимально возможным. В России даже предусмотрена градация: индекс 90 Ra – считается отличным, разбег 80-70 Ra – очень хорошим и хорошим, 60-40 Ra удовлетворительным и приемлемым, всё, что ниже 40 Ra – плохо. Для условий среднестатистического офиса идеальный показатель – 80 Ra.
Не последнюю роль для хорошего самочувствия работников играет и коэффициент пульсации. Все мы знаем, что световой поток, идущий от лампочек не непрерывен, он пульсирует с определённой частотой. И это мерцание не лучшим образом сказывается на зрении и общем самочувствии человека.
Для помещений, где обычно высокая степень зрительной концентрации (например в офисе) этот показатель не должен превышать 5 %.
Однако учитываются только пульсации, частотой до 300 Гц, всё что выше – просто не воспринимается глазом человека, а значит, практически не влияет на его восприятие и самочувствие.
Общие рекомендации
Понятно, что приведённые нормы условны. Они не являются догмой, поскольку в каждом конкретном случае существенное влияние на освещённость в помещениях оказывает целый комплекс факторов. Имеет значение количество окон, сторона здания (северная, южная или угловая часть), высота потолков. Должна учитываться степень и длительность естественной инсоляции в данном регионе. Ведь иногда приходится даже в дневное время предусматривать мощное (и одновременно экономное) освещение.
Разнится и специфика работ. Так, например, важно подбирать правильный свет для дизайнерских (издательских) контор, где уделяется пристальное внимание компоновке цветов в проектах. При неправильном основном освещении дизайнер так же некорректно будет трактовать и цветовую палитру в компьютерной программе. Ведь не секрет, что «холодные» люминесцентные лампы существенно искажают восприятие цвета окружающих предметов, сильно тяготея к сине-серым оттенкам.
Возле рабочего места должен быть предусмотрен отдельный светильник. Благодаря этому удастся избежать появления теней, которые человек будет сам себе создавать.
Цвет напольного покрытия и стен в помещении также влияет на степень освещенности, так светлое матированное покрытие стен способствует рассеиванию света ламп (или солнца). А матовое тёмное – поглощает лучи.
Необходимо принимать во внимание и средний возраст, чем старше человек, тем более интенсивное освещение ему нужно. Для людей с ослабленным зрением также не лишне предусмотреть отдельную лампу.
Если вы хотите создать здоровый микроклимат во всех помещениях, советуем пригласить специалистов. Они произведут замеры приборами, рассчитают нормы под габариты конкретных помещений и создадут проект светотехнических работ.
Подпишитесь и узнавайте первыми о новостях и акциях Отправляя запрос, Вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Нормы освещённости в помещении
Освещение каждого участка вашего дома или офиса должно быть оптимальным. Любое отклонение чревато опасными последствиями: слишком яркий свет вызывает стресс и раздражение, тусклый вредит зрению и угнетает психику.
Освещение каждого участка вашего дома или офиса должно быть оптимальным. Любое отклонение чревато опасными последствиями: слишком яркий свет вызывает стресс и раздражение, тусклый вредит зрению и угнетает психику.
Какие существуют нормы, как и чем измеряется освещенность, как создать качественный свет в помещении — на эти и другие вопросы мы ответим в нашем материале.
Разбираемся в теории освещённости
Любой источник света испускает определённый поток световой энергии, попадающий на поверхность. Интересующая нас освещённость измеряется в люксах (лк). Единица измерения светового потока — люмен (лм). Один люкс — это освещённость, при которой на поверхность площадью один квадратный метр падает световой поток равный одному люмену.
Освещённость бывает горизонтальная, вертикальная, цилиндрическая и др.
Чаще всего в оценках применяется горизонтальная освещённость, а цилиндрическая в большей мере относится к качественным показателям системы освещения. Цилиндрическая освещённость характеризует качество отображения объёмных предметов сложной формы и фактурной поверхности. Горизонтальная же является основным количественным показателем осветительной установки, который можно рассчитать на стадии проектирования и произвести замер освещённости в существующем помещении с помощью приборов.
Нормы и правила освещённости
Существуют строительные нормы и правила, регламентирующие минимальный уровень освещённости в помещении. Количество необходимого света определяется по роду выполняемых работ и функционального назначения помещения. В светотехническом проектировании комбинируется общее и местное освещение, рассеянное и акцентированное, также учитывается естественный свет.
| Вид помещения | Освещённость, лк | Максимальное значение коэффициента пульсации, % |
| Медицинские кабинеты | 500 | 10 |
| Группы детского сада | 300 | 10 |
| Жилые комнаты | 300 | 20 |
| Помещения для приготовления пищи | 300 | 25 |
| Ванные | 200 | — |
| Туалеты | 200 | — |
| Вестибюли | 200 | — |
| Лестницы | 100 | — |
| Торговые залы | 300 | 15 |
| Школьные классы | 400 | 15 |
Необходимо знать, что при освещённости от 50 лк до 500 лк предпочтительнее использовать «тёплые» источники света (цветовая температура (Тцв): 2700К — 3500 К); свыше 500 лк — «нейтральные» и «холодные» (Тцв: 3500 К — 4200 К). Типы источников света выбирают в соответствии с дизайном интерьера, назначением помещений и субъективными предпочтениями.
Приборы-помощники
Измеряют освещённость люксметром. Принцип работы прибора следующий: фотоэлемент улавливает световой поток и преобразует его в электрическую энергию. Эти показания высвечиваются на экране.
Наиболее популярные модели люксметров: Radex Lupin, Эколайт, ТКА. Приборы могут отличаться чувствительностью, качеством фотоэлементов, дополнительными возможностями (измерение яркости, возможность переноса данных на компьютер).
Подписывайтесь на наш блог и получайте полезную информацию по всем вопросам, связанным со светом!
Мы пишем о световом дизайне и светильниках. Знакомим вас с дизайнерами и их творчеством.
Рассказываем о новинках и помогаем сделать правильный выбор.. Следите за нашими соцсетями, чтобы быть в курсе новинок и тенденций в световом дизайне.
Соблюдение нормативов по пульсациям освещенности — одно из основных условий качества светодиодного освещения
Статья посвящена такому важному параметру искусственного освещения, как коэффициент пульсации светового потока. Приводятся наиболее важные нормативные акты, регламентирующие этот параметр. Рассмотрены уровни пульсаций, производимых различными источниками света. Проведен анализ схемотехники типовых встроенных источников питания светодиодов в плане влияния на коэффициент пульсации.
Давно прошло то время, когда разнообразие источников света ограничивалось лампой накаливания. Сегодня на прилавках магазинов появились и другие, более совершенные источники света — люминесцентные и светодиодные, с различными электрическими и светотехническими параметрами. На упаковках таких ламп обычно большим шрифтом указаны потребляемая мощность и световой поток. Про уровень пульсаций светового потока, производимого лампой, изготовители обычно умалчивают. Давайте разберемся, так ли уж важен для нас коэффициент пульсации освещенности?
Требования и нормативы
В России в настоящее время применяются следующие нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций освещенности:
- СП 52.13330.2016 «СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение» [1]. Коэффициент пульсаций освещенности в зависимости от характеристики зрительной работы указан в таблице 1. Он учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Пульсация освещенности свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.
- СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» [2]. Пункт 6.14. ограничивает коэффициент пульсации пятью процентами.
Характеристика зрительной работы
Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм
Относительная продолжительность зрительной работы при направлении зрения на рабочую поверхность, %
Коэффициент пульсации
освещенности КП, %, не более
Различение объектов
при фиксированной
и нефиксированной
линии зрения
очень высокой точности
Коэффициент пульсации освещенности
Коэффициент пульсации освещенности (КП) — важнейшая характеристика источника света, критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в осветительной установке в результате изменения во времени светового потока при питании от сети переменного тока (рис. 1).
Рис. 1. Методика определения коэффициента пульсации освещенности
КП определяется по формуле:
где Емакс — максимальное значение освещенности за период ее колебания (промежуток времени), Емин — минимальное значение освещенности за период ее колебания, Еср — среднее значение освещенности за тот же период.
Нормирование этого показателя потребовалось в свое время в связи с повсеместным введением в эксплуатацию разрядных источников света, так как при питании током промышленной частоты (50 Гц) их световой поток пульсирует с частотой 100 Гц.
Если сетчатка глаза освещается импульсами света, то мелькания перестают восприниматься при некоторой их частоте — так называемой критической частоте слияния мельканий [3]. Мозг не успевает полностью обработать зрительную информацию, изменяющуюся с частотой свыше нескольких десятков герц. На этом свойстве зрения основывается принцип показа видеоизображений, где кадры меняются с частотой от 25 Гц и выше, а зритель воспринимает увиденное как единую картину, плавно изменяющуюся со временем.
Однако отрицательное влияние световых колебаний на организм человека установлено в многочисленных исследованиях российских и международных экспертов и ученых.
Влияние световой пульсации на организм человека
Еще в 60-х годах ХХ в. проводились исследования по обнаружению влияния пульсации света на электрическую активность мозга человека [4]. Авторы предположили, что отрицательное действие на человека однофазно включенных люминесцентных ламп с использованием электромагнитного балласта может быть обусловлено изменением основной ритмической активности нейронов. В ходе исследования у группы испытуемых во время просмотра светового экрана снимали показания электрической активности мозга. Снятые электроэнцефалограммы были разложены на спектр. При отсутствии пульсации света преобладающими частотами были 9–10 и 15–20 Гц. Это так называемые альфа- и тэта-ритмы, свойственные человеческому мозгу в нормальном состоянии. Частоты выше 120 Гц в таком спектре представлены слабо (рис. 2). Когда же испытуемым были показаны пульсации на световом экране, спектр изменялся следующим образом: альфа-ритм значительно подавлялся, амплитуды присущих ему частот снижались, зато появлялся пик на частоте, равной частоте наблюдаемых световых пульсаций: проявлялся навязываемый ритм.
Рис. 2. Фрагмент записи одного из опытов:
а) спектр ЭЭГ в темноте (фон);
б) спектр ЭЭГ при освещении светом, мелькающим с частотой 120 Гц.
1 — ЭЭГ затылочной области мозга,
2 — частотный спектр ЭЭГ, выдаваемый анализатором Уолтера
Результаты проведенных экспериментов показали следующее:
- Мозг человека воспринимает пульсации света, не ощущаемые визуально (как по частоте, так и по амплитуде).
- Пульсации света частотой выше 100 Гц начинают влиять на работу мозга уже при глубине 2–3%.
- Пульсации глубиной больше 20% дают тот же эффект, что и 100% пульсации.
- При уровне мерцаний больше 5–8% и при частотах 100 Гц и более нормальная работа мозга нарушается.
- Мозг не воспринимает пульсации света частотой выше 300 Гц.
- Мозг способен усваивать до четырех частот раздражающего воздействия одновременно. Отсюда и такие жесткие требования СанПиН к КП при работе на ПЭВМ. В таких помещениях на работу мозга, кроме пульсаций света, влияет еще и излучение монитора, которое также пульсирует. Работа [4] стала основополагающей при последующем создании различных нормативных документов.
В исследовании лаборатории промышленного освещения Научно-исследовательского института охраны труда (г. Иваново), проведенном под руководством Ильиной Е. И. и Частухиной Т. Н. [5], говорится, что неблагоприятное действие пульсации на организм человека возрастает с увеличением ее глубины. Появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Большинство исследователей отмечает отрицательное воздействие пульсации света на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15–30 мин.
Нельзя не упомянуть и о таком явлении, как стробоскопический эффект — кажущееся изменение или прекращение движения предмета, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой [3]. Он возникает тогда, когда частота мерцания светильника является кратной или совпадает с частотой движений деталей рабочего оборудования, из-за чего кажется, что те медленно двигаются в обратном направлении или не двигаются вообще. Например, неподвижными могут казаться вращающийся вал фрезерного станка, работающая циркулярная пила и др. По итогам расследования производственных несчастных случаев «виновным» зачастую оказывается именно стробоскопический эффект, который может возникнуть уже при коэффициенте пульсации в 10%.
Многие международные и российские исследования доказали, что пульсация освещения оказывает негативное воздействие также и на центральную нервную систему, причем в большей степени — непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки.
Величина пульсаций различных источников света
Светильники с лампами накаливания (ЛН), как правило, подключаются напрямую к сети переменного тока напряжением 230 В частотой 50 Гц. Частота изменения яркости свечения ЛН составляет 100 Гц. КП ЛН определяется инерционностью нити накаливания, т. е. тем, как быстро нить накаливания успевает нагреться и остыть за полупериод питающего напряжения. Таким образом, чем мощнее ЛН и, следовательно, чем толще ее нить, тем меньше КП. Измеренные прибором «ТКА-ПКМ» (08) величины КП освещенности в зависимости от мощности типовых ЛН приведены в таблице 2.
Мощность лампы, Вт
Освещенность, пульсация и яркость.
1. Пульсации освещенности и яркости. Формула расчета.
2. Влияние пульсаций света на здоровье человека.
3. Допустимые нормы на уровень пульсации освещенности и яркости.
4. Измерение пульсаций освещенности и яркости.
5. Пульсации ламп накаливания.
6. Пульсации люминесцентных (газоразрядных) ламп.
7. Пульсации светодиодных ламп и светильников.
8. Пульсация яркости мониторов.
- Таблица пульсаций по моделям мониторов, ноутбуков, планшетов, смартфонов, телевизоров.
9. Приборы для измерения коэффициента пульсации освещенности и яркости.
Что такое пульсации освещённости и яркости. Формула для расчёта пульсаций.
Коэффициент пульсаций освещённости характеризует колебания во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Коэффициент пульсаций освещённости определяется отношением амплитуды колебаний освещённости к их среднему значению и вычисляются по формуле:
где Емакс – максимальное значение освещённости за период её колебания, Емин – минимальное значение освещённости за период её колебания, Еср – среднее значение освещённости за тот же период.
В случае, когда анализируются пульсации от источников света, питающихся от сети переменного тока, т.е. форма пульсаций близка к синусоидальной, можно использовать упрощённую формулу для расчёта пульсаций:
В формуле (2) в качестве среднего берется среднеарифметическое значение. При использовании для расчёта пульсаций формулы (2), коэффициент пульсаций, очевидно, никогда не может превысить значение 100%. Если же при расчёте пульсаций в качестве среднего брать, например, среднеквадратичное значение, то, при наличии в измеряемом световом потоке коротких по времени, но больших по амплитуде пульсаций, рассчитанный по формуле (1) коэффициент пульсаций может значительно превысить 100%. Что, надо сказать, вполне допустимо. В недавно принятом новом ГОСТ Р 54945-2012 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности” приведена общая формула для расчета коэффициента пульсации освещенности:
Таким образом, расчёт пульсаций по формуле (2) допустим только для светового потока, колебания которого близки к гармоническим. При наличии в световом потоке значительной импульсной составляющей необходимо для расчёта коэффициента пульсаций применять формулу (3). В общем случае, формулу (2) для расчета коэффициента пульсации освещенности или яркости можно применять только при прямом подключении источника света к сети переменного тока или при использовании ЭМПРА. При использовании ЭПРА, электронных драйверов, регуляторов мощности (диммеров), а также при измерении коэффициента пульсации яркости мониторов, для расчета коэффициента пульсации следует применять формулу (3).
Влияние пульсаций на здоровье человека. Частота пульсаций. Частотный спектр пульсаций.
Широко распространено мнение, что человеческий глаз чувствует световые пульсации частота которых не превышает нескольких десятков Герц. На этом допущении построено воспроизведение видеоизображений в кино и телевидении – там частота смены кадров составляет 25 Гц, 50Гц и более, что воспринимается глазом человека как целостное во времени, плавно изменяющееся изображение. Дело в том, что мозг человека перестает успевать полноценно обрабатывать ту часть поступающей ему от органов зрения информации, которая изменяется с частотой выше нескольких десятков Герц.
Иными словами, если в воспринимаемой органами зрения человека информации присутствует пульсация освещённости или яркости, частотой ниже указанных, то она воздействует непосредственно на сетчатку глаза человека, затем поступает в зрительный тракт и уже через наружное коленчатое тело, зрительную радиацию, анализируется в первичной зрительной коре. В результате, мы можем описать условия получения зрительной информации: яркость и контраст изображения, цвета и оттенки, есть ли пульсации яркости или освещённости. Если же параметры изображения нас не устраивают, то мы пытаемся как-то приспособиться к их восприятию и, в конце концов, сознательно ограничиваем время визуального восприятия этой информации ввиду дискомфорта.
Однако медицинские исследования показали, что органы зрения и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения воспринимаемой зрительной информации вплоть до частоты 300Гц. Такие изменения в воспринимаемой органами зрения информации оказывают уже не визуальное воздействие. В этом случае, свет, попадающий в глаз, проделывает путь к супрахиазматическим клеткам и паравентрикулярным ядрам гипоталамуса, а также к шишковидной железе. И тогда свет управляет уже нашим гормональным фоном, который влияет на циркадные (суточные) ритмы, эмоциональную сферу, работоспособность и многие другие аспекты жизнедеятельности. Многие, наверное, уже сталкивались с таким не визуальным воздействием пульсаций искусственного освещения в виде ощущения необъяснимого чувства дискомфорта, усталости или недомогания во, вроде бы, хорошо и ярко освещённых помещениях или при работе с компьютером.
Самое опасное в не визуальном воздействии света – это то, что мы не чувствуем напрямую его влияния на наш организм и не можем принять меры для уменьшения опасных последствий такого воздействия на наше здоровье. Не визуальное воздействие света может приводить к расстройству биологических ритмов человека и к “циркадным стрессам”, которые, в свою очередь, могут приводить к развитию таких заболеваний, как депрессии, бессонница, патологии сердечно-сосудистой системы и рак. По-видимому, не визуальное воздействие света на организм человека, заметно более глубокое, чем визуальное, хотя, , оно ещё очень мало изучено.
Для светового потока, пульсация которого превышает частоту 300Гц, какого-либо заметного воздействия на организм человека выявлено не было, ввиду того, что на такие быстрые изменения интенсивности светового потока перестает уже реагировать сетчатка глаза человека.
Нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций искусственного освещения
ВСНиП 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 300Гц.
В ГОСТ 17677-82 “Светильники. Общие технические условия” приведены требования к рабочей частоте пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) светильников с люминесцентными лампами. Она должна быть не ниже 400Гц.
ВСанПиН 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%.
С 01.01.2013г. введен в действие новыйГОСТ Р 54945-2012“Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности”. В нем прямо указывается, что “коэффициент пульсации освещенности учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Частота пульсации свыше 300 Гц… ….не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность”. Также, вГОСТ Р 54945-2012сформулированы требования к условиям проведения измерения, и методика расчета коэффициента пульсации освещенности.Кроме того, в новом документе приведен перечень рекомендованных люксметров-пульсметров для проведения измерений пульсаций освещенности. Удовлетворить требованиям новогоГОСТ Р 54945-2012и войти в этот список смогли лишь несколько приборов, среди которых рекомендованы к применению люксметры-пульсметрыТКА-ПКМ модель 08,Аргус-07,Эколайт-01иЭколайт-02, так же рекомендуем Вам обратить внимание на люксметр-пульсметр и яркомерТКА-ПКМ модель 09.
Измерения коэффициента пульсаций искусственного освещения.
Производители современных качественных светильников стараются удовлетворить требованиям нормативных документов, устанавливающих допустимые нормы коэффициента пульсаций освещённости и яркости. Однако, на рынке присутствует большое количество некачественных, контрафактных и несертифицированных должным образом светильников, в которых коэффициент пульсаций яркости намного превышает установленные нормы.
Таким образом, мы видим, что качественный пульсметр должен иметь хорошо сформированную частотную характеристику, чтобы обеспечить измерение коэффициента пульсации светового потока любых сигналов с частотами до 300 Гц и, одновременно, не реагировать на пульсации светового потока, частотой выше 300Гц, на которых работают качественные ПРА. Такую качественную частотную фильтрацию измеряемого светового потока можно осуществить цифровой обработкой сигнала, которая, например, реализована в фотоголовке ФГ-01, входящей в составлюксметров-пульсметров-яркомеров серии “Эколайт”. Амплитудно-частотная характеристика фотоголовки ФГ-01 приведена на Рис.1
Источники пульсаций. Типы ламп, ЭПРА. Причины пульсаций ламп. Методы борьбы с пульсациями.
Наличие пульсаций освещённости вызвано исключительно источниками искусственного света. Основными источниками искусственного света являются различные осветительные приборы, которые могут быть построены на различных типах ламп. На данный момент времени, в основном, используются три типа ламп – лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиодные лампы или светильники. Рассмотрим все три типа ламп с точки зрения уровня пульсаций света, излучаемого ими.
Лампы накаливания – самый распространённый и давно известный тип осветительных приборов. Обычно работают напрямую от осветительной сети переменного тока напряжением 220 Вольт и частотой 50Гц. Ввиду того, что лампа накаливания излучает свет на обеих полуволнах переменного напряжения сети, её яркость изменяется с частотой 100Гц. Уровень пульсаций яркости лампы накаливания зависит от инерционности нити накаливания – т.е. того, насколько эта нить успевает нагреться и остыть в течение каждого полупериода питающего напряжения. В общем случае, чем выше мощность лампы накаливания, тем ниже значение коэффициента пульсации её яркости ввиду более массивной и, следовательно, инерционной нити накаливания.
К обычным лампам накаливания можно также отнести так называемые “галогенные” лампы, в которых в качестве светоизлучателя также выступает нить накаливания, а колба лампы заполнена инертным газом, улучшающим её характеристики. В таких лампах та же природа пульсаций светового потока, что и в обычных лампах накаливания, но есть некоторые особенности, связанные с разнообразием конструкций таких ламп и нет возможности указать прямую зависимость мощности галогенной лампы и значения коэффициента пульсаций её светового потока. Несколько результатов измерений коэффициента пульсаций яркости ламп накаливания приведены в Таблице 1.
Необходимо отметить, что лампы накаливания, в том числе и галогенные, допускают питание постоянным током (при условии соблюдения заявленных параметров мощности ламп). В случае питания ламп накаливания постоянным током, пульсация яркости у них отсутствуют.
Газоразрядные (люминесцентные) лампы в качестве источника света используют электрический разряд в газовой среде, энергия которого затем преобразуется в видимый свет при помощи специального состава (люминофора), нанесённого на стенки колбы люминесцентной лампы. В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы могут работать только от переменного напряжения питания, необходимого для формирования электрического разряда. Поэтому, при работе люминесцентных ламп всегда присутствует пульсация света. Люминофор, нанесённый на стенки колбы лампы , в зависимости от своего состава, обладает некоторой инерционностью, которая в большей или меньшей степени сглаживает пульсации от электрического разряда в колбе люминесцентной лампы.
Большое значение для уровня пульсаций люминесцентной лампы имеет электрическая схема, управляющая работой люминесцентной лампы. В старых и дешёвых схемах с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭмПРА) люминесцентные лампы получают питание из осветительной сети напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц. Поэтому яркость этих ламп пульсирует с частотой 100 Гц (т.к. люминесцентная лампа светит каждый полупериод питающего напряжения, частотой 50 Гц). В качественных современных светильниках на люминесцентных лампах используют электронные пускорегулирующие автоматы (ЭПРА), которые, при питании люминесцентных ламп, преобразуют входную частоту питающей сети в частоты выше тех, которые чувствует человек (т.е. больше 300 Гц). В малогабаритных люминесцентных лампах со стандартным цоколем, предназначенными для замены ламп накаливания, ЭПРА обычно входит в состав такой лампы.
Качественные ЭПРА обеспечивают оптимальные условия работы люминесцентных ламп, значительно уменьшая не только коэффициент пульсации света, излучаемого лампой, но и заметно повышая долговечность и эффективность работы люминесцентных ламп. Однако качество разных ЭПРА может сильно отличаться как в плане долговременной надёжности работы, так и по значению коэффициента пульсаций света, излучаемого подключённой лампой . Несколько результатов измерения коэффициента пульсаций яркости люминесцентных ламп приведены в Таблице 1.
Светодиодные лампы и светильники в качестве светоизлучающего элемента используют кристалл полупроводника. Физические принципы работы светодиода позволяют излучать им свет только одной длины волны, т.е. только одного определённого цвета, в зависимости от типа используемого полупроводника – от ближнего ультрафиолета, практически любой цвет видимого диапазона и до инфракрасного диапазона. Для создания светодиодных светильников белого цвета используют либо комбинированные многоцветные светодиоды, либо светодиоды, кристалл полупроводника которых покрыт слоем люминофора, переизлучающего белый свет.
Светодиоды могут работать как от переменного, так и постоянного питающего напряжения. При работе от постоянного питающего напряжения, пульсация излучаемого света у светодиодов отсутствует. При этом, светодиод излучает свет только при положительном напряжении между анодом и катодом. Это означает, что при подаче на светодиод напряжения частотой 50 Гц, он будет излучать свет только в положительные периоды питающего напряжения. Таким образом, частота пульсаций яркости светодиода составит 50Гц (Рис.2).
Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощифотоголовки ФГ-01и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.
Одиночный светодиод начинает излучать свет, когда напряжение между его анодом и катодом достигает от 1,5 до 3 Вольт, т.е. при подключении одиночных или цепочек светодиодов к осветительной сети, напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц необходимо использовать понижающие преобразователи напряжения. Качественный преобразователь напряжения в светодиодном светильнике может обеспечить надёжную и экономичную работу светодиодного светильника без пульсаций светового потока. Однако часто встречаются некачественные преобразователи напряжения для светодиодных светильников, в результате которых светодиодные светильники не только работают плохо и недолговечно, но и обладают высокими значениями коэффициента пульсаций излучаемого света.
Влияние регуляторов мощности ламп (диммеров) на значение коэффициента пульсации.
Необходимо упомянуть о негативном влиянии на значение коэффициента пульсаций ламп устройств регулировки мощности (или яркости). Чаще всего в этом качестве используются тиристорные регуляторы (или диммеры). Их принцип работы основан на том, что питающее синусоидальное напряжение сети подается на лампу не непрерывно, а частями. Чем выше установлена яркость лампы, тем большая часть полупериода синусоидального питающего напряжения на нее подается, а чем ниже установлена яркость лампы, тем меньшая часть полупериода синусоидального питающего напряжения подается на лампу. Использование диммеров для регулировки яркости ламп приводит к увеличению коэффициента пульсаций. Вид пульсаций светового потока лампы накаливания при использовании диммера приведён на Рис.3.
Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощифотоголовки ФГ-01и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.
Необходимо отметить, что использование диммера с лампами накаливания приводит только к увеличению коэффициента пульсаций яркости за счёт того, что, её нить успевает сильнее остыть за время отсутствия напряжения. При этом, для люминесцентных и светодиодных ламп с ЭПРА применение диммера вообще недопустимо, ввиду того, что он задает ЭПРА нештатный режим работы, что приводит не только к значительному увеличению коэффициента пульсаций яркости, но и к работе всего светильника в нештатном режиме, которая может закончится его поломкой.
В Таблице 1 приведены несколько типов ламп, которые были протестированы с помощью фотоголовки ФГ-01люксметра-пульсметра-яркомера “Эколайт”на уровень коэффициента пульсаций. Мощность ламп регулировалась при помощи диммера. Хорошо видно, что использование диммера существенно ухудшает характеристики люминесцентных ламп. Максимальный уровень коэффициента пульсаций яркости светодиодной лампы объясняется, по-видимому, отсутствием в её конструкции качественного преобразователя напряжения.
Таблица 1. Зависимость коэффициента пульсаций яркости ламп разного типа от регулировки уровня их выходной мощности при помощи диммера.
| Тип, мощность, описание лампы | Кп, % (мощность 100%) | Кп, % (мощность 50%) |
| Накаливания, 75 Вт | 10,8 | 15 |
| Накаливания, 60 Вт | 11 | 15 |
| Накаливания, 40 Вт | 15,4 | 20 |
| Галогенная, 60 Вт | 13 | 16 |
| Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 1 | 4,7 | 43,2 |
| Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 2 | 4,5 | 15,9 |
| Люминесцентная, цоколь, 11 Вт | 7,3 | 15,8 |
| Люминесцентная, ЛБ-40, 40 Вт, ЭмПРА | 41,5 | – |
| Люминесцентная, PL-9W, 9 Вт, ЭмПРА | 42,2 | – |
| Светодиодная, 1,5 Вт | 100 | 100 |
Пульсации яркости мониторов. Причины наличия у мониторов пульсаций яркости. Пульсации ЭЛТ и ЖК мониторов. Биения. Методы борьбы с пульсациями мониторов.
Существующие санитарно-гигиенические нормативы содержат нормы на коэффициент пульсаций только для освещенности рабочего места. Однако нельзя не упомянуть о пульсациях яркости электронных средств отображения информации – в первую очередь о пульсациях яркости экранов, дисплеев и мониторов компьютеров, телевизоров, игровых приставок, терминалов, рекламных и информационных табло, пультов управления машинами и установками и т.п. Также пульсацией яркости обладают проекционные изображения от проекторов, на экранах кинотеатров и т.д. Необходимо отметить, что пульсация яркости устройств отображения информации оказывает намного более негативное влияние на самочувствие и здоровье человека, чем пульсация общей освещенности рабочего места по той причине, что человек вынужден внимательно вглядываться и вчитываться в представляемую на них информацию. Наличие пульсаций яркости у мониторов, дисплеев и т.п. приводит к быстрой утомляемости органов зрения и отделов мозга, отвечающих за восприятие и анализ зрительной информации. Воздействие пульсаций яркости экранов дисплеев и мониторов в течение длительного времени может привести к хроническим заболеваниям органов зрения
Природа пульсаций яркости экранов мониторов, дисплеев и других устройств отображения информации зависит от их конструкции. Наиболее распространены устройства на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) и плоскопанельные устройства на жидких кристаллах (ЖК, LCD, TFT и т.п.), светодиодах (LED, OLED и т.п.), “электронных чернилах” (E-Ink и т.п.).
В ЭЛТ-мониторах изображение создается пучком электронов, который построчно сканирует всю плоскость экрана монитора и формирует изображение, последовательно засвечивая пиксели люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность ЭЛТ- экрана. Пульсация яркости у ЭЛТ-монитора вызвана тем фактом, что электронный пучок засвечивает текущую точку люминофора лишь на короткое время, после чего переходит к засветке следующей точки.
В следующий раз данная точка экрана ЭЛТ-монитора будет засвечена только после того, как электронный пучок просканирует весь кадр изображения. Таким образом, частота пульсаций яркости ЭЛТ- монитора равна частоте кадровой развёртки. Уровень коэффициента пульсаций яркости ЭЛТ-мониторов обычно очень близок к 100% (Рис.4).
Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощифотоголовки ФГ-01и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.
Это по сути означает, что ЭЛТ-мониторы нельзя использовать для постоянной длительной работы, в компьютерных классах для обучения детей, в качестве устройств отображения информации для операторов опасных производств, диспетчеров на транспорте и авиации и прочих рабочих местах с повышенными требованиями к уровню внимания и реакции оператора.
В плоскопанельных мониторах, в отличие от ЭЛТ-мониторов, изображение практически всегда формируется статическим образом. То есть сформированный пиксель изображения постоянно сохраняет своё состояние до момента, когда это состояние требуется изменить. Таким образом, сам принцип формирования изображения в основной массе плоскопанельных дисплеев исключает появление пульсаций. Однако, в большинстве плоскопанельных устройств, используются системы задней подсветки. Эти системы подсветки представляют из себя системы специализированных газоразрядных ламп либо светодиодов со всеми особенностями работы, описанными в разделах про газоразрядные и светодиодные лампы. То есть, в зависимости от схемы управления подсветкой, может возникать значительная пульсация яркости подсветки. Необходимо заметить, что во всех моделях плоскопанельных дисплеев есть функция регулировки яркости задней подсветки. Наши исследования показали, что очень часто для регулировки яркости подсветки плоскопанельного дисплея используется импульсная модуляция, т.е. лампы подсветки периодически включаются на время, пропорциональное установленной яркости подсветки. Это приводит к появлению пульсаций яркости ламп подсветки у плоскопанельных мониторов. Причём в некоторых измеренных нами экземплярах мониторов компьютеров и ноутбуков коэффициент пульсации ламп подсветки при средних значениях яркости достигал 80% при частоте пульсаций 30Гц.
В отличие от ЭЛТ-мониторов, коэффициент пульсации ламп подсветки плоскопанельных дисплеев можно существенно снизить, выставив яркость подсветки экрана близкую к максимальной. Для установки комфортных значений яркости можно задействовать программные регулировки, не влияющие на лампы подсветки плоскопанельного монитора. К сожалению, программная регулировка яркости доступна только в компьютерах.
Пример пульсации ламп подсветки мониторов при разных уровнях выставленной яркости приведены на Рис.5 и Рис.6.
Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощифотоголовки ФГ-01и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.
Нами были проведены измерения коэффициента пульсаций яркости мониторов у сотрудников нашей компании. Там, где были обнаружены пульсации яркости подсветки мониторов, и там, где была возможность, мы провели регулировку яркости ламп подсветки до уровней, когда коэффициент пульсации яркости подсветки минимален. После этих мероприятий все сотрудники отметили улучшение своего самочувствия, снижение утомляемости и повышение работоспособности при работе с монитором компьютера.
Наложение пульсаций. При оценке коэффициента пульсации яркости мониторов, необходимо помнить об эффекте наложения пульсаций от устройства отображения информации и пульсаций от источников искусственного освещения. Поскольку, свет от разных источников суммируется в каждой точке пространства и создает на поверхности экрана определённую освещенность, то от экрана монитора буде исходить суммарный световой поток (излучённый и отражённый) с пульсациями, частоты которых будут равны суммарной и разностной частотам пульсаций искусственного освещения и пульсациям от экрана монитора. Могут возникать, так называемые биения уровня яркости, выражающиеся в появлении низкочастотных пульсаций яркости монитора.
Для измерения коэффициента пульсаций освещенности и яркости необходимо использовать специальные приборы. Например, люксметр-пульсметр-яркомер “ТКА-ПКМ модель 09”, “Эколайт-01”, “Эколайт-02” или люксметр-пульсметр “ТКА-ПКМ модель 08″…информацию по всем пульсметрам можно найти у нас на сайте в другом разделе:Пульсметры.
Они автоматически осуществляют измерения освещённости или яркости и рассчитывают коэффициент пульсации светового потока, регистрируемого фотодатчиком прибора.Фотоголовки ФГ-01, входящей в состав люксметров-пульсметров-яркомеров серии “Эколайт” существует возможность подключения её к USB-порту персонального компьютера и, при помощи БЕСПЛАТНОЙ (. ) программы “Эколайт-АП“, провести полный анализ регистрируемого светового потока по величине, уровню коэффициента пульсаций, форме пульсаций. Также есть возможность провести частотный анализ пульсаций светового потока и освещенности для выявления причин их возникновения. Примеры работы анализатора пульсаций приведены на Рис.2, 3, 4, 5, 6
У люксметра-пульсметра-яркомера “Эколайт” отдельно стоит отметить функцию“Измерение искусственной освещенности и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения”, учитывающую уровень естественного освещения и позволяющую оператору проводить измерения искусственной освещенности и ПРАВИЛЬНЫЙ (. ) расчет коэффициента пульсации искусственной освещенности в светлое время суток.
Полезные ссылки: