Мерцание светодиодных ламп – стоит ли обращать внимание?

Вопрос воздействия мерцания источников света на здоровье человека регулярно поднимается в кругах специалистов. Ведущие специальные журналы публикуют на своих страницах достаточно статей, посвященных вопросу высокочастотного мигания света. Такие публикации нацелены на то, чтобы побудить производителей источников света больше заботиться о здоровье потребителей, совершенствуя свою продукцию, снижая мерцание лампочек.

Почему важно обратить внимание?

Стоит отметить, что на самом деле практически все современные источники света излучают прерывистые лучи. Так как частота мерцания достаточно большая, она практически не заметна невооруженному глазу. И хотя такое мерцание кажется безобидным, на самом деле оно становится причиной некоторых расстройств и оказывает опасное влияние на здоровье человека. Отдельные группы людей имеют меньшую устойчивость к воздействию такого света, среди таких больные аутизмом, эпилепсией, мигренью, а также дети. Стробоскопический эффект способен вызывать иллюзии в момент передвижения предметов, что сказывается на работе вестибулярного аппарата. Качество освещения влияет на продуктивность работы и самочувствие человека.

Высокая рыночная конкуренция, построенная на войне цен, заставляет производителей добиваться более выгодных предложений за счет снижения качества своей продукции. Как следствие, led лампы, мерцание которых тоже имеет негативное влияние, массово заполняют рынок.

Природа мерцания

Виной мерцания ламп является природа переменного тока (АС). Непрерывные процессы флуктуаций тока и напряжения создают эффект включения и выключения ламп с высокой скоростью. Чтобы избежать таких колебаний, достаточно использовать постоянный ток (DC) в качестве питающего. Переменный ток, электросетей на территории СНГ имеет номинальную частоту 50 – 60 Гц, частота мигания осветительных приборов выше в два раза. Исследовательские показания говорят о том, что при мерцании 3 – 70 Гц, у людей, находящихся под таким источником света, могут наблюдаться судороги. При этом, более высокие показатели 100 – 500 Гц, практически незаметны человеку и могут выявляться только путем наблюдения специального эффекта, называемого стробоскопическим.

Стробоскопический эффект, что это и как выявить

Стробоскопический эффект – это оптическое явление, которое заключается в особенном восприятии человеческим невооруженным глазом объектов, которые освещены световыми вспышками. В момент движения, предметы видны как ряд серий изображений, находящихся в неподвижном состоянии, которые накладываются одно на другое (подобную картину можно наблюдать на старых кинолентах). Выявить наличие стробоскопического эффекта можно двумя основными способами. Наиболее простой и доступный – посмотреть на лампу через цифровой фотоаппарат и в случае если есть мерцания, изображение будет отображаться характерными волнами.

Второй вариант – посмотреть невооруженным глазом на движущийся предмет (ручка, кусок кабеля и т.д.), и если стробоскопический эффект присутствует, будет наблюдаться прерывающееся изображение. Важно отметить, что данный эффект может нести опасность в помещениях, где работают механизмы, так как создает ложную видимость передвижения деталей или узлов (изображение может замедляться или создавать впечатление неподвижности быстро двигающихся предметов).

Измерение мерцаний, что важно знать

Хотя в данный момент не существует единой технологии измерения мерцаний, IES (Светотехническое сообщество), разработало два типа измерений данного показателя. Технологии вписаны в рекомендации для разработчиков приборов освещения. Первый тип измерения имеет основание на технике определения, так называемого процента мерцания. Вычисляемый показатель является количественной характеристикой, указывающей на снижение световой отдачи в период одного цикла вкл./выкл. Стопроцентное мерцание является показателем того, что лампа в определенный момент цикла вообще не излучает свет. При этом нулевой показатель, говорит о полностью устойчивом и непрерывном световом потоке. Второй метод измерения заключается в определении индекса мерцания с интервалом 0 – 1. При определении показателя учитывается % мерцания, а также два других показателя: скважность миганий (соотношение времени работы с полным включением и циклом вкл./выкл.), и вид синусоидальной кривой, которая отображает текущей показатель интенсивности свечения. Качественное освещение и менее ощутим стробоскопический эффект если данные показатели будут минимальными.

Для наглядности приведены следующие средние показатели наиболее распространенных источников света:

Низкие показатели мерцания у лампы накаливания объясняется ее конструкцией, где разогретая спираль (служащая источником света), не может так быстро остывать и как следствие полностью затухать. Совершенно другие показатели наблюдаются у газоразрядных и люминесцентных ламп, где включение и выключение происходит мгновенно. Данную проблему решают путем увеличения частоты питающего тока до 20 кГц, как результат – мигание становится невидимым для глаз.

Причины мерцания LED ламп

Светодиодные лампы (они же Led лампочки, диодные лампы) в силу своей конструкции представляют собой прямые преобразователи электрического тока в световой луч. Как результат, они мгновенно реагируют на импульсы питающего тока. При использовании простейшего варианта подключения LED светильника, мерцания прямо пропорциональны частоте протекающего тока. Если светодиод подключен к сети с выпрямленным переменным током, то наблюдается мерцание удвоенной частоты. Вторая причина – диммирование. Простые диммеры, построенные на тиристорах, выполняют модулирование напряжения путем изменения цикла вкл./выкл., тем самым ослабляя световой поток. ШИМ (широтно-импульсная модуляция) изменяет яркость свечения, выполняя цикл вкл./выкл. на частоте 200 Гц и выше, что позволяет снижать показатели мерцания.

Борьба с мерцанием

Устранить или снизить мигание ламп позволяет использование специальных драйверов питания, включающие в себя выпрямляющий контур и конденсаторы высокой мощности. Устройство исключает мерцания, подавая постоянный сглаженный ток.

Однако стоимость таких устройств, их размеры и т.д. могут требовать некоторых затрат и дополнительных конструкторских решений. Также применяются диммеры, питающие светодиоды током повышенной частоты (несколько тысяч герц), однако устройства требуют специального расположения относительно лампы, что не всегда возможно реализовать.