Частота мерцания люминесцентных ламп: Мерцание света — важно или нет?

Содержание

Мерцание света — важно или нет?

Тема воздействия высокой частоты мигания света источников освещения на окружающий мир периодически становится предметом активного обсуждения специалистов. Статьи, поднимающие вопросы о мере влияния невидимого глазом мигания многих современных источников освещения, опубликованы во многих тематических журналах. В частности Rebekah Mullaney, своими публикациями надеется поощрить производителей светодиодных светильников и дистрибьюторов уделять больше внимания поиску решения, наиболее подходящего для благополучия людей.

Знаете ли вы, что большинство источников света в офисных зданиях не обеспечивают непрерывный свет? Высокие частоты мигания едва заметны для невооруженного глаза, но исследования показали, что определенные уровни воздействия мерцающего света могут быть опасными для здоровья человека.

Тем не менее, жестокая ценовая война, начавшаяся с 2012 года, заставляла малые, средние и даже крупные корпорации снижать стоимость изделий в ущерб качеству, оставляя открытым вопрос о том, какое внимание производители уделяют вопросам качества освещения.

Откуда берётся мерцание света?

Все источники света, работающие на переменном токе (AC), создают мерцающий световой поток из-за флуктуаций тока и напряжения. Флуоресцентные лампы, натриевые лампы высокого давления (HPS), светодиодные источники света имеют общую природу мерцания. Для обеспечения наиболее комфортного и безопасного освещения, требуется питание постоянным током (DC). Частота электрической сети обычно составляет 50 или 60 Гц, частота мерцания люминесцентной лампы обычно выше в два раза частоты электроэнергии, 100 или 120 Гц. Мерцание с малой частотой, примерно от 3 до 70 герц, может привести к судорогам у чувствительных людей, в то время как умеренная частота мерцания, от примерно 100 Гц до примерно 500 герц, незаметна человеческому глазу и может воспринимается только через стробоскопический эффект, однако может привести к неблагоприятным последствиям для здоровья человека, таким как головная боль, напряжение глаз и усталость.

Стробоскопический эффект заключается в восприятии глазом объектов, освещаемых вспышками света, когда объекты в движении могут отображаться в виде серии неподвижных изображений.

Стробоскопический эффект можно наблюдать несколькими способами. Самый простой — посмотреть на источник света с помощью цифрового фотоаппарата, результат показывает характерный волновой эффект, как на изображении 1. Множественные тени движущегося объекта, как показано на рисунке 3, также являются характерным признаком стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект может привести к ложной интерпретации работы механизмов, например видимость замедленного или неподвижного состояния быстро движущихся элементов.

Рисунок 1 взят с камеры телефона с видимым волновым эффектом стробоскопического источника света, в то время как рисунок 2 такого эффекта не имеет. Фотографии 3 и 4 показывают, что объект в движении, снятый под стробоскопическим источником света, создает перекрытие тени. В случае без стробоскопического эффекта, фото показывает непрерывное движение без присутствия перекрывающихся теней.

Измерение уровня мерцания

В настоящее время нет официальной стандартной процедуры для измерения мерцания, но Светотехническое общество (IES) разработало две методики для количественной оценки мерцания, которые описаны в рекомендациях по разработке осветительных приборов. Первая и наиболее часто используемая методика основана на вычислении процента мерцания. Процент мерцания указывает на среднее количество модуляции или снижения светоотдачи одного цикла включения-выключения. Источник со 100-процентным мерцанием означает, что в какой-то момент цикла он не производит никакого света, в то время как полностью устойчивый свет будет иметь нулевой процент мерцания.

Другая методика даёт индекс мерцания в интервале от нуля до единицы. Индекс мерцания учитывает процент мерцания и две других переменных: форму кривой изменения интенсивности источника света, или выходной кривой, и скважность мигания, которая указывает отношение времени, когда источник света включен к полному циклу включения-выключения. Чем ниже процент мерцания и индекс мерцания, тем меньше источник мигает или создает ощутимый стробоскопический эффект.

Мерцание различных источников света
Технология Процент мерцания Индекс мерцания

Лампа накаливания 6,3 0,02
Линейная лампа T12 с электромагнитным ПРА 28,4 0,07
Спиральная компактная люминесцентная лампа (CFL) 7,7 0,02
Офисный люминесцентный светильник с электромагнитным ПРА 37 0,11
Офисный люминесцентный светильник с электронным ПРА 1,8 0,00
Металл-галогенная лампа 52 0,16
Натриевая лампа высокого давления 95 0,3
Светодиодная лампа с стабилизатором тока 2,8 0,0037
Светодиодная лампа без стабилизатора 99 0,45

Несмотря на то, что традиционные лампы накаливания питаются переменным не стабилизированным током, уровень мерцания таких ламп невысок. Спираль лампы накаливания просто не успевает остыть до следующего импульса тока. Совершенно иначе ведут себя люминесцентные и газоразрядные лампы. Они выключаются практически мгновенно при отключении энергии. В 90-х годах прошлого века, решением этой проблемы стало использование электронных балластов (ЭПРА), которые подавали на лампу частоту более 20 кГц, что делало мерцание невидимым для глаза.

Почему мерцают светодиоды

Светодиоды могут давать мерцание света даже больше, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, поскольку являются прямыми преобразователями электрической энергии в свет. Это означает, что пока подается постоянный ток, светодиод будет гореть без мерцания. Как только ток прекратится, светодиод мгновенно погаснет. Если же ток изменится, то пропорционально изменится и световой поток.

В случае простой схемы питания светодиода, в которой нет стабилизации постоянного тока с помощью драйвера, яркость светодиода будет изменяться одновременно с циклом переменного тока.

Выпрямленный переменный ток вызывает пульсации напряжения и тока на светодиоде. Эта пульсация, как правило, происходит на удвоенной частоте питающей сети — 100 или 120 Гц (США) и также в точном соответствии пульсирует световой поток.

Диммирование является другой основной причиной мерцания. Обычные диммеры, например тиристорные, модулируют напряжение за счет изменения времени выключения в цикле включения-выключения, снижая световой поток. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) меняет яркость свечения, включая и выключая светодиод на частотах, в идеале превышающих 200 герц.

Воздействие мерцания света на человека

В документах Министерства энергетики США 2013, посвященных исследованиям влияния мерцания света на человека отмечается, что низкая частота мерцания может вызывать эпилепсию, люминесцентные лампы с электромагнитным ПРА, используемые в офисе, также могут вызывать головные боли, усталость, размытие и ухудшение зрения. Стробоскопический эффект иногда вызывает иллюзии при движении в ночное время, в результате чего движущиеся объекты могут показаться замедленными или стоящими на месте. Кроме того, такой эффект также потенциально опасен в промышленных условиях, может привести к проблемам безопасности в строительстве.

Есть определенные группы людей, более уязвимых для негативных последствий мерцания, в том числе дети, больные аутизмом, страдающие мигренью и больных эпилепсией. Поскольку мерцание недоступно для восприятия невооруженным глазом, люди обычно не осознают, что причина дискомфорта, возможно, заключается в мерцании. В этом случае, может быть снижена определенная степень усталости, и повышена общая эффективность работы при изменение качества света.

Методы снижения мерцания светодиодного освещения

Снизить мерцание света позволяет драйвер питания, который может устранить проблему, подавая на светодиод постоянный ток без пульсаций. Однако производители при выборе драйвера питания для своих продуктов учитывают множество факторов, таких как стоимость, размер, надежность и эффективность. Кроме того, область использования светильника также играет роль — мерцание может быть допустимым в определенных условиях освещения.

Производители всегда пытаются оптимизировать полезные качества устройств ровно настолько, сколько требует приложение. Это относится и к мерцанию. Конденсаторы существенной ёмкости могут помочь сгладить пульсации тока, но они тоже имеют недостатки, например они имеют существенный размер и чувствительны к перегреву. В пространстве, которое часто слишком мало, например, во многих светодиодных сменных лампах, большие конденсаторы неприемлемы. Простейшие выпрямители переменного тока с использованием конденсаторов большой ёмкости снижают коэффициент мощности устройства.

В случае светодиодных ламп с диммированием, производители могут модулировать ток с очень высокой частотой, превышающей несколько тысяч герц. Это похоже на электронные балласты для люминесцентных ламп. Однако, чем выше частота, тем ближе физически драйвер должен быть к светодиоду. Иногда потребители хотят располагать драйвер в стороне от системы освещения что не всегда возможно.

Необходимость изготовления устройства питания компактным, эффективным, надёжным, при этом не производящим электромагнитных помех в эфир и питающую сеть, имеющим высокий коэффициент мощности не делает его дешёвым. Однако, среди массы различных вариантов реализации, можно найти золотую середину — приемлемое качество при адекватной цене.

Различные организации, например Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies (ASSIST), U.S. Environmental Protection Agency, National Electrical Manufacturers Association (NEMA) устанавливают лимиты на технические параметры устройств освещения, которые производители не должны превышать. Таким образом, создаётся база стандартов и рекомендаций, следуя которым, производители вынуждены производить качественные изделия.

Литература:

Led Professional — Trends & Technologies for Future Lighting Solutions, Jan 15, 2015

ASSIST Recommends … Flicker Parameters for Reducing Stroboscopic Effects from Solid-State Lighting Systems, by the Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies and the Lighting Research Center, May 2012

“Flicker happens. But does it have to?” by Cree, 2013.

“Exploring flicker in Solid State Lighting: What you might find, and how to deal with it,” by Michael Poplawski and Naomi Miller, Pacific Northwest National Laboratory, 2011.

Dimming LEDs with Phase-Cut Dimmers: The Specifier’s Process for Maximizing Success, ibid., October 2013.

Назад к каталогу статей >>>

Пульсация люминесцентных ламп | Eco

30 Августа 2019 г.

Люминесцентные лампы представляют из себя разновидность газоразрядных ламп. Общий принцип действия всех газоразрядных ламп основан на возникновении электрического разряда в газовой среде. В люминесцентных лампах в качестве газовой среды используются пары ртути, в которых электрический разряд создает ультрафиолетовое излучение. Чтобы преобразовать ультрафиолетовое излучение в видимый свет, колбу люминесцентной лампы изнутри покрывают слоем люминофора.

В отличие от своих предшественниц – ламп накаливания – газоразрядные люминесцентные лампы имеют существенно более высокую светоотдачу на единицу потребляемой мощности. Кроме того, из-за гораздо меньшего нагрева, по сравнению с лампами накаливания, они имеют намного более длительный срок службы (при грамотном применении и хорошем качестве изготовления) и могут применяться в гораздо более широких областях.

К недостаткам газоразрядных люминесцентных ламп можно отнести неравномерную спектральную характеристику излучаемого света, обусловленную составом используемого люминофора, приводящую к искажению воспринимаемых цветов. Также к недостаткам можно отнести наличие в спектре ультрафиолетовой составляющей исходного излучения. Кроме того, по принципу своей работы, газоразрядным лампам свойственно наличие пульсаций излучаемого светового потока.
Многие годы, до последнего времени, для подключения газоразрядных люминесцентных ламп используют электромагнитные пуско-регулирующие аппараты (ЭмПРА). Подключение люминесцентных ламп через ЭмПРА характеризуется повышенным коэффициентом пульсации на частоте 100 Гц (см. Рис.1).

Рис.1. Пульсации потолочной люминесцентной лампы ЛБ-40 с ЭмПРА (программа «ЭкоЛайт-АП»).

В последнее время активно внедряются электронные балласты (электронные пуско-регулирующие аппараты – ЭПРА). Качественные ЭПРА не только существенно снижают уровень пульсаций лампы (Рис. 2), но и существенно продлевают срок её службы за счет реализации более оптимальных режимов работы люминесцентной лампы (пуск, прогрев, контроль тока и т.д.). Однако в продаже достаточно часто встречаются дешёвые подделки под качественные ЭПРА, с повышенным уровнем пульсаций (см.Рис.3).

Рис.2. Пульсации люминесцентной лампы Camelion 20 ВТ с качественным ЭПРА. (программа «ЭкоЛайт-АП») Рис. 3. Пульсации люминесцентной лампы WalSun 9Вт с некачественным ЭПРА. (программа «ЭкоЛайт-АП»)

По приведенным скриншотам видно, что пульсации люминесцентных ламп могут достигать значительных величин. Напоминаем, что предельно допустимый уровень пульсаций освещенности при работе с компьютером составляет 5%.


Для определения пульсаций мы рекомендуем применять люксметры-пульсметры-яркомеры «Эколайт-01» и «Эколайт-02». Помимо измерения уровня освещенности, яркости и коэффициента пульсаций, Вы сможете использовать мощную, но бесплатную программу-анализатор пульсаций «Эколайт-АП», работающую с фотоголовками ФГ-01 из состава приборов семейства «Эколайт».

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Категория:

Освещение

Дата:

30 Августа 2019 г.

Правда о вреде светодиодных ламп

В темноте все цвета одинаковы.

Френсис Бэкон

Как не попасть на темную сторону? Как не ослепнуть? И как, наконец, спать спокойно и быть счастливым? Что такое меланин? И как сохранить его в организме? Если кто-то в курсе, не подсказывайте. Читайте статью до конца и найдете ответы на все эти вопросы, и не только на них! А если ответы на все вопросы вам известны, все равно читайте, повторение — мать учения. И вообще, читать полезно!

В нашем блоге раньше публиковалась статья про правильный выбор лампы. В той статье мы описывали самые разные критерии выбора лампы, и одним из них был именно критерий безопасности для здоровья. Там мы писали про ультрафиолетовое излучение и вредные пары ртути в люминесцентных лампах. Везде светодиодные лампы нам преподносят как передовой, безопасный и просто номер один источник света. Но вот так ли это? Давайте разбираться.

Сразу вас успокою, все не так плохо. Начнем с пульсации. Да, светодиодная лампа пульсирует. Точнее, чаще всего пульсирует. Дальше будут цифры, просто отбрасываем физику и вникаем. Частота электрического тока измеряется в герцах, далее Гц. В этих самых Гц измеряется и частота мерцания лампы. Давайте вспомним стандартные параметры нашей с вами сети — 220 В, 50 Гц. Касательно пульсации, то чем выше показатель в герцах, тем менее она вредна, точнее, меньше влияет на наш мозг. Итак, 100 Гц — это частота мерцания ламп накаливания и люминесцентных ламп с электромагнитными дросселями. Частота ламп, оснащенных электронным драйвером, выше — 300 Гц. Стоит пояснить, что такие частоты мерцания не различимы для человеческого глаза. И первая и вторая частоты влияют на мозг достаточно сильно. Это ведет к ухудшению настроения, понижению работоспособности, угнетенному состоянию. Плюс к этому сбивают ваши биологические часы и портят гормональный фон.

У самых внимательных наших читателей появился вопрос. Вы ведь писали раньше, что LED-лампы не пульсируют. Вот тут все как раз в деталях. Светодиодная лампа имеет в своей конструкции драйвер, который преобразует переменный ток (ток из розетки) в постоянный. Нужно это, как помним из прошлых статей, для работоспособности светодиода. Так он излучает свет при пропускании через него постоянного тока в одну сторону. Так вот, в некачественных лампах чаще всего стоит драйвер, который не преобразует переменный в постоянный, а генерирует много зарядов постоянного тока. Как понимаем из простой логики — ток уже какой-то ветреный получается, и как следствие пульсирует. В дорогих светодиодных лампах пульсация сведена к минимуму или вообще отсутствует. И в сухом остатке получается, что вредны только контрафактные лампы.

Далее поговорим про два вредных момента и как их избежать. Но обо всем по порядку. Для начала нужно понять одну истину — все светодиоды в лампах, сами по себе, имеют примерно одинаковый цвет свечения. Цветовую температуру меняют нанесением эпоксидной смолы с люминофором. Опять придется вспомнить физику. Световые волны имеют разную длину. Так самые короткие волны — самые вредные. И они имеют синий и фиолетовый свет. Это, к слову, не значит, что светодиодная лампа с желтым свечением менее вредна. Итак, эти самые синие и фиолетовые волны воздействуют на сетчатку глаза и вызывают повреждения. Существует три основных типа повреждений. Если без сложных терминов, то это химические изменения макромолекул, ударная волна световой энергии, повреждающая зрительные органы, нагревание тканей и, как следствие, ожог сетчатки глаза. Существует несколько групп риска, точнее четыре, от нулевой до третьей. Нулевая самая безопасная, а третья, ну вы сами поняли. И если под лампой с нулевой группой можно находится более десяти тысяч секунд, то под третьей не более 0,25 секунды. А теперь, вдохнули глубже и прекратили панику, я расскажу, как не потерять зрение. Главное, что нужно понять, светодиод большей мощности вреднее пропорционально своей мощности менее мощного светодиода. Так, один диод мощностью 15 ватт попадает в третью группу риска, а мощностью 0,5 ватт попадает в нулевую. Совет прост — берите лампы, в которых много диодов, а не один, и все будет классно. Кстати, есть еще один вариант – линзованные светодиоды. Линза рассеивает свет. Кстати, вообще супер вариант — это скомбинировать и первый, и второй варианты.

И последний пугающий пункт. Нарушение секреции мелатонина. Мелатонин — гормон, участвующий в работе мозга, нормализует периодичность сна и нормализует кровяное давление. Кстати, именно из-за нарушения секреции мелатонина голова болит у тех, кто долго сидит за компьютером. Помогут специальные очки для компьютера, они не пропустят вредное свечение синего спектра. Так, чувствую, запутал. Давайте по порядку. Ученые из Израиля, Италии и Америки исследовали влияние ламп на секрецию (тем, кто знал биологию, но случайно забыл, секреция — это выработка) мелатонина. В результате пришли к тому, что перед сном пару часов не стоит смотреть на яркие источники света, особенно холодного свечения. Для освещения спальни использовать лампы теплого диапазона цветовой температуры, а еще лучше лампы накаливания. И тогда секреция всяких там непонятных, но от этого не менее нужных гормонов, не пострадает.

Время подвести итоги. Выделяем себе три правила, и четко им следуем, и тогда ни один источник света не попортит нам жизнь. Первое — не покупаем дешевые светодиодные лампы, так как не знаем, что у них внутри. Скорее всего это контрафакт, а, значит, никто не проводил тестов и не может сказать, что будет с вашими глазами. Второе — не берем ламп с одним мощным диодом, а берем с большим количеством маломощных, желательно еще и линзованных. Третье — меньше компьютера и никакого яркого искусственного холодного света перед сном. И все у нас будет классно.

До новых встреч.

50 Гц повышают внимание — Газета.Ru

50 Гц повышают внимание

Владимир Грамм

Лампы дневного света могут значительно ускорить зрительную реакцию, но лишь в том случае, если освещают требующий реакции объект очень ненадолго. В противном случае постоянное мерцание в освещённом лампой месте лишь затормаживает выполнение задачи на распознавание. Мерцания с частотой меньше 50 Гц также скорее отвлекают, чем помогают концентрации.

Такие выводы можно сделать из работы британских, германских и израильских нейрофизиологов под руководством Сэмьюэла Чидла, изучивших влияние мерцаний, которые невозможно различить осознанно, на скорость, с которой люди замечают появление образов на предварительно «подмигивавшем» участке экрана. Соответствующая работа опубликована в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences.

В отличие от ламп накаливания, которые не успевают сколько-нибудь заметно остыть за время, пока переменный ток в сети снижается до нуля и вновь возрастает, лампы дневного света успевают практически полностью вспыхнуть и погаснуть 100 раз за секунду (частота мерцания вдвое больше частоты тока в розетке, поскольку свечение лампы не зависит от того, в какую сторону идёт через неё ток). Однако человеческое зрение такого быстрого моргания не замечает, и лишь некоторые способны увидеть мерцание исправной люминесцентной лампы боковым зрением, которое лучше приспособлено для детектирования быстрых изменений изображения.

Однако частота мерцания ламп накаливания попадает в частотный диапазон так называемых мозговых γ-волн – колебаний с частотами от примерно 35 Гц до 120 Гц, которые отчётливо проявляются на электроэнцефалограммах. По некоторым представлениям, косвенно подтверждённым экспериментом, именно гамма-модуляция активности визуальных нейронов обеспечивает концентрацию внимания на соответствующем этим нейронам участке поля зрения при распознавании образов.

Отсюда недалеко до предположения, что искусственное возбуждение колебаний в нейрофизиологическом (не путать с электромагнитным!) γ-диапазоне может способствовать концентрации внимания. Чидл и его коллеги решили проверить, так ли это для мерцаний с частотой в 25 Гц, 30 Гц и 50 Гц.

Для этого нейрофизиологи попросили добровольцев максимально быстро определить, в каком месте экрана появится заданный образ. Перед появлением образа некоторые участки заранее начинали незаметно мерцать с интересующей учёных частотой. При этом амплитуда мерцания была подобрана таким образом, что заметить её осознанно было невозможно – даже в том случае, если подопытных предупреждали о наличии такого сигнала.

Как оказалось, 50-герцовые колебания и вправду значительно, в среднем на 20–25 мс повышали скорость реакции. Правда, для этого предварительный сигнал должен был «готовить» внимание в течение минимум 200 мс, а эффект «повышенного внимания» улетучивался примерно в течение 50–100 мс после окончания подмигивания.

Кроме того, если подмигивание продолжалось больше, чем полсекунды, скорость реакции на появление образа в мерцающем участке поля зрения, напротив, снижалась.

Для частоты в 30 Гц подобного эффекта обнаружить не удалось, а более высокие частоты учёные не проверяли, поскольку гипотеза о влиянии γ-волн на внимание предполагает, что с концентрацией связаны волны в диапазоне от 40 Гц до 70 Гц.

Вопрос о влиянии ламп дневного света, гаснущих 100 раз в секунду, остаётся открытым, хотя результаты Чидла и его коллег указывают, что такая возможность никак не закрыта. В любом случае продолжительное мерцание с частотой из γ-диапазона концентрацию снижает, а на выход в рабочий режим большинству люминесцентных ламп нужна минимум пара секунд.

Мерцание света и здоровье человека

Как известно, пульсация (мерцание) света отрицательно влияет на мозг: появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Особенно пульсация опасна для детей до 13-14 лет, когда их психика и зрительная система только формируются. Существует очень простой, но эффективный способ определения наличия мерцания источников света и мониторов. Берём за кончик обычный длинный карандаш. И начинаем быстро-быстро двигать им по полукругу. Если при этом вы не видите отдельные контуры карандаша — мерцания нет. Если же видно «несколько карандашей» — свет мерцает (смотри картинку внизу). Чем отчётливее контуры, тем мерцание сильнее. Для того, чтобы глаза не уставали, мерцающего света в жилых помещениях быть не должно. Ещё хуже, если мерцает монитор — стоит задуматься о его замене. p.s. Теперь я знаю, чем вы будете заниматься ближайшие пять минут. 🙂 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 300Гц. 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%. Видимая пульсация света вызывает ощущения дискомфорта, усталости и даже недомогания. Кроме того современные медицинские исследования показывают, что органы зрения и мозг способны воспринимать пульсацию света с частотой до 300 Гц. При такой 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. Влияние пульсации света на здоровье человека Пульсация — это микро-мерцания ламп искусственного освещения, невидимые для глаза, но отрицательно влияющие на мозг: появляется напряжение в глазах, усталось, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Особенно пульсация опасна для детей до 13-14 лет, когда их психика и зрительная система только формируются. Каково влияние пульсации освещения на организм человека? Как можно уменьшить вред здоровью от пульсации лампочек? Какие лампочки безвредны для использования в офисе и дома? Именно этому посвящено данное исследование российских ученых и медиков. Проблема исчерпаемости ресурсов и острой необходимости экономии электроэнергии является одной из наиболее остро обсуждаемых в мире. Правительства государств призывают переходить на энергоэффективные технологии и принимают законы, направленные на повышение энергетической эффективности. Тенденция энергосбережения постепенно приходит и в Россию: многие производители бытовой техники повышают класс энергоэффективности своей продукции, рекламные щиты призывают нас экономить электроэнергию и постепенно уходят в прошлое неэкономичные «лампы Ильича». В то же время переход на новые технологии вызвал бурные дискуссии: при внедрении новых технологий взамен морально устаревших приходится сначала вложить немалые средства, а экономия наступает значительно позднее. На протяжении ряда лет одной из наиболее популярных энергосберегающих ламп стала люминесцентная. Энергопотребление этой лампы почти в 5 раз ниже, чем у лампы накаливания, а срок службы составляет 6000 часов против 1000 часов. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) получили широкое распространение благодаря простоте установки: они имеют стандартный цоколь и монтируются непосредственно на место лампы накаливания. Главной проблемой люминесцентных ламп, которую даже производители не скрывают, является наличие ртути, которая обеспечивает свечение в этой лампе. Если разбить лампу дома, то, чтобы не получить отравления парами ртути, надо предпринять меры по демеркуризации помещения: необходимо провести механическую очистку от соединений ртути и устроить проветривание помещения на несколько часов. Также неправильная утилизация люминесцентных ламп может нанести масштабный урон окружающей среде и здоровью населения: массовое скопление лампочек на городских свалках приведет к попаданию ртути в почву и воду. Заявление главы Росатома Сергея Кириенко о планах корпорации и «Интер РАО ЕЭС» на строительство в Петербурге завода по утилизации ртутных ламп может стать решением экологического вопроса. Конечно при условии, что каждый житель будет правильно утилизировать ртутьсодержащие лампы. Но только ли ртуть в люминесцентных лампах может нанести вред здоровью человека? Секрет свечения КЛЛ представляет собой скрученную трубку, наполненную смесью инертного газа и паров ртути. При прохождении электричества соединение начинает светиться почти невидимым для глаза ультрафиолетовым излучением. Зримым оно становится при прохождении через флюоресцирующий состав – люминофор, нанесенный на стенки трубки. Но не все УФ-излучение преобразуется, часть его проходит через слой люминофора в неизмененном виде, а при старении и разрушении люминофорного слоя процент проходящего сквозь него УФ-излучения увеличивается. Вредное воздействие солнечного ультрафиолета на кожу широко известно: разрушение коллагена и эластина, преждевременное старение и огрубение кожи, и вероятность активного роста раковых клеток. К сожалению, стекло люминесцентной лампы задерживает не все типы ультрафиолетовых лучей, и, попадая на кожу человека, они оказывают не менее негативное влияние, чем солнечные. Британские ученые провели исследование, которое показало, что свет люминесцентных ламп может стать причиной мигреней и даже приступов эпилепсии. Из-за ультрафиолетового излучения люминесцентных ламп у людей с чувствительной кожей могут появиться сыпь, экземы, псориаз и отеки. Особую опасность УФ-лучи представляют для нежной кожи младенцев. Почему мерцает? Вторая опасность, которую таит в себе люминесцентная лампа – это пульсация – это невидимые невооруженным глазом мерцания света, которые возникают из-за колебаний в подаваемом напряжении. Коварность пульсации заключается в том, что попадая на сетчатку глаза, она корректируется и воспринимается человеком как ровный свет. Однако отрицательное влияние световых колебаний на организм человека установлено в многочисленных исследованиях российских и международных экспертов и ученых. Пульсация крайне отрицательно влияет на мозг, и как следствие, вызывает повышенную утомляемость и плохое самочувствие. В исследовании лаборатории промышленного освещения «Научно-исследовательского института охраны труда в г. Иваново» под руководством Ильиной Е.И. и Частухиной Т.Н. 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 минут. «Освещение пульсирующим светом опасно при наличии в поле зрения движущихся и вращающихся объектов возникновением стробоскопического эффекта — зрительной иллюзией неподвижности или мнимого движения предмета. Стробоскопический эффект может возникать при освещении разрядными источниками света: люминесцентными лампами, в том числе компактными, дуговыми ртутными лампами (ДРЛ), натриевыми лампами высокого давления (НЛВД), металлогалогенными лампами (МГЛ), — комментирует заведующий лабораторией строительной светотехники Научно-исследовательского института строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) Шмаров И. А. – Следствием стробоскопического эффекта могут быть травмы, например если этот эффект затронет шпиндель токарного или сверлильного станка и циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера и блок ножей вибрационной электробритвы или инструменты на уроках труда в школе». Многие международные и российские исследования доказали, что пульсация люминесцентного 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. Заведующая отделением гигиены труда и врач по общей гигиене «Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» Белянина А.В. отмечает опасность люминесцентного освещения для зрительной работоспособности человека, особенно у учащихся, в первую очередь у школьников до 13-14 лет, когда их зрительная система еще формируется. После проведения ряда исследований английские специалисты, настойчиво рекомендуют отказаться от использования люминесцентных ламп в детских комнатах. Развитие технологий и ужесточение норм СНиП и СанПиН повлекли за собой появление электронных пускорегулирующих средств (ЭПРА), снижающих пульсацию. Эти устройства сглаживают колебания, но сделать свет максимально постоянным и ровным под силу лишь самым дорогим и качественным ЭПРА, которые не выдерживают конкуренции дешевых китайских ламп, которыми перенасыщен рынок. По российским санитарным нормам пульсация света при работе с компьютером не должна превышать 5%, однако при аттестации рабочих мест по условиям труда оказалось, что значение коэффициента пульсации на более чем 80% рабочих мест в 2-4 раза превышает установленные нормы. Какая пульсация у ламп, установленных дома, можно проверить только при наличии специального профессионально оборудования. Уходящая в прошлое лампа накаливания также имеет коэффициент пульсации. Колебания напряжения также сказываются на раскаленной вольфрамовой нити. Но она не успевает так быстро остыть, поэтому мерцание несколько сглаживается – пульсация составляет примерно 13%. Практически полностью проблема пульсации решена в уверенно завоевывающих рынок светодиодных лампах – качественные светильники имеют коэффициент пульсации до 1%. Неоспоримым преимуществом светодиодов является и отсутствие ртути, свинца и других вредных соединений, а значит, не требуются специальные меры по утилизации. Текшева Л.М., заведующая отделом нормирования и гигиенической экспертизы НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН, проводила экспериментальное исследование с участием добровольцев-волонтеров от 20 до 35 лет по сравнению влияния люминесцентных и светодиодных светильников на психофизические показатели человека. Результаты эксперимента выявили преимущество работы в условиях светодиодного освещения по сравнению с люминесцентным.

50гц

 
RealRascal   (2004-01-15 01:23) [0]

Никогда не задумывались над этим:
БОльшую часть нашей жизни мы находимся под воздействием света, моргающего 50 раз в секунду. Если смотреть на монитор, моргающий хотя 75 гц, у меня через полчаса начинает болеть голова. А 50гц- это куда заметнее. Наши глаза(а «глаза — это мозг, выдвинутый не перефирию») подвержены постоянному воздействию этой частоты. Вы думаете, что спираль в лампочке не успевает охладится за 1/50 сек и этим самым сглаживает колебания? Проводися опыт: фоторезистр, подключеный через усилител к динамику, освещали лампой накаливания, и в динамике был звук, частотой 50 гц.
Я вот подумал, не влияет ли это как нибудь на нас?


 
Marser   (2004-01-15 01:24) [1]

Может, сравнение «лампочки Ильича» с ЭЛТ не очень корректно?


 
wnew   (2004-01-15 01:31) [2]

Лампа накаливания мигает 100 раз в секунду — два мигания на 1Гц. За счёт инерционности зрения и нити накала мы не замечаем этого. Но заметны мигания люминесцентных ламп, наверное потому, что свечение газа менее инерционно. Интересно то, что боковым зрением, даже, мигание ламп накаливания становится заметным.


 
Германн   (2004-01-15 04:26) [3]

2 Marser © (15.01.04 01:24) [1]
И сравнение «лампочки Ильича» с ЭЛТ и сравнение «фоторезистора с глазом» не то что-бы «не очень корректно», а просто «не корректно вообще»!

2 RealRascal © (15.01.04 01:23)
А физику и электронику вы когда-нибудь изучали?

Если у вас «через полчаса» начинает болеть голова, то либо нужно менять монитор(не важно какой именно ЭЛТ или ЖК), либо менять профессию на не связанную с мониторами и вообще с «пристальным вниманием на некий текст или некое изображение».


 
Oleg_R   (2004-01-15 09:00) [4]

>wnew
Мигают люминесцентные лампы только те, которые питаются стандартным образом через дроссель. В настоящее время полно светильников(это некоторые настольные лампы и люминесцентные, которые с обычным цоколем как у лампы), которые питаются через электронную схему(преобразователь). Так вот они вроде как не мерцают(наверное работают на более высокой частоте).


 
Reindeer Moss Eater   (2004-01-15 09:56) [5]

Частота тока в сети и моргание лампы накаливания — вещи слабо связанные между собой.

Никто же не ждет, что если пинать локомотив ногой с частотой 50 герц, то он начнет дергаться в такт


 
AlexKniga   (2004-01-15 10:16) [6]

Reindeer Moss Eater
Да, но простые лампы «дневного света» моргают 100Гц.


 
Johnmen   (2004-01-15 11:17) [7]

А что считать морганием ?
Это ?
5-4-3-2-1- 0-1-2-3-4-5-4-3-2-1- 0-1-2-3-4-5-4-. ..
И/или это тоже ?
5-4-3-2-3-4-5-4-3-2-3-4-5-4-3-2-3-4-5-4-…


 
KSergey   (2004-01-15 11:20) [8]

Морганием предлагаю считать изменение величины светового потока.
Соответственно частоту этого изменения именовать частотой моргания.


 
DVM   (2004-01-15 11:22) [9]


> Частота тока в сети и моргание лампы накаливания — вещи
> слабо связанные между собой.

Связанные еще как. На каждом полупериоде есть пик напряжения — отрицательный или положительный — лампа горит ярко, и есть две точки в которых лампа не горит. Т.е. частота мигания в два раза выше частоты тока.
Да и не мигает она, а плавно зажигается-гаснет, к тому же за полупериод нить накаливания не успевает остыть, т. е. можно считать, что она не мигает.

Лампы дневного света же мигают.


 
Johnmen   (2004-01-15 11:28) [10]

>KSergey © (15.01.04 11:20)

Тогда несложно вычислить частоту моргания Солнца…:)))


 
Reindeer Moss Eater   (2004-01-15 11:43) [11]

AlexKniga © (15.01.04 10:16) [6]
Reindeer Moss Eater
Да, но простые лампы «дневного света» моргают 100Гц.

Есть такое слово — инерция.

Если она мала, то лампа моргает с удвоенной частотой приложенного тока.
Если она велика, то пофик на эту частоту тока.
Температура воды в электорочайнике что, колеблется с частотой тока в сети?


 
Brahman   (2004-01-15 12:57) [12]

>Температура воды в электорочайнике что, колеблется с частотой >тока в сети?
Конечно. А Вы не догадывались ?


 
y-soft   (2004-01-15 13:03) [13]

>RealRascal © (15.01.04 01:23)

Сейчас говорят, что влияет. Не в лучшую сторону — увеличивается нагрузка на часть мозга, которая занимается обработкой изображения. То, что мы не видим мерцание, совсем не означает, что его не видит мозг…

Особенно касается люминисцентных ламп


 
Reindeer Moss Eater   (2004-01-15 13:04) [14]

>Температура воды в электорочайнике что, колеблется с частотой >тока в сети?
Конечно. А Вы не догадывались ?

Конечно догадывался. Поэтому и сделал девайс, отключающий чайник не в произвольный момент периода тока а только в момент пика напряжения.
Иначе вода недокипяченая получается.


 
DiamondShark   (2004-01-15 13:14) [15]

Нет лучшего доказательства, чем эксперимент.
До сих пор помню лабораторную работу по «Охране труда».

Оборудование:
Фотоэлемент, осцилограф, газоразрядные лампы и лампы накаливания разной мощности, ящик.

Методика:
Осцилограф установить в режим синхронизации от сети.
Поместить фотоэлемент в тёмный ящик, выставить нуль на осцилограмме.
Помещать в ящик разные лампы, наблюдать осцилограммы изменения светогого потока.

Результаты:
http://mcc.md/acoulichev/light.gif


 
Johnmen   (2004-01-15 13:16) [16]

>Reindeer Moss Eater © (15.01.04 13:04)

Зато как приятно в момент такого отключения другим включенным приборам ! Они просто балдеют от кайфа. ..:)))


 
NickBat   (2004-01-15 13:29) [17]

Johnmen © (15.01.04 13:16) [16]
Да и выключателю чайника тоже очень приятно. :)))) Кайф еще тот. :)))))


 
kaif   (2004-01-15 13:44) [18]

2 DiamondShark © (15.01.04 13:14) [15]
Нет лучшего доказательства, чем эксперимент.

У Вас в приведенных «результатах» эксперимента явная лажа насчет газоразрядной лампы. Если это студенческая курсовая — то, конечно, простительно…
Если по оси ординат показаны данные с какого-либо светочувствительного прибора, то этот прибор должен регистрировать величину, пропорциональную энергии, излучаемой в единицу времени (график мощности), а у Вас показаны половинки полупериодов так, как если бы осциллограф был подключен к выходу выпрямителя напряжения (дионому мосту), то есть отображал бы график напряжения. 2(t).
Должна получиться синусоида двойной частоты, расположенная выше оси абсцисс, как и показано у Вас, но совершенно иной формы, чем то, что Вы изобразили.
:)
Хотелось бы знать, откуда Вы взяли столь красивые графики? Только не пытайтесь меня уверить, что это честные результаты эксперимента.


 
Лёша   (2004-01-15 14:02) [19]

Удалено модератором


 
wnew   (2004-01-15 14:03) [20]


> kaif © (15.01.04 13:44) [18]

А, что вам не нравится? С лампой накаливания, именно то, что вы описали — удвоенная частота и график расположен выше оси X, так как, нить накала не успевает остывать полностью. А график свечения газоразрядной лампы, по моему, тоже соответствует действительности — свечение газа не обладает такой инерционностью, как нить накала и поэтому успевает полностью гаснуть — ноль на оси, а положительный полупериод — это свечение при любом направлении тока. 2,
где w = 2*ПИ*50 Гц
t — время в секундах
U — константа (амплитуда напряжения)
R — сопростивление лампы в Омах, например, 1000 Ом.
p — мощность

и убедитесь, что это именно синусоида двойной частоты, а не не превращенные в положительные отрицательные полупериоды синусоиды частоты 50Гц. А именно такие «половинки» изображены на нижнем графике. Такие половинки образуются после «выпрямления» тока через нелинейные приборы типа диодного моста. Такой график тоже существует, но это из другой оперы. Автор, видимо, перепутал.


 
wal   (2004-01-15 14:57) [22]

И вообще газоразрядные лампы гаснуть несколько раньше, а разгораются несколько позже, чем напряжение проходит через ноль. Правда при только при отсутствии люминофора, но в любом случае график не будет похож на двухполупериодный выпрямитель.

С уважением.


 
wnew   (2004-01-15 15:01) [23]

Но — это, ведь, график освещённости фотоэлемента. Никакого противоречия здесь не вижу. Осцилограф подключен к выходу фотоэлемента, который воспринимает свечение ламп. Я не знаю, обладает ли газ внутри лампы послесвечением, но, если нет — то тогда всё правильно — напряжение падает до нуля и лампа, соответственно гаснет, достигает напряжение максимального отрицательного значения — яркость свечения, соответственно максимальна. Таким образом, график свечения будет выглядеть точно так же, как и график напряжения при двух полупериодном выпрямлении.


 
wnew   (2004-01-15 15:06) [24]


> wal © (15.01.04 14:57) [22]
> И вообще газоразрядные лампы гаснуть несколько раньше, а
> разгораются несколько позже, чем напряжение проходит через
> ноль.

Ну это уже другой вопрос. Но в любом случае на графике свечения будут наблюдаться только положительные полупериоды, которые возможно, будут уже полупериодов напряжения и с искажёной формой.


 
Piter   (2004-01-15 15:21) [25]

Частота моргания лампочки — 100 Гц, а не 50 (как тут уже замечали)

Маломощные лампочки (до 60 Вт) успевают гаснуть, мощные по 100 Вт просто снижают мощность излучения процентов на 30%

Лампы дневного света моргают с частотой 50 Гц, поэтому по ГОСТу их обязательно вешают парой, чтобы частота одной перекрывала другую


 
DiamondShark   (2004-01-15 15:24) [26]


> kaif © (15.01.04 13:44) [18]

В первый класс.
Осцилограф показывает не график мощности, а график ЭДС.
Предлагаю подумать самому, почему ЭДС фотоэлемента не может изменять полярность.


 
wal   (2004-01-15 15:35) [27]

то DiamondShark
А полярность тут не причем — синусоида будет «поднята» и колебаться от 0 до максимума

то wnew
такой график получился бы, если ЭДС фотоэлемента был пропорционален корню из мощности светового потока, что, мягко говоря, не соответствует действительности.

С уважением.


 
DiamondShark   (2004-01-15 15:36) [28]


> kaif © (15.01.04 14:40) [21]

Формула неверна. Советую заглянуть в учебник ТОЭ и поискать формулу активной мощности.


 
Oleg_R   (2004-01-15 15:37) [29]

>Piter
Лампы дневного света моргают с частотой 50 Гц, поэтому по ГОСТу их обязательно вешают парой, чтобы частота одной перекрывала другую. ..

Как это они будут от одной сети мигать в противофазе? Может их к разнам фазам подключают :-)? Тогда надо не 2, а 3 лампы, и трехфазную сеть :-).


 
DiamondShark   (2004-01-15 15:38) [30]

А заодно постарайтесь объяснить, как на графике функции синус-в-квадрате появятся отрицательные полупериоды.


 
kaif   (2004-01-15 15:41) [31]

2 DiamondShark © (15.01.04 15:24) [26]
В первый класс.
Осцилограф показывает не график мощности, а график ЭДС.
Предлагаю подумать самому, почему ЭДС фотоэлемента не может изменять полярность.

А я и не говорю об изменении полярности. Я говорю о том, что график, который Вы приводите не соответствует экспериментальным данным, а есть плод Вашего невежественного воображения.

Если Вам хоть что-то известно о принципах работы фотоэлементов, то Вы должны знать, что они регистрируют именно мощность падающего на них светового потока. Следовательно (предположим они совершенно линейны) они превращают в ЭДС величину этой мощности.

Следовательно, на выходе фоточувствительного устройства мы получим кривую, в лучшем случае, пропорциональную этой мощности, излучаемой лампой. Возведите в квадрат тот график, который Вы нарисовали и Вы получите (абстрагируясь от нелинейностей фоточувствительной системы и люминисцентной лампы) примерно то, что должен дать эксперимент.

А то, что Вы нарисовали (модуль сетевого напряжения) есть ЛАЖА. А не результат эксперимента. И я на этом настаиваю. Если Вам недостаточно здравого смысла или знаний, чтобы понять то, о чем я веду речь, то у Вас все равно может хватить совести человека, позиционирующего себя, как честного естествоиспытателя для того, чтобы признаться, что этот график Вы нарисовали из головы, а не привели настоящий результат настоящего эксперимента.

wnew (15.01.04 15:01) [23]
Но — это, ведь, график освещённости фотоэлемента. Никакого противоречия здесь не вижу. Осцилограф подключен к выходу фотоэлемента, который воспринимает свечение ламп. Я не знаю, обладает ли газ внутри лампы послесвечением, но, если нет — то тогда всё правильно — напряжение падает до нуля и лампа, соответственно гаснет, достигает напряжение максимального отрицательного значения — яркость свечения, соответственно максимальна. Таким образом, график свечения будет выглядеть точно так же, как и график напряжения при двух полупериодном выпрямлении.

С одной оговоркой, о которой я и веду речь. Производная вблизи нуля у показанного графика ненулевая. А у настоящего графика будет нулевой. И график свечения будет выглядеть не точно так же, как и график напряжения при двух полупериодном выпрямлении, а как квадрат этиого графика. А квадрат этого графика есть синусоида, лежащая выше нуля и касающаяся своии минимумами нуля. Это совершенно другой график.


 
kaif   (2004-01-15 15:47) [32]

DiamondShark © (15.01.04 15:36) [28]
> kaif © (15.01.04 14:40) [21]
Формула неверна. Советую заглянуть в учебник ТОЭ и поискать формулу активной мощности.

Не надо упрекать других в невежестве, когда налицо Ваше невежество. Поищите сами все, что Вам нужно в учебшике ТОЭ. ЭДС здесь вообще непричем. И об отрицательных полупериодах мощности я ничего не говорил. Это Вы мне приписываете что-то, не понимая о чем я говорю. Я повторяю, что Вы привели в качестве экспериментальных данные, которые таковыми не являются, да и не могут являться ни при каких условиях. Я имею в виду третий график.


 
DiamondShark   (2004-01-15 15:48) [33]


> kaif © (15. 01.04 15:41) [31]

Нарисуйте график синус-квадрат. Но не в больной голове, а на бумаге.


 
Piter   (2004-01-15 15:49) [34]

Как это они будут от одной сети мигать в противофазе?

Почему в противофазе? Просто с некоторым сдвигом по фазе… хотя может быть и в противофазе, там же стартеры специально стоят, это не тоже самое, что подключить к одной сети две обычные лампочки…


 
wal   (2004-01-15 15:50) [35]


> DiamondShark © (15.01.04 15:48) [33]
>
> > kaif © (15.01.04 15:41) [31]
>
> Нарисуйте график синус-квадрат. Но не в больной голове,
> а на бумаге.

Попробуйте сами — возможно Вы очень удивитесь. 2= (cos(2*x) + 1)/2
Эта школьная формула показывает, что квадрат косинусоиды просто равен косинусоиде двойной частоты, сдвинутой вверх. Не обязательно чертить график, проще воспользоваться тригонометрическим преобразованием.


 
Oleg_R   (2004-01-15 16:13) [38]

>Piter
поэтому по ГОСТу их обязательно вешают парой

Интересно, в каком это ГОСТе написано? Да, они действительно ставятся парами, и вдобавок каждая лампа запитывается от своего дроселя. Причем один включается еще и через конденсатор. Вот тут-то сдвиг и происходит. Кажись так, но могу ошибаться :-).


 
Oleg_R   (2004-01-15 16:15) [39]

Ба-а-альшой такой кондер — 4мкф!! Кто видел — тот знает!!!


 
Piter   (2004-01-15 16:22) [40]

Oleg_R (15. 01.04 16:13) [38]

да, наверное ты прав. Я просто забыл уже про эти лампы. Да особенно в них и не разбирался, но то, что сдвиг по фазе там есть — это точно.

И сдвиг по фазе нужен для того, чтобы они не мерцали одновременнл, а перекрывали друг друга. Частота мерцания света в 50 Гц недопустима по ГОСТу, поэтому такие лампы ставят парой. По какому именно ГОСТу я сейчас не скажу…


 
DiamondShark   (2004-01-15 16:24) [41]


> wal © (15.01.04 15:50) [35]

Ну погорячился я с квадратом.
Да ни при чём тут синус вообще!

____________________________

Пришлось пойти к нашим электронщикам, выклянчить осцилограф и фотоэлемент.

Всем приношу извинения, и обясняю.
Последний график — ЛАЖА!
Такой график получится только для мощных (80-100 Вт) ламп с большим послесвечением люминофора. А для ламп попроще вблизи нуля сетевого напряжения будут ещё и горизонтальные площадки.

Горящая газоразрядная лампа — это нелинейное сопротивление, с очень крутой ВАХ. Поэтому напряжение на лампе практически постоянно, а мощность (и, следовательно, световой поток), в первом приближении, пропорциональна модулю тока.

Вопросы есть?


 
Brahman   (2004-01-15 16:41) [42]

Ну вот — началось сражение.

Человеческий глаз имеет инерционность 0.1..0.15 с и
функционально соответствует звену первого порядка.
(реально, все сложнее, но пока хватит:))
Лампа накаливания (спираль) имеет тепловую инерционность и тоже примерно соответсвует звену первого порядка.
Величина T (постоянная времени) зависит от конструкции лапмы и для обычной 60 Вт примерно равна 0.1 c.
w(p) = 1/(Tp+1)

Таким образом, безинерционный сигнал (ток через спираль и процесс разогрева считаем установившемся) преобразуется в тепло
далее в излучение (тепловая, световая мощность) по квадратичному закону (Джоуль). 2+1)
Это амплитудно — частотная характеристика нити накаливания
При известных параметрах w = 2*PI*50 и T=0.1 c
получаем, что для основной гармоники (100 Hz) снижение уровня пульсации составит около 60 раз.
Дальше глаз фильтрует переменную составляющую допустим при инерционности T=0.15 c, что составит еще около 100 раз.
Итого, для основной гармоники амплитуда сигнала будет ослаблена
в 60*100 = 6000 раз.
Человеческий глаз имеет определенный порог восприятия амплитуды колебаний яркости (зависит от яркости, скважности, спектрального состава) и при некоторой критической частоте наступает «незаметность» мерцания (примерно 40-45 Гц).

Однако «незаметность» не означает не влияние. На частотах до 60-80 Гц (индивидуально) мозг все же отлавливает остаточную пульсацию светового потока лампы накаливания.

P.S.
А приведенный график — это не из той оперы и kaif здесь прав.


 
Brahman   (2004-01-15 16:44) [43]

>попроще вблизи нуля сетевого напряжения будут ещё и >горизонтальные площадки.

Никаких в реальности «горизонтальных» площадок нет.
Это просто зона нечувствительности Вашей схемы:)


 
wal   (2004-01-15 16:48) [44]


> Поэтому напряжение на лампе практически постоянно,

Здрасте.
Напряжение идет из розетки, а оно там, как известно — переменное, ток может и не быть синусоидальным, но уж точно не квадратным и не треугольным, тогда можно было бы говорить о какой-то пропорциональности.


 
Brahman   (2004-01-15 16:53) [45]

wal © (15.01.04 16:48) [44]
Физику и ТОЭ надо знать, чтобы не было так смешно.

В цепи с большой индуктивностью и небольшим активным сопротивлением ток можно считать постоянным, а значит и падение напряжения на лампе (активном сопротивлении) — тоже.


 
DiamondShark   (2004-01-15 17:00) [46]


> А приведенный график — это не из той оперы и kaif здесь
> прав.

Мне что, фотографии выкладывать?
Кайф нагнал тут кучу не относящейся к делу пурги, причём ни проделав эксперимента, ни имея представления о природе происходящих процессов.
Я сдуру повёлся и тоже нагнал, за что извинился и проделал эксперимент ещё раз. Первая картинка была нарисована по памяти, а экперимент был давно. Приведённый график соответствует действительности (для мощных ламп).
А рассуждения кайфа не имеют никакого отношения к лампам. Так что он не просто неправ, а дважды неправ.
Кстати, я сильно подозреваю, что извиняться он не будет.


 
wal   (2004-01-15 17:04) [47]


> Brahman © (15. 01.04 16:53) [45]
> wal © (15.01.04 16:48) [44]
> Физику и ТОЭ надо знать, чтобы не было так смешно.

Физику и ТОЭ я знаю, в пределах понимания принцыпа работы люминисцентной лампы. Дроссель в цепи переменного тока только сдвигает фазу тока относительно фазы напряжения, а уж никак не выпрямляет этот ток.


 
DiamondShark   (2004-01-15 17:15) [48]


> wal © (15.01.04 16:48) [44]

ВАХ лампы нарисовать?
Определение слову пропорционально тоже за вас поискать?


 
Piter   (2004-01-15 17:39) [49]

Удалено модератором
Примечание: Личная переписка


 
kaif   (2004-01-15 18:23) [50]

DiamondShark © (15. 01.04 17:00) [46]
Мне что, фотографии выкладывать?
Кайф нагнал тут кучу не относящейся к делу пурги, причём ни проделав эксперимента, ни имея представления о природе происходящих процессов.
Я сдуру повёлся и тоже нагнал, за что извинился и проделал эксперимент ещё раз. Первая картинка была нарисована по памяти, а экперимент был давно. Приведённый график соответствует действительности (для мощных ламп).
А рассуждения кайфа не имеют никакого отношения к лампам. Так что он не просто неправ, а дважды неправ.
Кстати, я сильно подозреваю, что извиняться он не будет.
————————-

Стиль, конечно, интересный. Ну дык, если ты с самого начала был прав, как ты тут пытаешься представить, то не гнал бы пургу, выражаясь твоим языком, насчет того, как выглядит квадрат синуса.
Не знаю, как ты, а я имею представление о происходящих процессах и даже соответствующее инженерное образование. Если все дело в нелинейности вольт-амперной характеристики лампы, то так и следовало с самого начала возражать, а не гнать пургу про ЭДС, синусы, активную мощность и всякую другую чушь, не имеющую отношения к существу вопроса. Буду очень признателен, если поместишь именно осциллограмму эксперимента, который ты, как я успел заметить поставил очень быстро, если вообще поставил.
Я не занимался специально лампами дневного света. Я даже никогда их не подсоединял и не знаю, чего у них там в коробочках имеется. Может, действительно, их включают через резистор и напряжение поэтому на них постоянно, как ты здесь уже говорил (боюсь уже с тобой спорить). Хотя это было бы странно с учетом того, что такой резистор потреблял бы часть той активной мощности, о которой ты любишь распинаться…
Если имеются такие гипотетические резисторы и ВАХ действительно настолько крутая (в смысле нелинейная), что можно с какой-то натяжкой считать график похожим на тот, что ты нарисовал, то нужно было сразу так и говорить.
Я вообще не знаю, за что мне извиняться. За то, что я посмел утверждать, что нарисованный тобою график может создать ложное представление у остальных читателей о том, что излучаемая мощность для любой неинерционной лампы повторяет график напряжения?
Ну хочешь, извинюсь. Тебе от этого легче будет? Ведь тогда окажется, что ты теперь неправ в том, что kaif не извинится.
Ты же не извиняешься за оскорбления, которыми осыпаешь публику. Я уже и не обижаюсь, так как знаю, что это просто твое свойство. Вроде того, как печень выделяет желчь, перефразируя известное выражение, DiamondShark производит ругательства. Ну такова его природа. Чего обижаться?
Тем более, что в результате моих сомнений в твоей ЛАЖЕ было доказано, что я дважды неправ.
Да я трижды неправ, что вообще стал с тобой спорить!
Ты трудился, графики рисовал по памяти, а я вот взял, да и обложал третий график… Да еще и тригонометрию напомнил (кстати, мне пришлось за этой формулой лезть в школьный учебник моего сына), так как я тригонометрию тоже не помню. Но зато помню некоторые принципиальные вещи.


 
kaif   (2004-01-15 18:28) [51]

Пожалуй неправ я был в одном.
Так как спор изначально возник вокруг вопроса о том, с какой частотой мигают лампы, то DiamondShark был абсолютно прав, что с частотой 100Гц. Эксперименты на этот счет ставить я особенного смысла не вижу, так как это тривиально. Видно, мне не стоило придираться к форме кривой. Считайте это мои инженерным педантизмом.
С уважением.


 
DiamondShark   (2004-01-15 18:54) [52]


> kaif © (15.01.04 18:23) [50]

Ты так и не понял, в чём ты был не прав. Ладно, объясню: ты был не прав, когда полез в вопрос, в котором ты по твоим же, кстати, словам не разбираешься.
Так что продемонстрировал ты тут не знание «принципиальных вещей», а банальный воинствующий ламеризм. А на это у меня, как ты верно заметил, реакция почти физиологическая.


 
kaif   (2004-01-15 19:58) [53]

2 DiamondShark © (15.01.04 18:54) [52]
А ты, надо полагать, разбираешься?
Судя по всему, что ты понаписал, ты в этом разбираешься еще меньше меня. И обвинение в воинствующем ламеризме, если это вообще применимо к форуму «Потрепаться», можешь с равным успехом отнести к себе. ИМХО, экспериментальная проверка того, что лампы мерцают с частотой 100 Гц это и есть ламеризм чистой воды. То, что они так или иначе, но мигают, и именно с частотой 100Гц (если в них не встроен преобразователь напряжения, как в некоторых Philips-ах) очевидно из того, что они работают от сети переменного тока в 50 Гц. И никакие эксперименты здесь не нужны вообще. А если уж эксперименты ставятся, то интересны именно детали, то есть формы полученных графиков, нелинейности и т.п.
Что же касается того, что я знаю или не знаю относительно люминисцентных ламп, то я сто раз повторил, что я знаю об их нелинейности и нелинейности фотодиодов, кстати, тоже, и искусственно допускаю линейность всей системы в наше споре для того чтобы говорить на одном языке, как и ты ее допускал (эту линейность) вначале, когда утверждал всякую чушь о самоочевидности того графика, что привел, так как это по твоим понятиям и был «квадрат синуса».
Кстати, ты так и не привел формулу «активной мощности» из учебника ТОЭ как ты выразился, говоря, «что моя формула неверна». Интересно, о нелинейности ВАХ люминисцентных ламп в этой формуле что именно было написано в том учебнике, на который ты ссылался?
Ты просто пытаешься делать хорошую мину при плохой игре, валя с больной головы на здоровую.
Тебе видимо совсем не наплевать на свой авторитет. А вот мне лично — наплевать. Это нас немного отличает. Могу объявление платное повесить на «Мастерах» в качестве рекламы, что я — ламер позорный. Зачем далеко ходить? Давай открою такую ветку. А ты туда можешь писать все, что хочешь. Всю свою физиологию излить.
:)


Люминесцентная лампа

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов.

Различные виды люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Срок службы люминесцентных ламп может до 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя.
Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.

Коридор, освещенный люминесцентными лампами

Область применения

Люминесцентные лампы — наиболее распространённый и экономичный источник света для создания рассеянного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычные патроны E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоёвывать популярность и в быту.

Применение электронных пускорегулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет ещё более улучшить характеристики люминесцентных ламп — избавиться
от мерцания и гула, ещё больше увеличить экономичность, повысить компактность.

Главными достоинствами люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются высокая светоотдача (люминесцентная лампа 23 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания) и более длительный срок службы (2000 — 20000 часов против 1000 часов).
В некоторых случаях это позволяет люминесцентным лампам экономить значительные средства, несмотря на более высокую начальную цену.
Применение люминесцентных ламп особенно целесообразно в случаях, когда освещение включено продолжительное время, поскольку включение для них является наиболее тяжёлым режимом и частые включения-выключения сильно снижают срок службы.

История

Первым предком лампы дневного света была лампа Генриха Гайсслера, который в 1856 году получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида.
В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение.
В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово — белый свет. Эта лампа имела умеренный успех.
В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синезелёного
цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Это было, однако, очень близко к современному дизайну, и имело намного более высокую эффективность, чем лампы Гайсслера и Эллинойса.
В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в более однородно белоцветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света.
General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах
лампы возникает электрический разряд. Лампа заполнена парами ртути, и проходящий ток приводит к появлению УФ излучения.
Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора можно менять оттенок свечения лампы.

 Особенности подключения

С точки зрения электротехники, люминесцентная лампа — устройство с отрицательным сопротивлением (чем больший ток через неё проходит — тем больше падает её сопротивление).
Поэтому при непосредственном подключении к электрической сети лампа очень быстро выйдет из строя из-за огромного тока, проходящего через неё. Чтобы предотвратить это, лампы подключают через специальное устройство (балласт).

В простейшем случае это может быть обычный резистор, однако в таком балласте теряется значительное количество энергии. Чтобы избежать этих потерь при питании ламп от сети переменного тока в качестве балласта может применяться реактивное сопротивление (конденсатор или катушка индуктивности). В настоящее время наибольшее распространение получили два типа балластов — электромагнитный и электронный.

Произведённый в СССР электромагнитный балласт «1УБИ20». Недостатком являлся низкий cosф, так как реактивная мощность балласта зачастую больше мощности лампы.


Электромагнитный балласт

Электромагнитный балласт представляет собой индуктивное сопротивление (дроссель) подключаемое последовательно с лампой. Для запуска лампы с таким типом балласта требуется также стартер.

Преимуществами такого типа балласта является его простота и дешевизна.
Недостатки — мерцание ламп с удвоенной частотой сетевого напряжения (частота сетевого напряжения в России = 50 Гц), что повышает утомляемость и может негативно сказываться на зрении, относительно долгий запуск (обычно 1-3 сек, время увеличивается по мере износа лампы), большее потребление энергии по сравнению с электронным балластом.

стартер

Дроссель также может издавать низкочастотный гул.
Помимо вышеперечисленных недостатков, можно отметить ещё один.
При наблюдении предмета вращающегося или колеблющегося с частотой равной или кратной частоте мерцания люминесцентных ламп с электромагнитным балластом такие предметы будут казаться неподвижными из-за эффекта стробирования.
Например этот эффект может затронуть шпиндель токарного или сверлильного станка, циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера, блок ножей вибрационной электробритвы.

Во избежание травмирования на производстве запрещено использовать люминесцентные лампы для освещения движущихся частей станков и механизмов без дополнительной подсветки лампами накаливания.

электронный балласт


Электронный балласт

Электронный балласт представляет собой электронную схему, преобразующую сетевое напряжение в высокочастотный (20-60 кГц) переменный ток, который и питает лампу.
Преимуществами такого балласта является отсутствие мерцания и гула, более компактные размеры и меньшая масса, по сравнению с электромагнитным балластом.
При использовании электронного балласта, можно добиться мгновенного запуска лампы (холодный старт), однако такой режим неблагоприятно сказывается на сроке службы лампы, поэтому применяется и схема с предварительным прогревом электродов в течение 0,5-1 сек (горячий старт).
Лампа при этом зажигается с задержкой, однако этот режим позволяет увеличить срок службы лампы.

Механизм запуска лампы с электромагнитным балластом

В классической схеме включения с электромагнитным балластом для автоматического регулирования процесса зажигания лампы применяется пускатель (стартер), представляющий собой миниатюрную газоразрядную лампочку с неоновым наполнением и двумя металлическими электродами.

Один электрод пускателя неподвижный жёсткий, другой — биметаллический, изгибающийся при нагреве. В исходном состоянии электроды пускателя разомкнуты.

подключение 58-ваттных ламп классическим способом в рекламном щите

Пускатель включается параллельно лампе. В момент включения к электродам лампы и пускателя прикладывается полное напряжение сети, так как ток через лампу отсутствует и падение напряжения на дросселе равно нулю.

Электроды лампы холодные и напряжение сети недостаточно для её зажигания. Но в пускателе от приложенного напряжения возникает разряд, в результате которого ток проходит через электроды лампы и пускателя. Ток разряда мал для разогрева электродов лампы, но достаточен для электродов пускателя, отчего биметаллическая пластинка, нагреваясь, изгибается и замыкается с жёстким электродом.

Ток в общей цепи возрастает и разогревает электроды лампы. В следующий момент электроды пускателя остывают и размыкаются. Мгновенный разрыв цепи тока вызывает мгновенный пик напряжения на дросселе, что и вызывает зажигание лампы.

К этому моменту электроды лампы уже достаточно разогреты. Разряд в лампе возникает сначала в среде аргона, а затем, после испарения ртути, приобретает вид ртутного.

 В процессе горения напряжение на лампе и пускателе составляет около половины сетевого за счёт падения напряжения на дросселе, что устраняет повторное срабатывание пускателя.

В процессе зажигания лампы пускатель иногда срабатывает несколько раз подряд вследствие отклонений во взаимосвязанных между собой характеристиках пускателя и лампы.

 В некоторых случаях при изменении характеристик пускателя или лампы возможно возникновение ситуации, когда стартер начинает срабатывать циклически.

Это вызывает характерный эффект когда лампа периодически вспыхивает и гаснет, при погасании лампы видно свечение катодов накаленных током протекающим через сработавший стартер.

Механизм запуска лампы с электронным балластом

В отличие от электромагнитного балласта для работы электронного балласта зачастую не требуется отдельный специальный стартер т.к. такой балласт в общем случае способен сформировать необходимые последовательности напряжений сам.

Существуют разные технологии запуска люминесцентных ламп электронными балластами. В наиболее типичном случае электронный балласт подогревает катоды ламп и прикладывает к катодам напряжение, достаточное для зажигания лампы, чаще всего — переменное и высокочастотное (что заодно устраняет мерцание лампы характерное для электромагнитных балластов).

В зависимости от конструкции балласта и временных параметров последовательности запуска лампы такие балласты могут обеспечивать, например плавный запуск лампы с постепенным нарастанием яркости до полной за несколько секунд или же мгновенное включение лампы.

 Часто встречаются комбинированные методы запуска когда лампа запускается не только за счет факта подогрева катодов лампы но и за счет того что цепь в которую включена лампа является колебательным контуром. Параметры колебательного контура подбираются так, чтобы при отсутствии разряда в лампе, в контуре возникает явление электрического резонанса, ведущее к значительному повышению напряжения между катодами лампы.

Как правило, это ведет и к росту тока подогрева катодов, поскольку при такой схеме запуска спирали накала катодов нередко соединены последовательно через конденсатор, являясь частью колебательного контура. В результате за счет подогрева катодов и относительно высокого напряжения между катодами лампа легко зажигается.

После зажигания лампы параметры колебательного контура изменяются, резонанс прекращается, и напряжение в контуре значительно падает, сокращая ток накала катодов. Существуют вариации данной технологии.

Например, в предельном случае балласт может вообще не подогревать катоды, вместо этого, приложив достаточно высокое напряжение к катодам, что неизбежно приведет к почти мгновенному зажиганию лампы за счет пробоя газа между катодами. По сути, этот метод аналогичен технологиям, применяемым для запуска ламп с холодным катодом (CCFL). Данный метод достаточно популярен у радиолюбителей, поскольку позволяет запускать даже лампы с перегоревшими нитями накала катодов, которые не могут быть запущены обычными методами из-за невозможности подогрева катодов.

В частности этот метод нередко используется радиолюбителями для ремонта компактных энергосберегающих ламп, которые являются обычной люминесцентной лампой с встроенным электронным балластом в компактном корпусе. После небольшой переделки балласта такая лампа может еще долго служить, невзирая на перегорание спиралей подогрева, и ее срок службы будет ограничен только временем до полного распыления электродов.

Причины выхода из строя

Электроды люминесцентной лампы представляют собой вольфрамовые нити, покрытые пастой (активной массой) из щелочноземельных металлов. Эта паста и обеспечивает стабильный тлеющий разряд, если бы ее не было, вольфрамовые нити очень скоро перегрелись бы и сгорели.

Балласт от перегоревшей энергосберегающей лампы подключён к лампе Т5

В процессе работы она постепенно осыпается с электродов, выгорает, испаряется, особенно при частых пусках, когда некоторое время разряд происходит не по всей площади электрода, а на небольшом участке его поверхности, что приводит к перегреву электрода. Отсюда потемнение на концах лампы, часто наблюдаемое ближе к окончанию срока службы.

Когда паста выгорит полностью, ток лампы начинает падать, а напряжение, соответственно, возрастать. Это приводит к тому, что начинает постоянно срабатывать стартер — отсюда всем известное мигание вышедших из строя ламп.

Электроды лампы постоянно разогреваются, и в конце концов, одна из нитей перегорает, это происходит примерно через 2 — 3 дня, в зависимости от производителя лампы.

После этого на минуту-две лампа горит без всяких мерцаний, но это последние минуты в ее жизни. В это время разряд происходит через остатки перегоревшего электрода, на котором уже нет пасты из щелочноземельных металлов, остался только вольфрам.

Эти остатки вольфрамовой нити очень сильно разогреваются, из-за чего частично испаряются, либо осыпаются, после чего разряд начинает происходить за счет траверсы (это проволочка, к которой крепится вольфрамовая нить с активной массой), она частично оплавляется. После этого лампа вновь начинает мерцать. Если ее выключить, повторное зажигание будет невозможным. На этом все и закончится.

Вышесказанное справедливо при использовании электромагнитных ПРА (балластов). Если же применяется электронный балласт, все произойдет несколько иначе.

Постепенно выгорит активная масса электродов, после чего будет происходить все больший их разогрев, рано или поздно одна из нитей перегорит.

Сразу же после этого лампа погаснет без мигания и мерцания за счет предусматривающей автоматическое отключение неисправной лампы конструкции электронного балласта.


Люминофоры и спектр излучаемого света

Многие люди считают свет, излучаемый люминесцентными лампами грубым и неприятным. Цвет предметов освещенных такими лампами может быть несколько искажён. Отчасти это происходит из-за синих и зеленых линий в спектре излучения газового разряда в парах ртути, отчасти из-за типа применяемого люминофора.

  

Типичный спектр люминесцентной лампы.

Во многих дешевых лампах применяется галофосфатный люминофор, который излучает в основном жёлтый и синий свет,
в то время как красного и зелёного излучается меньше.

Такая смесь цветов глазу кажется белым, однако при отражении от предметов свет может содержать неполный спектр, что воспринимается как искажение цвета.
Однако такие лампы, как правило, имеют очень высокую световую отдачу.

В более дорогих лампах используется «трехполосный» и «пятиполосный» люминофор.
Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы, как правило, имеют более низкую световую отдачу.

Также существуют люминесцентные лампы, предназначенные для освещения помещений, в которых содержатся птицы. Спектр этих ламп содержит ближний ультрафиолет, что позволяет создать более комфортное для них освещение, приблизив его к естественному, так как птицы, в отличие от людей, имеют четырехкомпонентное зрение.

Варианты исполнения

По стандартам лампы дневного света разделяются на колбные и компактные.

Советская люминесцентная лампа мощностью 20 Вт( «ЛБ-20» ). Современный европейский аналог этой

лампы — T8 1

Колбные лампы представляют собой лампы в виде стеклянной трубки. Различаются по диаметру и по типу цоколя, имеют следующие обозначения:
T5 ((диаметр 5/8 дюйма=1.59 см),
T8 (диаметр 8/8 дюйма=2.54 см),
T10 (диаметр 10/8 дюйма=3.17 см)
и T12 (диаметр 12/8 дюйма=3.80 см)).

Лампы такого типа часто можно увидеть в промышленных помещениях, офисах, магазинах и т. д.

 Компактные лампы представляют собой лампы с согнутой трубкой. Различаются по типу цоколя на (G23,G24Q1,G24Q2, G24Q3). Выпускаются также лампы под стандартные патроны E27 и E14, что позволяет использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания.

Преимуществом компактных ламп являются устойчивость к механическим повреждениям и небольшие размеры. Цокольные гнёзда для таких ламп очень просты для монтажа в обычные светильники, срок службы таких ламп составляет от 6000 до 15000 часов.

 G23

Универсальная лампа Osram для всех типов цоколей G24

У лампы G23 внутри цоколя расположен стартер, для запуска лампы дополнительно необходим только дроссель. Их мощность обычно не превышает 14 Ватт.

Основное применение — настольные лампы, зачастую встречаются в светильниках для душевых и ванных комнат. Цокольные гнезда таких ламп имеют специальные отверстия для монтажа в обычные настенные светильники.

 G24

Лампы G24Q1, G24Q2 и G24Q3 также имеют встроенный стартер, их мощность, как правило, от 13 до 36 Ватт.

Применяются как в промышленных, так и в бытовых светильниках.

Стандартный цоколь G24 можно крепить как шурупами, так и на купол (современные модели светильников).

Утилизация

Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью.

По истечении срока службы в России лампу, как правило, выбрасывают куда попало.

На проблемы утилизации этой продукции в России не обращают внимания ни потребители, ни производители, хотя существует несколько занимающихся ею фирм.

Александр Гореславец
Компания «Додэка Электрик».

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Люминесцентные лампы и чувствительность к мерцанию

СУБЛИМИНАЛЬНОЕ МЕРЦАНИЕ Часть II: Люминесцентные лампы и чувствительность к мерцанию

— пользователем Ричард Конрад, доктор философии. Пересмотрено 12.03.09

Подсознательный: ниже порог осознанного восприятия; неадекватен для осознания, но способен вызвать ответ.

Все типы люминесцентных ламп имеют некоторое количество мерцания. Большая часть этого мерцания невидима, по крайней мере сознательному уму. Мерцание невидим, когда он состоит из импульсов или волн света, которые повторяются один за другим. другой — так быстро, что кажется, что они сливаются в ровный свет. Наша частота слияния мерцания (частота выше которого мы больше не видим мерцания) колеблется примерно от 25 до 55 Гц (Гц означает количество раз в секунду). Мерцание частота слияния варьируется в зависимости от человека, в зависимости от интенсивности и цвета свет, а также зависит от того, где свет падает на сетчатку.Сигналы зрительного нерва пропорциональны мерцанию на частотах, намного превышающих частоту сознательного слияния мерцаний, действительно достигают нашего мозг из глаза (по данным ЭЭГ и других исследований). Любые невидимо мерцающий свет, воздействующий на мозг, — это то, что я называю подсознательным мерцание.

Флуоресцентный комнатное освещение, работающее от старомодного балласта, производит подсознательное мерцание с частотой 60 Гц. Это сознательно надоедает чувствительным людям и оказывает долгосрочное воздействие на нормальных людей, которые работать под ними по много часов каждый день.Большая часть мерцания лампы происходит на частоте 120 Гц, что обычно слишком быстро, чтобы проблема. Но из-за того, как лампы работают, достаточно подсознательного мерцания 60 Гц, чтобы вызвать симптомы. Некоторые марки новых ЭПРА, в том числе в новых КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) убирают это мерцание, а некоторые нет. Симптомы, вызванные подсознательным мерцанием, могут включать любое из следующего: a чувство неспособности сосредоточиться, дезориентация, замешательство, внимание дефицит / мозговой туман, раздражительность, головная боль, мигрень, боль в глазах или шее, головокружение, тошнота или неприятное ощущение в груди.У некоторых людей похожие симптомы могут быть вызвано сильно искусственным цветовым спектром некоторых флуоресцентных ламп.

Все типы люминесцентных ламп генерировать ЭДС. Наихудшая ЭДС исходит от высокой частоты электронные балласты в современных люминесцентных лампах и в компактных флюоресцентные лампы. Это не только излучают выбросы в космос из своего фактического местоположения, но также передают их электрические шумы обратно через проводку, которая питает их электричество.ЭДС от балластов затем повторно излучается от проводки по всему зданию.

Ни то, ни другое мерцание 60 Гц и уровни излучения ЭМП не сообщаются производители. Потому что новые законы требуют замена большинства ламп накаливания на компактные люминесцентные к 2012 году, очень скоро подсознательно затронуты или пострадают многие другие люди прямо от отключения таких симптомов, как мигрень.

Это Здесь важно отметить, что КЛЛ фактически имеют только половину эффективности , о которой сообщает производители и используются при расчете и рекламировании экологических выгод.Это потому, что у них очень плохая мощность коэффициент около 0,5, что означает, что они фактически рисуют и используют два раза ток больше, чем регистрирует счетчик ватт-часов. Таким образом, это может сэкономить на вашем немедленном счете за электричество, но расходует больше вдвое больше топлива на электростанции (фактически более чем в два раза, т.к. токи несут большие потери в линиях передачи), и в конечном итоге мы все платят за это двумя способами. Также режимом отказа КЛЛ может быть дым и горение.Подробнее см. http://sound.westhost.com/articles/incandescent.htm#equ. Некоторые из сравнений эффективности с лампы накаливания сделаны не вразрез с обычными лампами накаливания, но по сравнению с долговечными лампами накаливания, эффективность которых составляет примерно половину штатной лампы. Другой фактор выдумки половинный; таким образом некоторые из сравнение эффективности с лампами накаливания было преувеличено в четыре раза . Другая подобная дезинформация была выдвинута производителями и политики по всему миру.

Все Люминесцентные лампы используют дугу паров ртути внутри лампы. Ультрафиолетовый свет от этой дуги вызывает порошки люминофора, нанесенные на внутреннюю поверхность стекла, излучающие синий, зеленый цвет и красный свет (чистый эффект — белый свет). Красное излучение люминофора затухает медленно, поэтому красный свет имеет слабое мерцание (красный свет интегрирован поверх время). Голубое излучение очень быстрое и имеет наибольшее мерцание.Вот почему, несмотря на добрые намерения, дорогие полноспектральные (более голубоватые) лампы имеют большее подсознательное мерцание на головном мозге (если только их балласты бывает того типа, который полностью устраняет мерцание).

С наихудшее мерцание — синий цвет, полезно носить очки, которые блокируют некоторые синего света. Поэтому янтарь или розовые очки, особенно при ношении вместе с козырьком или шляпой с козырек, позволяющий чувствовать себя более комфортно при флуоресцентном освещении.Для некоторых людей, принимающих добавки черника и / или карнозин перед тем, как выйти в освещенные флуоресцентным светом области, могут снизить чувствительность мерцать.

Каждые флуоресцентный свет имеет каплю металлической ртути внутри, которая используется для генерировать ультрафиолетовую дугу. Потому что благодаря своей высокой эффективности люминесцентные лампы полезны для сокращения глобального потепление, но проблемы, вызванные высокими локальными концентрациями ртути во время поломка и утилизация игнорируются.

Надеюсь, светодиодное освещение станут дешевле до такой степени, что смогут заменить компактные флуоресцентные. Некоторые из новейших светодиодов просто становятся доступными, имеют естественный, теплый и приятный цвет. Теоретически светодиоды могут быть мерцающими и свободными от ЭМП, но если только инженеры-электронщики, которые проектируют свои источники питания, разрабатывают биологический по совести, они будут использовать импульсные источники питания (с высоким ЭДС) и будет управлять светодиодами в импульсном режиме постоянного тока (который будет генерировать дополнительные большие количества ЭДС).

Ричард Конрад имеет докторскую степень. в биохимии, а также консультирует по вопросам окружающей среды по телефону люди с MCS, EMF или электрической чувствительностью (ES, EHS, EMS) или чувствительностью к мерцанию. 808 / 695-1128 (дневные часы на Гавайях), www.conradbiologic.com.

Конец мерцания. Хотя, возможно, вы не сможете увидеть… | от Грега Йейттера

Фото Луки Браво на Unsplash

Если его не видно, это не проблема, верно? Невидимое мерцание — распространенный побочный продукт схемотехники светодиодов и может быть опасным для здоровья, безопасности и производительности.

Производители освещения должны знать о некоторых грядущих изменениях стандартов, в том числе из DLC, которые могут повлиять на их способность продавать продукты с мерцанием в ближайшем будущем.

Мерцание — не новая проблема. На Олимпийских играх 1972 года в Мюнхене многие фотографы заметили, что их фотографии были сильно недоэкспонированы или черными как смоль. Это связано с тем, что все HID-светильники стадиона были подключены к одной и той же фазе питания переменного тока и на короткое время выключались 50 раз в секунду.

Быстро движущиеся объекты не отображаются непрерывной линией при мерцающем свете.Изображение: Википедия.

Однофазное спортивное освещение также может приводить к тому, что быстро движущиеся объекты выглядят неподвижными или медленно движущимися. В результате HID-освещение стадиона теперь часто смещается по всем трем фазам переменного тока, что временно компенсирует мерцание, так что отсутствуют периоды абсолютно черного света.

Флуоресцентное освещение также было склонно к мерцанию, вызывающему мигрень, но эта проблема была в значительной степени решена с появлением электронных балластов. Эти новые балласты работают на очень высоких частотах, которые считаются незаметными и безопасными.

Светодиоды

представляют собой новую проблему в отношении мерцания, поскольку приходится искать компромисс между стоимостью и производительностью.

Для производителей светодиодного освещения простой способ уменьшить размер и стоимость продукции — это модулировать входящий сигнал переменного тока настолько, насколько это необходимо для управления светодиодами. В результате многие недорогие осветительные приборы включаются и выключаются с частотой 100–120 Гц, что вдвое превышает частоту сети переменного тока (50–60 Гц).

Кроме того, многие драйверы заставляют светодиоды мигать при затемнении. Это происходит либо из-за плохой совместимости с диммером линии переменного тока, либо из-за метода диммирования (например, ШИМ).При затемнении эти продукты могут мерцать в диапазоне от 100 Гц до более 3 кГц. Обратите внимание, что в этом диапазоне мерцание часто называют стробоскопическим эффектом.

Драйверы с чисто постоянным током, которые модулируют ток и напряжение для уменьшения яркости, не подвержены этой проблеме. Однако имейте в виду, что ряд драйверов постоянного тока реализуют «гибридную» стратегию и все же вызывают мерцание при определенных условиях.

Большинство осветительных приборов находятся за пределами диапазона мерцания, которое может вызвать светочувствительные эпилептические припадки (до 70 Гц), но это автоматически не означает, что они не опасны.

Стробоскопические эффекты выше 100 Гц не видны большинству людей напрямую. Однако быстрые движения головы или глаз, наряду с быстрым движением объектов, могут вызывать сознательное или бессознательное восприятие мерцания с частотой примерно до 2 кГц. Помимо раздражения, высокочастотное мерцание (от 100 Гц до 2 кГц) может вызвать утомление глаз, усталость и головные боли.

Возможно, наиболее опасным аспектом мерцания является то, что из-за него быстро движущиеся объекты появляются в неподвижном состоянии или медленнее, чем реальная скорость движения.

Имейте в виду, что многих осветительных приборов мерцают в диапазоне от 100 Гц до 2 кГц.

Возможно, наиболее опасным аспектом мерцания является то, что из-за него быстро движущиеся объекты появляются в неподвижном состоянии или медленнее, чем реальная скорость движения. Это может быть опасно в среде с вращающимся оборудованием, касание которого может казаться безопасным даже на высокой скорости, что может привести к травмам. Это также может быть проблематичным на дорогах, где труднее судить о реальной скорости движения внешних объектов.

По мере увеличения частоты мерцания это становится меньшей проблемой. Осветительные приборы со 100% мерцанием на частоте 1,25 кГц или выше считаются безопасными, а продукты со 100% мерцанием на частоте 3 кГц или выше в настоящее время считаются полностью безопасными.

В конце 2015 года IEEE опубликовал первые общепринятые рекомендации по мерцанию освещения, в значительной степени основанные на работе Арнольда Дж. Уилкинса из Университета Эссекса. IEEE 1789–2015 направлен на количественную оценку мерцания освещения и связанных с ним рисков для здоровья и безопасности.

В этой статье я не буду вдаваться в подробности IEEE 1789. Однако вы должны знать, что это касается не только частоты мерцания, но также индекса мерцания и модуляции. Рекомендации IEEE определяют характеристики мерцания с высоким, низким и безопасным уровнем риска на основе этих трех терминов.

До IEEE 1789 некоторые дальновидные производители и ученые полагались на рекомендации LRC ASSIST по мерцанию 2012 года. Трудно сказать, почему в целом не знали об этих правилах, но можно догадаться, что они потерялись в шумихе вокруг светодиодов того времени.

Логотип совместимости с NEMA

В 2017 году NEMA опубликовала свои собственные руководящие принципы. NEMA 77–2017 использует два разных показателя: один для мерцания ниже 80 Гц, а другой для стробоскопических эффектов выше 80 Гц. Последний, как утверждается, точно моделирует чувствительность человеческого глаза к стробоскопическим эффектам.

NEMA 77 обеспечивает разные пороги мерцания для внутреннего и наружного освещения. Кроме того, это касается мерцания при сочетании светодиодного освещения и диммеров. Лампы и диммеры, отвечающие определенным требованиям, могут иметь логотип совместимости на упаковке.

Калифорния исторически является прогрессивным штатом с точки зрения регулирования энергетики. Но Заголовок 24 2016 года был беспрецедентным — в нем больше внимания уделялось качеству света, чем экономии энергии на освещение.

Многие знают, что согласно Разделу 24 Калифорнийской энергетической комиссии требуется, чтобы многие источники света имели индекс цветопередачи 90 или выше. Но еще одно важное требование — это мерцание. В соответствии с требованиями, изложенными в Совместном приложении 10, высокоэффективное освещение должно иметь мерцание менее 30% на частотах ниже 200 Гц.Другие требования предъявляются к частотам до 400 Гц.

Кроме того, California Title 20 требует, чтобы источники света проверялись на мерцание после сопряжения с элементами управления.

DLC в настоящее время исследует требование мерцания для включения в будущую версию стандарта.

ENERGY STAR опубликовала конкретные рекомендации по измерению мерцания в 2015 году. Индекс и процент мерцания следует измерять для всех продуктов, а тестирование должно распространяться на пять различных диммеров для регулируемых ламп.Хотя это рекомендуемая практика, а не требование в настоящее время, в будущей версии ENERGY STAR, вероятно, потребуется тестирование мерцания для более широкого спектра осветительных приборов.

Наконец, DLC в настоящее время исследует требование мерцания для включения в следующую версию стандарта. Производители осветительных приборов должны принять это к сведению, потому что сегодня существует множество мерцающих светильников, совместимых с DLC, особенно для продуктов, ориентированных на чувствительные к стоимости рынки (например, ESCO). По причинам здоровья и безопасности, перечисленным выше, я решительно поддерживаю требование мерцания DLC.

Хотя Калифорния — единственное место, где требование мерцания в настоящее время прописано в законе, вполне вероятно, что DLC будет иметь требование мерцания в течение следующих 12–18 месяцев.

Учитывая, что многие производители полагаются на соответствие DLC для увеличения продаж, если ваши продукты вызывают недопустимое мерцание, было бы разумно получить фору и работать над сокращением до того, как вступит в силу новый стандарт.

Хотя конкретные требования DLC еще не окончательно определены, я рекомендую придерживаться рекомендаций по мерцанию IEEE 1789–2015 и California Title 24 JA10.Любой продукт, соответствующий этим рекомендациям, должен соответствовать требованиям DLC или превосходить их.

Все, что вам нужно знать о мерцании света и здоровье

В нашем современном мире с большим количеством искусственного света, цифровых экранов, телевидения и видео — мы подвержены мерцанию света больше, чем когда-либо в истории человечества!

Мы часто слышим о рисках и демонизации синего светового компонента искусственного освещения и экранов, еще одним важным фактором риска является мерцание.

Этот фактор риска часто упускается из виду и неправильно понимается, но он несет в себе множество потенциальных опасностей для здоровья.

Подобно постоянному вездесущему воздействию искусственного синего света, н-ЭМП и загрязнения воздуха; мерцание — еще один невидимый злоумышленник, который может угрожать нашему здоровью.

Часто мы видим, что лучший способ биохакать окружающую среду — это просто имитировать естественные условия, чтобы наше тело работало наилучшим образом. Поиск источников освещения с низким уровнем мерцания или без него идеально подходит для нашего здоровья и работоспособности.

Однако по мере продвижения этого сообщения в блоге сложность мерцания — это то, что затрудняет понимание, идентификацию и управление мерцанием вокруг вас.

К концу этой статьи вы будете хорошо разбираться в том, что такое мерцание, как его обнаружить, избежать и уменьшить.

В этой статье мы узнаем:
  • Что такое мерцание и почему это актуально в современной жизни.
  • Определение мерцания.
  • Как описать мерцание в терминах частоты (Гц) и процента (%)
  • Характеристики мерцания ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов
  • Общая человеческая интерпретация и чувствительность к мерцанию.
  • Худшие типы мерцания, на которые следует обращать внимание.
  • Симптомы, риски и опасность для здоровья, связанные с мерцанием.
  • Советы по смягчению и методы предотвращения мерцания.

Распространенные заблуждения о мерцании, которые мы проясним:
  1. Мерцание характеризуется не только частотой (Гц), но и процентной модуляцией интенсивности (изменение интенсивности света при каждом «мерцании»)
  2. Мерцание может быть как видимым, так и невидимым.
  3. Видимое мерцание, вероятно, все еще является наиболее опасной формой при кратковременном воздействии.
  4. Лампы накаливания от сети переменного тока мерцают, но не так сильно, как светодиодные лампы низкого качества.
  5. Светодиоды
  6. и люминесцентные лампы могут быть защищены от мерцания, если в них используется высококачественная электроника.
  7. Мерцание не всегда влияет на всех одинаково, но важно обращать внимание на признаки и симптомы мерцания.

Автор: Эндрю Латур. Основатель и владелец ООО «ГембаРед».

Бакалавр наук в области химического машиностроения с опытом работы в области обработки и разработки специальных материалов для аэрокосмической, автомобильной, полупроводниковой и альтернативной энергетики. Эндрю был усердным биохакером и исследователем в течение 5 лет в своем личном стремлении улучшить свое здоровье.


Давайте начнем: что такое мерцание?

Любое изменение яркости света называется «мерцанием».

Мерцание — это свободный термин, определяемый как «модуляция интенсивности» от источника света.[1]

Большинство людей могут рассматривать мерцание как полную ситуацию включения / выключения, зависящую от частоты (Гц).

Помните стробоскопы на тех вечеринках, на которые вы раньше ходили? Это считается формой мерцания с полностью включенными / выключенными эффектами.

Чтобы быть более точным с этим термином, мерцание может варьироваться от небольшого процентного падения интенсивности до полного цикла включения / выключения. Важно учитывать это процентное изменение интенсивности, а не только частоту (Гц) света.

Как на нас влияет мерцание?

Основной путь мерцания — глаза. Мы полагаемся на свои глаза почти во всех сферах деятельности: от чтения, письма, координации, рабочей среды, занятий спортом до эксплуатации автомобилей и оборудования.

А теперь представьте, когда вы идете на вечеринку или на концерт, где для создания атмосферы используют стробоскопы. Это может выглядеть круто, а ваши танцевальные движения могут показаться медленнее и искаженными.

Однако чувствительные люди могут уже чувствовать себя огорченными от стробоскопа.Теперь представьте, что частота (количество вспышек в секунду) стробоскопа настолько высока, что вы едва можете это заметить.

Ваш мозг будет усерднее работать, чтобы склеить этот быстрый стробоскоп, чтобы он воспринимался как непрерывный источник света, но движение будет казаться замедленным, а движения по-прежнему будут искажаться.

Эта новая реальность со стробоскопическим освещением будет дезориентировать и сбивать с толку, особенно если от вас требуется читать или выполнять действия под ней. Ваши глаза и мозг будут испытывать трудности каждый раз, когда вы меняете то, на чем сосредотачиваетесь.

Это крайний пример того, что такое эффект мерцания. Если у нас есть сильно мерцающий свет и нам нужно сосредоточиться на задачах, связанных с ним, то легко представить, что это снизит нашу производительность и, возможно, вызовет долгосрочные проблемы.

Рисунок 1. Нормальное размытие при движении (слева) и стробоскопическое размытие фантомного массива из-за мерцания (справа)

Попадание в среду с сильным невидимым мерцанием может вызвать у нас немедленное напряжение глаз или головную боль.

Учащемуся может быть трудно сосредоточиться на работе, потому что он читает при мерцающем свете или на мерцающем мониторе компьютера. Сотрудник, работающий при мерцающем свете, может отвлекаться и снижать производительность.

Мы можем даже напрягать голову и шею, чтобы подсознательно отвести глаза от мерцания и избежать ненужных движений глаз. За рулем автомобиля в ночное время мы можем видеть задние фонари и фары как размытое пятно, на которое наши глаза не могут сфокусироваться. [3]

Дети подвержены риску ухудшения настроения или раздражительности или более серьезных реакций со стороны здоровья, таких как судороги.[1] Длительное воздействие мерцающей среды может вызвать более системные и неврологические нарушения.

* в этой статье будут использоваться мерцающие изображения или видео, чтобы продемонстрировать мерцание. Некоторые меры предосторожности перед просмотром этих видео включают просмотр их в хорошо освещенной комнате, увеличение расстояния от экрана и прикрытие одного глаза рукой *

Выше мы видим несколько мерцающих и немигающих светодиодных лампочек при нормальной скорости видео.

Эффекты мерцания

Подобно большинству невидимых рисков для здоровья, таких как токсины, nnEMF и загрязнение воздуха — мерцание влияет на всех по-разному, и последствия зависят от типа и величины опасности.

Последствия также зависят от чувствительности человека к опасности. Человек, страдающий астмой (я), будет иначе реагировать на загрязнение воздуха, чем здоровый человек. Точно так же человек с ранее существовавшей светочувствительностью (также я) будет иначе реагировать на мерцание, чем здоровый человек.

Здоровый человек не сразу почувствует эффект мерцания, но длительное воздействие все же может вызвать повреждения или сенсибилизацию.

Вот почему мерцание является чрезвычайно субъективной темой, некоторые люди, устойчивые к мерцанию, могут отклонить это как еще одну тему «ууу», но люди с светочувствительностью к мерцанию остаются страдать, думая, что их симптомы надуманы.

Источник света может сильно или слабо мерцать. Распространено заблуждение, что лампы накаливания «не мерцают», в то время как светодиоды являются основными виновниками проблем с мерцанием.

Это не всегда так, поскольку эффект мерцания в светодиодах более сложен. Поскольку светодиоды становятся все более обычным явлением, важно найти «безопасные» светодиоды, а не убегать от них полностью.

Фактически, современные светодиоды могут работать лучше и с меньшим мерцанием, чем лампы накаливания.Отсутствие образования и общения по теме мерцания — вот что имеет тенденцию вызывать ненужный страх.

Исследования эффектов мерцания не новость и не новость. Это четко определенное явление в индустрии освещения, стандарты и исследования которого проводят IEEE, CIE, DOE, UL, EPA и несколько организаций здравоохранения.

Проблема заключается в том, что в настоящее время нет обязательных стандартов качества мерцания, и ведутся споры о том, как правильно бороться с мерцанием в отрасли.

Итак, мы уже можем понять, почему мерцание отошло на второй план, когда дело доходит до того, что оно выходит на первый план в вопросах здравоохранения:

  1. Это очень субъективно для наблюдателя.
  2. Воздействие на человека не всегда очевидно.
  3. Все источники освещения имеют разные свойства мерцания.
  4. Нет обязательных или обязательных стандартов для мерцания в освещении.
  5. Отсутствие образования по теме мерцания.

Хорошая новость заключается в том, что у нас есть большой объем ресурсов и исследований, на которые можно опираться, чтобы провести разумное обсуждение.Поэтому не забудьте дополнить цитаты и ссылки, поскольку они также содержат множество дополнительных деталей по этой теме.

Прежде чем говорить об опасности мерцания для здоровья и воздействии мерцания на человека, мы сначала должны четко определить и понять мерцание.

Откуда возникает мерцание и почему оно при современном освещении?

Мерцание присутствует почти во всех искусственных источниках света, работающих на переменном токе (AC). Это означает электросеть, в которую мы включаем наши лампочки.

От ламп накаливания до люминесцентных ламп и светодиодов — ничто не может избежать мерцания. [4] Это связано с тем, что наша электросеть работает от переменного тока, обычно с частотой 50 или 60 Гц в зависимости от вашей страны.

Гц или Герц — это количество циклов в секунду. Это быстрое и циклическое изменение напряжения подается на лампочки, вызывая проблему мерцания всех источников света, которые мы подключаем к стене!

Когда лампы накаливания были единственным вариантом, эта ситуация с мерцанием почти никогда не была проблемой!

Когда переменный ток проходит через лампу накаливания, нить накаливания в лампе быстро нагревается и остывает от циклов частоты переменного тока.В результате частота мерцания примерно в 2 раза превышает частоту переменного тока, то есть 100 Гц (Европа) или 120 Гц (США).

Здесь мы видим мерцание красной галогенной лампы накаливания.

Это в сети 50 Гц, что означает, что частота составляет около 100 Гц. Однако, если вы посмотрите на саму нить, она никогда не отключится полностью.

Таким образом, даже если эта лампа накаливания ДЕЙСТВИТЕЛЬНО мерцает, процент очень низкий и обычно считается безопасным. Видео отправлено @growsanctary в Instagram.

Да, лампы накаливания мерцают! Однако цикл нагрева и охлаждения нити накаливания медленнее, чем электрический цикл, и добавляет «буфер» к мерцанию.

Это гарантирует, что лампа не изменяет интенсивность до неудобного уровня мерцания. [3]

Типичная лампа накаливания мерцает с частотой 100/120 Гц и мерцанием 5-13%. [1] [5]

Почему мерцание является проблемой в новых типах источников света?

Более высокий процент мерцания в люминесцентных лампах был первым признаком проблем с искусственными лампами.

Когда люминесцентные лампы начали заменять лампы накаливания в качестве энергосберегающей альтернативы, мы внезапно начали замечать проблемы с мерцанием.

На рабочих местах и ​​в местах установки люминесцентных ламп стали поступать сообщения о дискомфорте в глазах, головных болях и более серьезных проблемах. [3]

Проблема? Несмотря на то, что флуоресцентные лампы мерцают с той же частотой, что и лампы накаливания, их интенсивность падает гораздо сильнее, обычно до 35% мерцания за цикл! [6]

Вот почему при определении мерцания важно учитывать не только частоту (Гц) , но и еще один важный показатель — процент мерцания (%) .

Флуоресцентная лампа с мерцанием 35% будет намного опаснее лампы накаливания с мерцанием до 13%, даже если обе они имеют одинаковую частоту 120 Гц.

Рисунок 1.

На приведенном выше графике показано, как, хотя лампы накаливания и люминесцентные лампы могут мигать с одинаковой частотой (Гц), повышенное% мерцания флуоресцентных ламп является причиной нового расстройства от мерцания. [5] [6]

Когда светотехническая промышленность поняла, что это проблема, они разработали высокочастотные балласты , которые увеличивают частоту мерцания люминесцентных ламп до очень высоких значений.

Это делает мерцание почти незаметным для глаз и мозга. Это привело к уменьшению количества жалоб на люминесцентное освещение.

Рисунок 2: Часть 1 — Старые низкочастотные флуоресцентные лампы

Рисунок 2: Часть 2 — Флуоресцентные лампы высокой частоты (с высокочастотными балластами)

На приведенных выше графиках показан пример того, как увеличение частоты помогает уменьшить эффект мерцания. На обоих графиках показана обычная флуоресцентная лампа, мерцающая на 35%, но при простом увеличении частоты достигается более постоянный световой охват и мощность.

Итак, частота (Гц) и процент мерцания (%) становятся важными, когда мы говорим о новых источниках освещения. Если у нас высокий процент мерцания, мы можем уменьшить проблему, увеличив частоту.

Процент мерцания в светодиодах создает еще один уровень проблем!

В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, светодиоды получили название технологии твердотельного освещения (SSL). Эти светоизлучающие диоды (светодиоды) быстро преобразуют электрическую энергию в свет.

Эта технология освещения может снижать интенсивность до нуля в цикле переменного тока! Это одна из главных причин, по которой первые светодиоды отвергаются как плохой выбор для здорового освещения, в дополнение к всплеску синего света, который они излучают.

Рис. 3. Лампы накаливания, светодиоды и люминесцентные лампы

На приведенном выше графике показано, насколько проблематичны светодиоды из-за потенциальной 100% -ной модуляции интенсивности по сравнению с предшествующими формами освещения. [1] [5] [6]

Большинство светодиодов работают от адаптера питания, обычно называемого драйвером питания.

Они предназначены для преобразования переменного тока от стены в постоянный ток для светодиодов. Это работает аналогично адаптеру питания на ноутбуке или мобильном телефоне. Если вы посмотрите на адаптер своего сотового телефона, вы увидите такое описание:

Вход: 100-240 В — 50/60 Гц

Выход: 5 В постоянного тока, 2 А

Драйверы питания для светодиодов делают то же самое.

Они принимают переменный ток высокого напряжения от стены и преобразуют его в источник постоянного тока более низкого напряжения.

Этот драйвер питания обычно представляет собой небольшой модуль, встроенный в светодиодную лампу или лампу, но иногда это внешний адаптер, аналогичный адаптерам для ноутбуков или зарядных устройств для телефонов.

Проблема со светодиодами

Основная проблема заключается в том, что при использовании низкокачественных драйверов питания они позволяют некоторой «пульсации» или «шуму» от линии переменного тока просачиваться на светодиод. Это основная причина мерцания светодиодов.

Часто используются драйверы более низкого качества, чтобы сэкономить деньги или место в лампе.К сожалению, правда заключается в том, что большинство первых инженеров, которые проектировали схемы силовых драйверов, не знали о важности разработки решений с низким уровнем мерцания для здоровья человека. [1]

Благодаря новым достижениям и большему стремлению к более безопасным светодиодам, теперь светодиоды могут работать с впечатляюще низким уровнем мерцания. Некоторые хорошо сделанные светодиодные лампы имеют мерцание от 0% до 5%! [5]

Итак, теперь во многих случаях светодиоды могут работать лучше, чем лампы накаливания . В GembaRed все наши светильники измеряются профессионально, и наши ночники мерцают только при 0.6%, а наши светодиодные панели мерцают на 1,2%

Обратите внимание, что на рынке есть несколько «высоковольтных» светодиодов, которые могут работать без адаптера питания. Это может показаться удобным, но они всегда будут мерцать почти на 100% и потенциально могут представлять опасность поражения электрическим током из-за высокого напряжения, которое они используют.

Как люди воспринимают мерцание?

Люди могут определять мерцание по-разному в зависимости от своей чувствительности. Приведенные ниже цифры очень субъективны и основаны на чувствительности человека, и для этих диапазонов нет стандартизированных согласованных значений, но, судя по нашим ссылкам, это основные диапазоны.

  • Видимое мерцание — В диапазоне от 3 до 50 Гц мерцание будет легко восприниматься невооруженным глазом, особенно потому, что оно будет просто проявляться как видимое мигание или мигание.

Предупреждение. В видео ниже присутствует мерцание, пожалуйста, соблюдайте меры предосторожности перед просмотром этого видео, в том числе просматривайте его в хорошо освещенной комнате, увеличивая расстояние от экрана и прикрывая один глаз рукой.

Видео со стробоскопом 1 Гц.

По сути, это 100% мерцание и 1 вспышка света в секунду. Принято считать, что более медленное мигание менее 3 Гц снижает риск. Однако это хороший пример «видимого» мерцания или мигания.

  • Critical Flicker Fusion — В диапазоне 50-90 Гц некоторые чувствительные люди могут едва ощутить это, однако многие другие испытают явление, называемое «критическим слиянием мерцаний». В этом диапазоне мозг начнет воспринимать его как непрерывный источник света.Здесь он переходит в «невидимое» мерцание. Однако этот диапазон, безусловно, по-прежнему является основной зоной риска для здоровья, особенно при освещении ниже 100 Гц.
  • Невидимое мерцание — При частоте 90–3000 Гц люди все еще могут испытывать «стробоскопические эффекты». Это означает, что мерцание невидимо, но наша интерпретация движущихся объектов, чтения, вождения, деликатных задач или занятий спортом будет зависеть от помех типа стробоскопа.
  • От 3000 Гц + большинство тестов согласятся, что не будет никаких стробоскопических или отрицательных эффектов от света при любой процентной модуляции.
  • Точно так же, если процент мерцания меньше 10% в диапазоне 100–3000 Гц, он также будет уменьшен и в целом безопасен.

IEEE внедрил эту диаграмму в качестве руководства для отрасли по безопасным и приемлемым пороговым значениям частоты и процента мерцания. [1]

Рисунок 4 — IEEE Flicker security Hz vs Flicker Percentage

Эта таблица адаптирована из рекомендаций IEEE по безопасному мерцанию.

Область справа и под зеленой линией представляет собой NOEL (уровень отсутствия наблюдаемого эффекта) и считается безопасной, область низкого риска между зеленой и оранжевой линиями может представлять опасность только для чувствительных людей, область высокого риска выше и ниже слева от оранжевой линии следует избегать большинству людей.[1]

Форма волны мерцания, индекс мерцания, глубина модуляции, мера стробоскопической видимости и другие способы характеристики мерцания

Рекомендации IEEE — отличное начало для установления безопасных пороговых значений для частоты мерцания (Гц) и процента мерцания (%).

Однако они остаются спорными, поскольку форма волны мерцания часто может быть сложной, а нестандартные формы волны будут иметь различные биологические эффекты.

Примеры графиков, которые мы показали ранее, предполагают гладкую синусоидальную форму волны.Однако часто формы сигналов могут сильно различаться и могут быть охарактеризованы новыми расчетами и методами по мере развития отрасли.

Изображение 2 — Показатели мерцания PlatinumLED BioMax 600

Здесь мы видим кривую от популярного аппарата для терапии красным светом. Показано мерцание 100 Гц, мерцание 14% и глубина модуляции 25%. Согласно определениям IEEE, это можно найти в области высокого риска диаграммы, поскольку при 100 Гц максимальный уровень низкого риска составляет 8%.[1]

Тем не менее, преимущество этого конкретного светодиодного индикатора на Рисунке 2 заключается в том, что форма волны мерцания уникальна тем, что показывает большую часть формы волны при 100% -ной модуляции и только на небольшом участке имеет быстрое падение до 25% глубины модуляции.

Это приводит к очень хорошему индексу мерцания , равному 0,04 (показанному на рисунке как экспонента Бинка), который представляет собой более сложный расчет площади под осциллограммой. Если индекс мерцания равен 0, это означает, что мерцания нет, поэтому считайте значение 0.04 очень хорошо, несмотря на более высокий процент мерцания.

Для сравнения, DOE определил, что обычная лампа накаливания имеет мерцание 13,4% и индекс мерцания 0,04. [5] Итак, эта панель с красным светом показывает характеристики мерцания, аналогичные характеристикам некоторых ламп накаливания.

Из-за недостатков простого мерцания Гц,% и индекса были введены новые меры мерцания, включая Stroboscopic Visibility Measure (SVM) и Short-Term Flicker Sensitivity (PtsLM) , которые учитывают человеческое восприятие невидимого мерцания.

Хорошая новость заключается в том, что Европейский Союз планирует ввести более строгие стандарты для SVM и PtsLM, начиная с сентября 2021 года! [13]

Мы рады видеть, что эти стандарты разрабатываются и, наконец, вводятся в действие для защиты от мерцания.

Для простоты этой статьи мы продолжим сосредотачиваться только на частоте мерцания (Гц) и проценте мерцания (%), , так как это наиболее хорошо зарекомендовавшие себя показатели для отрасли.

Как невидимое мерцание влияет на нас?

Быть невидимой угрозой также означает, что трудно сообщить о механизмах воздействия на нас.По видимому мерцанию легко понять, как оно отвлекает и может вызвать острый дискомфорт.

Хотя свет может казаться непрерывным, если он мерцает на частотах выше 60 Гц, наш мозг усерднее работает над обработкой информации и сохранением зрения.

Наши глаза постоянно подвергаются быстрой корректировке, особенно когда мы меняем взгляд или читаем по экрану.

Эти быстрые и мелкие движения глаз называются саккадами. [1] В основном во время саккад отвлекающие факторы и искажения возникают при мерцающем свете, и мы будем сбиты с толку эффектами фантомного массива, как на Рисунке 1.[3]

Вместо плавного перехода, когда наши глаза двигаются и перефокусируются во время саккад, мозг теперь должен справляться со стробоскопической последовательностью дискретных изображений. [3] Это называется стробоскопическим мерцанием и вызывает эффекты временных световых артефактов (TLA) и фантомных массивов. [3]

Как следует из названия, TLA и фантомный массив могут обмануть наше восприятие и вызвать нежелательное отвлечение, даже если мы сознательно не осознаем невидимое мерцание в окружающей среде.

Теперь добавьте такую ​​задачу, как чтение, когда глаз предназначен для прокрутки, чтобы перемещаться и фиксировать новые слова и текст. Чтение с мерцающего экрана компьютера или чтение книги при мерцающей лампе снизят точность обзора при прокрутке. Мозг будет увлечен и будет вынужден делать меньшие движения глаз, чтобы защитить себя от эффекта мерцания во время саккад. Когда мы читаем, это требует дополнительного внимания и обработки. [10]

Предупреждение: в видео ниже присутствует мерцание, пожалуйста, соблюдайте меры безопасности перед просмотром этого видео, включая просмотр его в хорошо освещенной комнате, увеличение расстояния от экрана и прикрытие одного глаза рукой

Чтение при мерцающем свете.

Этот свет кажется непрерывным, но когда мы переключаем камеру в режим замедленной съемки, мы видим совершенно новый мир экстремального мерцания! Так мозг будет подсознательно напрягаться, чтобы компенсировать прерывистые световые импульсы.

Затемнение светодиодов и других источников света создает больше мерцания!

Затемнение имеет тенденцию создавать серьезные проблемы со светодиодами и большинством видов освещения.

Даже если светодиодный свет рекламируется как «регулируемый», метод затемнения обычно вызывает мерцание.

Электронные диммеры

часто используют версию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для уменьшения интенсивности света. Это мгновенно превращает любой затемненный светодиод в 100% мерцание! Количество Гц и рабочий цикл ШИМ определяют эффект затемнения. [3]

Чем ярче вы установите яркость, тем резче будет эффект мерцания! Фактически, изображения в начале статьи были созданы с использованием того же светодиода, но с понижением яркости для создания мерцания.

Где самый высокий риск мерцания?

Теперь, когда мы больше понимаем мерцание, как мы его воспринимаем и откуда оно возникает; вот краткое изложение факторов наивысшего риска для свойств мерцания.

Важно помнить об этих критериях «высокого риска», прежде чем мы перейдем к следующему разделу о пагубном воздействии мерцания на здоровье.

Критерии высокого риска мерцания:

  • Видимое мерцание от 3 Гц до 70 Гц (почти при любом% выше 0)
  • Невидимое мерцание менее 165 Гц (более 10%)
  • Высокий% мерцания в диапазоне от 165 до 3000 Гц (стробоскопическое мерцание).
    • Другими словами, низкая частота (Гц) и высокий% мерцания являются самыми большими факторами риска.
  • Высококонтрастное мерцание (полностью включено / выключено, или на экране мигает черный / белый цвет, или мигает многоцветный режим).
  • Мерцающий или мигающий объект, на котором фиксируется глаз (мерцание попадает прямо в глаз).
  • Мерцание или мигание, занимающее все поле вашего зрения.
  • Мерцание высокой интенсивности (чем ярче свет или экран, тем сильнее эффект мерцания).
  • Длительное воздействие мерцания.
  • Deep Red мерцание (у чувствительных людей).
  • Воздействие в состоянии усталости, утомления, недосыпания или с уже существующей чувствительностью.
  • Дети и молодые люди в возрасте до 20 лет.

[1] [8] [9] [12]

Риски и опасности для здоровья, вызванные мерцанием:

Теперь, когда у нас есть четкое представление о том, что такое мерцание, давайте поговорим о последствиях для здоровья, которые мерцание может вызвать.

1. Судороги, мигрени и другие триггеры светочувствительности:

Есть группы населения с крайней чувствительностью к мерцанию или диагностируемой светочувствительности, которая обычно связана с интенсивностью света, цветом и мерцанием. Еще более важно, чтобы эти группы риска понимали и избегали сильного мерцания.

2. Светочувствительная эпилепсия

Самая известная проблема с мерцанием и стробоскопом — это запуск светочувствительной эпилепсии.

Эпилепсия чаще всего диагностируется у детей и молодых людей в возрасте до 20 лет.

Однако установлено, что только 3% эпилептиков также вызваны светочувствительностью. [9] Таким образом, хотя это будет небольшой сегмент населения, этим чувствительным людям потребуется принять дополнительные меры предосторожности, чтобы избежать мерцания, которые мы изложим в общих чертах в наших предложениях по уменьшению мерцания в следующем разделе.

3. Судороги, вызванные мигающим светом

Мигающий свет или мигающие припадки могут быть вызваны без предшествующей истории эпилепсии или припадка.[2] Одним из самых известных случаев был инцидент с покемонами в Японии в 1997 году.

Вышел в эфир новый выпуск популярного мультфильма «Покемон». Во время эпизода был сегмент высококонтрастных мерцающих изображений от синего до темно-красного с частотой 12 Гц.

Это было объединено с частотой кадров и спектром телевидения с электронно-лучевой трубкой. Кроме того, облученным населением были маленькие дети, которые, как теперь известно, являются более высоким фактором риска мерцания. Поступали сообщения о 700 человек, которые обратились в больницу из-за острого мерцания и судорог в результате этого события.[8].

Еще одна крупная группа населения, пострадавшая от приступов мигающего света, — это молодые люди, которые посещают концерты электронной танцевальной музыки (EDM) со стробоскопическим освещением.

Многие из исследованных субъектов не имели в анамнезе фотоиндуцированных припадков, однако зарегистрированы более высокие случаи из-за стробоскопических сигналов в таких случаях (независимо от приема наркотиков). [11]

Эта группа не только соответствует возрастному диапазону высокой чувствительности, но и недосыпание также способствует светочувствительности.

4. Хроническая мигрень

Люди, страдающие хронической мигренью, также склонны к возникновению мерцания. Исследование показало, что люди, страдающие мигренью, гораздо чаще страдают от мерцания света, чем здоровые люди. [7]

Другое исследование показало, что мерцающие люминесцентные лампы с частотой 100 Гц удваивают частоту возникновения головных болей у офисных работников среди уязвимых групп. [1]

5. Повышенные черты аутизма, расстройства поведения и настроения, повторяющееся поведение

Педагоги и специалисты, работающие с детьми-аутистами, наблюдали учащение повторяющегося поведения и симптомов аутизма, когда дети находились под флуоресцентным и мерцающим светом.[1]

Педагогам рекомендуется избегать этих источников света и держать чувствительных детей сидящими у окна. [1]

6. Тошнота, головокружение, панические атаки

Исследователи знают, что симптомы головокружения, головокружения и панических атак могут быть вызваны мерцанием. Они отмечают, что особое беспокойство вызывают симптомы головокружения у пилотов. [1]

Пилоты вертолетов и самолетов с одним винтом будут подвержены влиянию вращающихся лопастей, создающих мерцающие искажения и размытость зрения.

7. Нарушение важных задач:

Хорошее освещение необходимо для безопасности и продуктивности различных задач.

Мерцающий свет может отвлекать внимание, неверно истолковывать реальность или вызывать дополнительное напряжение при попытке работать или выполнять определенные действия.

8. Вождение автомобиля

Когда объекты и движение искажаются стробоскопическим эффектом мерцания, могут возникнуть опасные ситуации.

Вождение является основным примером, так как мерцание от фар и задних фонарей других транспортных средств, мерцание от уличных фонарей и проезда мимо мигающих огней вызывают размытие фантомного массива.[3]

Ночью это вызовет отвлечение, дезориентацию и видимое размытие при попытке сфокусировать взгляд на дороге.

Если движение и четкость нарушены, риск несчастных случаев может возрасти. В течение дня возможно, что дневной свет сквозь деревья при движении на высоких скоростях вызовет мерцание, подобное мерцанию.

9. Снижение производительности и качества чтения

Исследователи обнаружили, что эффективность чтения значительно снижается при чтении в мерцающем свете.Исследование показало некоторые из задействованных механизмов, таких как более низкая точность во время саккад и более короткие саккады. [10]

Исследование Александра Вульша показало, что продуктивность увеличивается на 8% в немерцающей среде, а также улучшается настроение. [2]

10. Боль и скованность в шее

Пока наши глаза и мозг страдают от невидимого мерцающего света, ваш мозг побуждает вас сосредоточить глаза и голову на определенном месте. [2]

Это приведет к тому, что мышцы шеи и головы останутся жесткими, что может привести к боли в шее.

11. Машины и вращающиеся объекты

Вращающееся оборудование и механизмы будут замедлены из-за стробоскопических эффектов.

Это может повлиять на время и принятие решений операторами оборудования. Ошибка из-за ошибки восприятия может создать опасность, например, застрять в оборудовании. [14]

12. Острые проблемы с мерцанием

Население в целом обычно не испытывает таких крайних реакций, перечисленных выше.

Однако мы должны помнить о любых краткосрочных реакциях на мерцающую среду. Страдание при мерцающем свете может проявляться такими симптомами, как:

  • Зажигание для глаз
  • Головная боль
  • Усталость
  • Затуманенное зрение
  • Пониженная производительность
  • Раздражительность
  • Слабость
  • Снижение настроения
  • Головокружение

[1] [2] [14]

13. Долговременные эффекты мерцания

Длительное мигание может привести к большему количеству неврологических и системных эффектов, поскольку мозг постоянно подвергается стрессу.Для восстановления после длительного мерцания потребуется больше времени.

Симптомы включают:

  • Индуцированная светочувствительность [8] (вызывает острые проблемы, указанные выше)
  • Хроническая мигрень [1]
  • Хроническая усталость [1]
  • Беспокойство, депрессия, раздражительность [1]

Как мы можем уменьшить и избежать мерцания в нашей повседневной жизни?

Зная все это о мерцании, что мы можем сделать, чтобы избежать или, по крайней мере, минимизировать воздействие потенциально опасного мерцания?

1.Запросите измерения мерцания у осветительных компаний.

У ответственного производителя лампочек измеряется частота мерцания и процент мерцания. Вы можете узнать об этих измерениях у производителя.

К сожалению, до сих пор нет официально согласованных методов сообщения о мерцании. Таким образом, производитель света может утверждать, что у него «низкий уровень мерцания», но обычно это мало что говорит вам о характеристиках мерцания, поскольку это субъективное и относительное утверждение.

Получив измерения мерцания от производителя, вы можете обратиться к диаграмме IEEE в этой статье, чтобы увидеть, находятся ли числа в диапазоне уровней отсутствия наблюдаемого эффекта.

2. Проверьте себя с помощью камеры телефона или замедленного видео.

Большинство современных сотовых телефонов имеют встроенные расширенные возможности видео.

Чтобы быстро оценить свет, наведите на него камеру телефона. При фотосъемке или обычном видео вы можете увидеть черные полосатые линии, что указывает на более высокий процент мерцания! [14]

Вот почему мерцание также проблематично для фотографов, которым нужен постоянный свет, чтобы изображения выходили правильно.

Рисунок 3. Волнистый светодиодный светильник

Свет слева — это нормальное изображение светодиодной лампы. На картинке справа показано, как эффект мерцания создает черные полосатые линии на картинке.

Это явный признак мерцания даже на неподвижном изображении. Однако камера не всегда может обнаруживать мерцание таким образом, поэтому это может быть не самый надежный метод обнаружения.

Для более точной проверки вы можете переключить камеру на съемку замедленного видео, чтобы показать более тонкое мерцание в виде быстрого мигания.Это было продемонстрировано в видео 4 выше.

Мигание на видео подтверждает наличие некоторого мерцания, но не определяет точный процент или частоту мерцания.

В следующий раз, когда вы будете покупать лампочки в магазине, попросите сотрудника подключить их, чтобы вы могли проверить мерцание с помощью этой техники. Не нужно идти домой с мерцающей лампочкой!

3. Приобретите фликерметр или осциллограф для собственных измерений фликера.

Есть несколько коммерческих вариантов измерителей мерцания, если вы действительно хотите измерить мерцание самостоятельно.

В GembaRed мы нанимаем профессионалов, которые используют осциллограф с фотодиодом и соответствующее программное обеспечение для анализа мерцания. Это чрезвычайно точный способ измерения, но для его настройки требуются некоторые инвестиции в осциллограф и специальные знания.

В настоящее время на рынке можно найти коммерческие портативные измерители мерцания, обычно по цене от 1000 до 2500 долларов. UPRtek и HoppoColor — две марки портативных люксметров, которые продают модели, измеряющие мерцание.

Gigahertz-Optik недавно выпустила спектрометр и измеритель мерцания, которые вычисляют новые показатели SVM и PstLM, чтобы помочь производителям соответствовать новым европейским стандартам.[13]

Спектрометр и фликерметр HoppoColor OHSP-350F, принадлежащий Алексу Фергусу

4. Используйте сильный немерцающий свет, чтобы сгладить мерцание.

Позвольте солнечному свету заливать комнату или используйте известные немерцающие огни, чтобы помочь компенсировать мерцающие огни или экраны.

Даже свет свечей или костра компенсирует плохое освещение. Когда присутствует сильный немерцающий свет, он будет обеспечивать постоянный свет, чтобы компенсировать мерцание и уменьшить модуляцию, которую испытывают ваши глаза.

При сильном и постоянном освещении контраст между мерцанием и немерцающим фоном значительно уменьшается.

В примере, который мы использовали выше о стробоскопических огнях, вызывающих припадки на концертах EMD, исследование показало, что концерты на открытом воздухе при дневном свете с использованием тех же стробоскопов имели более чем в 3 раза меньше случаев возникновения припадков! [11] В этом случае сила солнечного света может помочь компенсировать мерцание.

Дома нормально смотреть фильмы или играть в видеоигры в затемненной комнате.

Однако мерцание экрана будет сильно сказываться на ваших глазах. Установка подсветки на телевизор или использование немерцающего окружающего освещения поможет уменьшить этот эффект. GembaRed продает красные светодиодные ленты, которые подключаются к USB на телевизоре или компьютере. Это помогает заполнить комнату мягким окружающим светом, чтобы уменьшить резкие изменения мерцания на экране.

5. Остерегайтесь диммеров и ШИМ.

Многие диммеры увеличивают мерцание с помощью метода ШИМ.Однако некоторые диммеры начинают использовать модуляцию постоянного тока вместо ШИМ. Возможно, вы сможете протестировать и найти более качественную технологию затемнения. Сотрудники CNET провели несколько тестов и порекомендовали марки регулируемых ламп, которые, похоже, не вызывают мерцания. [12]

Тестирование регулируемой лампы Philips ‘Scene-switch’ с помощью измерителя Алекса показало очень хорошие результаты с мерцанием от 1,4% до 3,2%. По мере развития отрасли и нормативных требований мы должны начать видеть больше этой технологии с более безопасными показателями мерцания.

Отображение эффекта мерцания при различных настройках светодиода

Удивительно, но% мерцания лучше при приглушенном свете, чем при полной мощности. В любом случае, если мерцание менее 8% при 100 Гц означает, что эта лампочка безопасна в соответствии с диаграммой IEEE, которую мы показываем выше.

6.

Отключитесь от сети с питанием от батарей.

Если источник переменного тока от стены является естественным источником электронного мерцания, то поиск источника постоянного тока может быть хорошей альтернативой.

Аккумулятор — это настоящая форма постоянного тока. Итак, светодиоды и фонари, которые питаются от батареи, обычно не мерцают! Если у вас возникли проблемы с поиском немигающих огней, то отличной альтернативой могут быть светильники с батарейным питанием.

7. Уменьшите поле зрения и интенсивность экспозиции.

Подобно токсинам, загрязнению воздуха, искусственному синему свету или nnEMF — интенсивность и продолжительность воздействия по-прежнему являются важнейшими факторами, влияющими на физический эффект.Кратковременное воздействие мерцания обычно не оказывает долгосрочного воздействия на здоровье.

Используйте расстояние и отводите глаза от мерцающего света, чтобы уменьшить интенсивность и количество мерцания, попадающего в глаза. [9]

Как мы знаем из «Терапии красным светом», чем больше расстояние от источника света, тем меньше интенсивность воздействия.

То же самое и с мерцанием и электромагнитными помехами: чем дальше вы находитесь от мерцающего источника света, тем меньше он может на вас повлиять.Это также уменьшает поле зрения, которое занимает мерцание.

Если вы чувствуете острую проблему из-за мерцания, вы можете попробовать закрыть один глаз рукой, пока не сможете выйти из ситуации мерцания. [9]

8.

Делайте перерывы в помещении, на экранах компьютеров и сотовых телефонов, телевизионных мониторах.

Мы должны сократить время, затрачиваемое на цифровые устройства, и сократить время воздействия искусственного освещения в помещении.

Как и в случае с большинством токсинов, продолжительность воздействия очень важна, и ограничение нашего воздействия или избегание — лучшее смягчение последствий.Лучший способ компенсировать это — просто выйти на улицу в светлое время суток.

Чем сильнее мы сможем увлечь наши глаза и мозг ярким естественным светом, тем более устойчивыми мы будем к эффектам искусственного света.

9.

Если ничего не помогает, наденьте очки с синим блоком!

Люди с повышенной светочувствительностью и мерцанием, такими как мигрень или судороги, часто носят солнцезащитные очки в помещении, чтобы уменьшить воздействие резкого света, и иногда врачи даже рекомендуют это делать.[9]

Однако постоянное ношение темных солнцезащитных очков может на самом деле обострить светочувствительность при длительном использовании, поскольку людям необходим яркий естественный свет, чтобы поддерживать зрение и избегать депрессии. Постоянное ношение темных очков повысит чувствительность и не решит проблему в долгосрочной перспективе.

В 1991 году исследователи искали особый оттенок, который помог бы справиться с флуоресцентным световым спектром и эффектами мерцания.

Они нашли наиболее положительный отклик от оттенка под названием FL-41, глубокого розового оттенка.

Это показало успех как в уменьшении мигрени и дискомфорта от мерцания, так и в удовлетворении запросов пользователей.

Они отметили, что при попытке надеть очки, которые блокируют весь свет до 550 нм, пользователи жаловались на сильный оранжевый цвет, искажающий их зрение. [15]

Это говорит о том, что наши темно-оранжевые или красные синие блокаторы также могут быть полезны для снижения напряжения от мерцания! Итак, мы можем предположить, что оранжевый, розовый или красный блокаторы синего являются полезным средством против мерцания в дополнение к преимуществам блокировки синего.

Крайний пример мерцания синего света.

Очевидно, что блокировщик синего устранит все мерцание, поскольку это полностью синий свет. Это хороший пример того, что мы узнали о мерцании, о том, как оно вызывает сильные линии мерцания на видео (видео с нормальной скоростью) и как уменьшение интенсивности мерцания будет важным при ношении блокировщиков синего.

Резюме:

Мы можем легко переживать, что мерцание — еще одна невидимая и коварная угроза нашему здоровью.

Однако, как только мы разберемся в терминологии и средствах защиты, мы сможем взять под контроль нашу световую среду.

И частота мерцания (Гц), и процент мерцания (%) имеют решающее значение для нашей оценки и воздействия мерцания на здоровье. Когда мы оцениваем новые светодиодные фонари и технологии, мы видим, что отрасль улучшается по этому важному параметру!

Как и в случае с движением за экологически чистые продукты питания и движением за нетоксичные продукты, важно потратить немного больше времени и денег на поиск немерцающих огней.

Это отправит важную информацию производителям света для создания большего количества вариантов немерцающих огней, и в конечном итоге цены снизятся, и безопасные фонари станут легко доступны.

До тех пор помните о контрольных признаках и симптомах мерцания и будьте готовы использовать некоторые из предлагаемых нами методов смягчения последствий.

Упоминаемых предметов:

  • GembaRed — используйте код ALEX , чтобы сэкономить 10%

Нашли это интересным? Тогда вам может понравиться:

Получайте БЕСПЛАТНЫЕ обновления и ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ контент

Присоединяйтесь к более чем 30 000+ подписчиков!

Основы мерцания | Министерство энергетики

Мерцание — это универсальная фраза, которую мы используем для описания изменений светоотдачи с течением времени.И в зависимости от частоты изменения мы называем это по-разному.

Если мощность света меняется до 80 Гц, что означает, что он включается и выключается — или с высокого уровня на низкий — 80 раз в секунду, это называется «видимым мерцанием». А затем, когда мы видим, как световой поток колеблется в диапазоне от 80 Гц до 2000 Гц, и он заставляет движущиеся объекты казаться яркими или тусклыми по мере их движения, это называется «стробоскопическим эффектом». Существует третий эффект, называемый «эффект фантомного массива» или «эффект двоения», который также возникает в диапазоне от 80 до нескольких тысяч герц.«Эффект фантомного массива» возникает из-за движения вашего глаза, и он превращает мерцающий источник света или объект, который он освещает, в серию точек, линий или повторяющихся изображений в поле вашего зрения, как следы кролика на снегу. Вы могли заметить это по некоторым автомобильным задним фонарям, когда ехали ночью.

Нам нужно помнить о двух технических терминах. Один из них — «временная модуляция света», и это, по сути, стимул, форма волны, которая иллюстрирует изменение светового потока с течением времени.А еще у нас есть термин «временные световые артефакты», который относится к реакции на этот стимул. Так реагируете ли вы, наблюдая мерцание, или отвлекаетесь ли вы на него, или у вас появляется головная боль, или у вас припадок — такого рода вещи. Это временный световой артефакт.

Мерцание было проблемой на протяжении десятилетий со всеми электрическими источниками света. Даже лампы накаливания могут немного мерцать, но обычно это настолько незначительное изменение амплитуды света, что оно незаметно.Но, например, люминесцентное освещение, особенно когда оно работает с магнитными балластами, имело ярко выраженное изменение светоотдачи, около 120 Гц мерцания. Было известно, что это приводит к некоторому снижению производительности задач, и у людей, которые работали в офисах с флуоресцентными лампами с магнитным балластом, чаще возникали головные боли и другие проблемы, такие как недомогание. То же самое было и с источниками разряда высокой интенсивности, поэтому либо галогенид металла, либо натрий высокого давления имели довольно большие изменения выходной мощности, примерно 120 раз в секунду.

Когда люминесцентные и металлогалогенные лампы и даже некоторые натриевые лампы высокого давления приводились в действие высокочастотными электронными балластами, это избавлялось от мерцания. Или, по крайней мере, он свел ее к минимуму, а частоту увеличили до такой степени, что вы этого не заметите. Ваш глаз и мозг не могут так быстро улавливать изменения.

Потом появились светодиоды. Теперь сложность со светодиодами заключается в том, что в отличие от нитей накаливания или люминесцентных ламп, которые имеют светящийся люминофор внутри, или дуговых трубок из галогенида металла, которые светятся и продолжают светиться даже при небольшом изменении подаваемого на них напряжения, светодиоды не проявляйте настойчивости.Итак, лампа накаливания, поскольку она остается горячей, даже если есть момент времени, когда она не получает никакого напряжения из-за формы волны переменного тока, она по-прежнему излучает свет, потому что еще горячая. То же самое и с люминесцентной лампой; в нем все еще есть некоторая стойкость из-за люминофора.

Но у светодиодов нет люминофоров, которые бы так работали. Так что светодиоды в основном включены или выключены. Нет настойчивости, чтобы удерживать их. Но к светодиодам обычно подключены драйверы. И эти драйверы, эти электронные устройства разработаны по-разному, и некоторые электронные драйверы могут поддерживать мощность светодиода с течением времени с помощью различных методов.И если это будет сделано, то светодиод не будет мигать или будет показывать гораздо меньше мерцания. Но некоторые драйверы не поддерживают выход светодиода с течением времени. Итак, светодиоды, если они не соединены с хорошим драйвером или если они не спарены с драйвером, который, например, предназначен для реагирования на выходной сигнал диммера, эти светодиоды могут мерцать, и они могут мерцать сколько угодно раз. 100 процентов, от включенного до полного выключения.

Мерцание — мы знаем, как его измерить. Мы знаем, что иногда это может вызывать проблемы со здоровьем.Но мы не знаем, каковы пороговые значения для этих различных типов реакций. Нам нужно исследование, чтобы узнать, каковы эти пороговые значения? Что приемлемо для какой группы населения? Если вы проектируете освещение для школ и знаете, что, возможно, один или два процента населения школы могут быть аутичными детьми, мы действительно не знаем, какие диапазоны форм волны будут для них проблематичными, а какие вряд ли вообще окажут какое-либо влияние. Поэтому, хотя мы движемся к установлению определенных стандартов для различных приложений, мы на самом деле не знаем медицинских последствий, и именно здесь нам сейчас нужно больше всего исследований.

мерцание света и ваше здоровье

Мерцание является общей характеристикой большинства искусственных (созданных руками человека) источников света и еще одним отличием искусственного света от естественного (не имеющего мерцания). Мерцание возникает из-за способа питания источников света и зависит от типа «лампы», а также от электроники, используемой для управления источником света. Электричество, которое выходит из обычной розетки, меняется с частотой 50 или 60 Гц (переменный ток = переменный ток), что означает, что мощность, подаваемая на большинство светильников, включается / выключается 100 или 120 раз в секунду.В результате многие источники света мерцают с частотой 100 или 120 Гц, поскольку они получают мощность дважды за каждый цикл. Почти все источники искусственного света связаны с мерцанием, включая экраны телевизоров и компьютерные мониторы. Мерцание — известная причина головных болей и перенапряжения глаз, а также снижение концентрации внимания и зрительной способности. Исследования показывают, что некоторые люди более чувствительны к мерцанию, чем другие. Помимо головных болей и перенапряжения глаз, мерцание может увеличить частоту сердечных сокращений, вызвать головокружение или тошноту и даже вызвать судороги.К сожалению, часто используемые показатели мерцания не предоставляют достаточно информации, чтобы судить о качестве источника света. Здесь мы описываем влияние мерцания на здоровье, приводим измерения обычных источников света (лампы накаливания, светодиоды, флуоресцентные) и обсуждаем, что делает одни источники искусственного света более разрушительными, чем другие.

Задокументированные эффекты мерцания света от различных источников искусственного света (источник).

Мерцание относится к изменению интенсивности источника света как функции времени.Проще говоря, имеют значение две вещи: (1) насколько изменяется интенсивность света (амплитуда мерцания) и (2) сколько раз в секунду свет мигает или циклически повторяется (частота мерцания) . Два наиболее распространенных показателя мерцания (процент мерцания и индекс мерцания) являются мерой (1) степени изменения интенсивности света. Как и следовало ожидать, чем выше число, тем больше изменяется интенсивность или амплитуда света (тем сильнее мерцание). Старомодные лампы накаливания мерцают с частотой 100–120 Гц, но с изменением интенсивности / амплитуды менее ~ 10%, что обычно недостаточно, чтобы вызвать дискомфорт.Не менее важно (2) скорость, с которой изменяется свет (сколько вспышек в секунду). Оказывается, чем медленнее световые циклы или мигания, тем сильнее мерцание! Флуоресцентные лампы первого поколения (с магнитными балластами) мигали с частотой 100–120 Гц, что приводило к жалобам на головные боли и напряжение глаз. Новые флуоресцентные лампы (с электронными балластами) работают с частотой 20-60 кГц (в 100 раз быстрее), что, как считается, находится за пределами диапазона человеческого восприятия, но у большинства все еще есть колебания около 120 Гц. Плохо спроектированные светодиодные фонари мерцают с частотой 100–120 Гц и могут сильно мешать работе, тогда как более качественные светодиодные фонари мерцают с меньшей амплитудой и гораздо более высокими частотами.В крайнем случае разрушительного мерцания, мультфильм Покемонов 1997 года показал вспышки с частотой 10 Гц (10 циклов в секунду), вызывающие судороги у детей, не страдающих эпилепсией в анамнезе. Люди могут видеть мерцание света с частотой до 60-100 Гц (60-100 циклов в секунду), что называется критической частотой слияния, но отрицательные последствия для здоровья были задокументированы на частотах до 200 Гц, и есть предположения о ударах на еще более высоких частотах. . Net-net, чем ниже процент мерцания (или индекс мерцания) и чем выше частота мерцания, тем менее разрушительный свет!

Не все источники искусственного света одинаковы.Самые дешевые светодиодные лампы имеют умеренное мерцание 120 Гц. С помощью правильной электроники можно спроектировать и построить источник света без мерцания!

Руководство по измерению мерцания света:

(1) амплитуда мерцания (насколько интенсивность меняется за цикл):
— Индекс мерцания = (Область 1) / (Область 1 + Область 2)
— Процент мерцания = 100% × (Максимальное значение — Минимальное Значение) / (максимальное значение + минимальное значение)
* Индекс мерцания менее 0,05 и / или процент мерцания менее 10% являются «хорошими» (чем меньше число, тем лучше)


Процент мерцания и индекс мерцания — это два общих измерения величины или амплитуды мерцания света.Для получения дополнительной информации об измерении мерцания щелкните здесь.

(2) частота мерцания (сколько раз в секунду меняется свет):
— Частота мерцания = количество циклов в секунду
* Частота мерцания> 500 Гц считается «хорошей» (чем выше частота, тем лучше лучше)

Сравнение низкочастотного (120 Гц) и высокочастотного (850 Гц) мерцания света. низкочастотное мерцание (120 Гц) гораздо более разрушительное, чем высокочастотное (> 500 Гц) мерцание света. Обратите внимание, что амплитуда мерцания такая же, но из-за более низкой частоты (120 Гц) красное мерцание гораздо более разрушительное, чем синее!

(3) амплитуда мерцания в зависимости от затемнения (как изменяется мерцание при уменьшении яркости лампы)
— индекс мерцания и процент мерцания при уровнях затемнения 50% и 95%
* Индекс мерцания и процент мерцания не должны резко увеличиваться как источник света приглушен

Амплитуда мерцания увеличивается с уменьшением яркости для ламп накаливания и светодиодных ламп, в то время как частота мерцания не изменяется (остается неизменной на уровне 120 Гц).

К сожалению, не существует общепринятого стандарта для «безопасного мерцания» (может быть, «безопасное мерцание» — это всего лишь оксюморон?), Но практически говоря считается, что процент мерцания менее 10% и индекс мерцания менее 0,05 » хорошо ‘ (чем меньше число, тем лучше). Хотя большинство источников искусственного света мерцает с частотой 120 Гц, чем выше частота мерцания, тем лучше. Считается, что частоты выше 1000 Гц не воспринимаются человеком (нет измеримого биологического / физиологического воздействия).Калифорния предложила установить грубый порог мерцания не более 30% для правил Title 24. IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) опубликовал более подробный набор «рекомендуемых практик» в соответствии с IEEE 1789. Рекомендации IEEE учитывают как амплитуду, так и частоту мерцания и предлагают предел не более 8 % Мерцания в Европе (при 100 Гц) и 9,6% в США (при 120 Гц). Хотя эти пороговые значения не идеальны и некоторые люди более чувствительны к мерцанию, чем другие, они предоставляют полезную основу.

Краткое изложение IEEE 1789 «Рекомендуемые методы» для устранения мерцания света. Источники света с более низким процентом мерцания и более высокой частотой мерцания менее разрушительны. (источник этого рисунка).

Мерцание за пределами восприятия — Сводка малоизвестных результатов исследований — LED professional

По большей части, мерцание света не было темой разговоров при разговоре об освещении, за исключением, возможно, 1980-х годов, когда проводились исследования флуоресцентных ламп. и газоразрядные лампы.Тогда казалось, что простые решения и электронные балласты решают проблемы, и об этом снова забыли. Тем не менее, светодиодное освещение в очередной раз изменило ситуацию, и сейчас мерцание света является очень популярной темой для разговоров, в связи с чем возникают вопросы: а зачем нам вообще мерцание? Что на самом деле означает слияние мерцания? Есть ли безопасный порог мерцания? Должны ли мы заботиться о мерцании за пределами видимого ощущения? Понимаем ли мы мерцание и знаем ли мы достаточно о его эффектах?

Рисунок 1: Человеческое зрение эволюционировало и адаптировалось к нерегулярным и медленным колебаниям интенсивности света, например, от солнечного света, проникающего сквозь листья дерева или костра ночью

Краткая история мерцания

Мерцание при освещении — относительно молодое явление.Наша биология адаптировалась к изменениям света от солнца, луны, огня и свечей. Но все эти изменения «медленные» и «нерегулярные» по сравнению с мерцанием, создаваемым техническими эффектами. То же самое относится и к старым тепловым источникам искусственного света, таким как газовый свет или электрическое освещение накаливания: тепловая инерция горячей нити накала делает изменения светового потока медленными и с частотой сети достаточно высокой, малой и невидимой. Только лампы накаливания в цепях с частотой 16,67 Гц, которые использовались железнодорожной системой на заре электрификации в некоторых областях, имели некоторое видимое мерцание.

Рис. 2: Мерцают даже лампы накаливания и галогенные лампы, но мерцания практически не видно, поскольку они являются искусственным источником света с частотой сети 50-60 Гц (Фото: Наоми Дж. Миллер, Брэд Леман; Министерство энергетики и Тихоокеанский регион Северо-Запад Национальная лаборатория)

В первый раз мерцание было проблемой при просмотре фильмов. Главный вопрос заключался в том, как можно создать непрерывное движение с помощью серии неподвижных кадров, быстро показываемых один за другим. Здесь есть два аспекта: сколько кадров в секунду необходимо для получения гладкого впечатления, и как можно избежать эффекта мерцания, создаваемого коротким темным интервалом, необходимым для транспортировки целлулоида между кадрами.Эксперименты показали, что впечатления с плавным движением можно получить с частотой 15–18 кадров в секунду, а профессионального плавного впечатления — со скоростью 24 кадра в секунду (количество необходимых кадров напрямую влияет на стоимость фильма, поэтому предпочтение отдается низкой частоте кадров). Но когда эти фильмы были показаны широкой общественности, у некоторых зрителей возникли серьезные проблемы со здоровьем. При дальнейшем исследовании выяснилось, что проблемы со здоровьем не были связаны с содержанием фильмов, а, скорее, мерцание 18-24 Гц было определено как источник проблемы.Сегодня это известно как светочувствительная эпилепсия, тяжелое состояние, вызываемое мерцанием в основном в диапазоне от 8 до 30 Гц и уменьшающимся выше. Чтобы избежать частотного диапазона 8–30 Гц без увеличения стоимости фильмов, киноиндустрия утроила частоту срабатывания затвора и трижды показывала один и тот же кадр, прежде чем перейти к следующему. Теперь они работают с мерцанием в диапазоне 60–80 Гц, что, как было доказано, позволяет избежать светочувствительной эпилепсии. Это также сделало общее впечатление мерцания, которое наблюдалось, когда вы не смотрели прямо на экран, намного лучше.Эксперименты показали, что у большей части аудитории впечатление от мерцания полностью исчезло при значении выше прибл. 120 Гц.

Рисунок 3: На фотографиях с ЭЛТ-телеэкранов наблюдается мерцание 25/50 Гц в виде полос. Эффект, который очень похож на фотосъемку или видео с использованием мерцающих светодиодных ламп

Мерцание и телевидение

Разработка телевизионного экрана и люминесцентной лампы сразу после Второй мировой войны вернула мерцание в фокус, и были предприняты новые попытки лучше понять мерцание.

Чтобы поддерживать полосу пропускания в разумном диапазоне, телевизионные экраны могут обрабатывать всего 25 (Европа) или 30 (США) кадров в секунду при разумном количестве строк. Чтобы не выходить за пределы диапазона частот мерцания и получить частоту кадров 50/60 Гц на экране, трансляция была организована в виде полукадров с чересстрочными линиями: действительно сложный способ избавиться от частот мерцания, вызывающих светочувствительную эпилепсию. Но в любом случае телевизоры были известны тем, что вызывали визуальное мерцание, и в некоторых местах их называли «мерцающими коробками» (нем. «Flimmerkiste»).

Телевизор максимально использовал проблему слияния: на самом деле это была единственная точка, которая быстро перемещалась по экрану строка за строкой, полагаясь на глаза, чтобы объединить ее в полное изображение.

Интеграция мерцания глазом, как полагали, была вызвана биохимическим процессом обнаружения, который имеет существенное расслабление, опыт полноэкранного изображения, записанного быстро движущимся единичным пятном, подтвердил это мнение.

Рисунок 4: С появлением ламп FL и использованием магнитных балластов проблема мерцания стала очевидной и критически важной для освещения.Проблемы были решены за счет использования нескольких ламп, работающих на разных фазах (Фото: Наоми Дж. Миллер, Брэд Леман; Министерство энергетики и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория)

Для фотографов телевизор добавил задачу, о которой не знали до того момента: создание «снимка экрана» с достаточно короткой выдержкой давало одну яркую точку с коротким хвостом, а при более длительных выдержках часть экрана оставалась серой ( в те времена не было черных экранов) вместо красивой картинки.Кроме того, на теле- или киносъемках с телеэкранов появлялись вертикальные движущиеся полосы из-за помех, если не были приняты особые меры предосторожности.

Рисунок 5: Различные частоты мерцания по-разному влияют на здоровье, зрительную и когнитивную деятельность

Мерцание и освещение

Как телевизор заставил нас мерцать в гостиной, так и люминесцентная лампа перенесла его на рабочее место. Проблемы с мерцанием, вызванные ранними люминесцентными лампами, не рассматривались как проблема, так как в большинстве приложений она была значительно уменьшена за счет наличия нескольких ламп на светильник с разными смещенными фазами, что существенно уменьшило глубину темной фазы и увеличило частоту мерцания, которая осталась. значительно выше 100 Гц.

Наконец, в трехфазных средах с несколькими лампами на светильник и каждой лампой на индуктивном или емкостном балласте с соответствующим фазовым сдвигом, непрозрачными белыми светильниками и практически без направления остаточное мерцание в больших помещениях (например, в производственных помещениях). спортивные помещения) превысила 600 Гц с глубиной мерцания << 25% от интенсивности! Это создавало практический опыт «без мерцания». Эта настройка также позволяла снимать по телевизору без беспокоящих стробоскопических эффектов.

В связи с предстоящим повышением эффективности теперь более тонких люминесцентных ламп, использованием люминофоров с более низким временем релаксации и сильно направленных анодированных жалюзи, где каждая лампа освещает определенную область, светотехническая промышленность начала создавать заметное мерцание, не замечая его. Технически одна люминесцентная лампа создает мерцание с частотой 100/120 Гц и полную темную фазу, которая покрывает примерно 25% времени (темное время очень сильно зависит от приложенного сетевого напряжения).

С мерцанием газоразрядных ламп в светофоре был замечен новый аспект мерцания: стробоскопические эффекты огней, проходящих мимо с более высокой угловой скоростью.

В середине 1980-х годов было обнаружено, что современные офисы вызывают долгосрочные заболевания людей (увеличилось количество дней по болезни, увеличилось количество респираторных инфекций и увеличилось количество проблем с напряжением глаз), и были тщательно исследованы все виды первопричин. . Помимо проблем с воздушным потоком, включая неправильное регулирование влажности и воздействие микробов из-за этих ранних систем вентиляции и обогрева, «синдром больного здания» определил, что напряжение глаз вызвано длительным (несколько месяцев / рабочих часов) воздействием мерцания с частотой 100 Гц. часть вопроса [1].

Такой результат не остался незамеченным. Фактически, многие считали, что причиной является плохой дизайн освещения, неподходящие компьютерные экраны и тому подобное. Трудно поверить в то, что при отсутствии видимых признаков мерцания могут иметь место биологические последствия для здоровья, особенно с учетом литературы, разъясняющей тот факт, что клетка сетчатки не может отслеживать эту частоту мерцания.

Весь опыт работы со старыми установками противоречил этому исследованию, и, кроме того, светотехническая промышленность обвинялась в использовании веских аргументов для увеличения продаж новой технологии «электронного балласта», которая была способна значительно уменьшить мерцание.Судьба большинства долгосрочных экспозиционных эффектов заключается в том, что они будут игнорироваться в долгосрочной перспективе.

Биомедицинские проблемы мерцания

Тем временем биомедицинские исследования выявили дополнительные особенности глаза: помимо хорошо видимого движения, вызванного сканированием окружающей среды (осмотром), было обнаружено непрерывное и быстрое, но небольшое движение: положение глаза минимально дрожит. вокруг фактического фокуса зрения во всех направлениях с поразительной скоростью: он колеблется со скоростью 80–100 изменений положения в секунду.(Индивидуально разные и как-то растут с возрастом).

Это привело к широким спекуляциям и оживленным дискуссиям, особенно потому, что движение было настолько быстрым, что оно превышало частоту слияния, создавая противоречие: почему глаз должен двигаться быстрее, чем рецепторы способны создавать сигналы? В то время считалось, что частота слияния вызвана ограниченным временем отклика клетки сетчатки. Полная эволюционная причина этого эффекта, теперь называемого «микротремором глаза (ОМТ)», и полный набор целей, которым, возможно, служит этот биомедицинский генератор мерцания, все еще являются предметом исследования сегодня.

Между тем стало ясно, что частота слияния вызвана мозгом, обрабатывающим поток данных, было показано, что глазной аппарат способен отслеживать оптические сигналы с частотой не менее 200 Гц.

Линейная люминесцентная лампа ушла от мерцания вместе с лампой Т5, которая использовалась только в электронных схемах. Качественные поставщики указали цифры «остаточной пульсации» однозначными числами или ниже процентного диапазона как признак качества своего продукта. В отличие от этого, компактные люминесцентные лампы вернули мерцание в освещение, особенно в домашних условиях, с развертыванием (и, наконец, юридическим толчком) заменяющих ламп «энергосбережения», которые также предназначались для частного использования, где дизайнеры больше заботились о стоимость и меньше о достигнутом качестве света.Большинство из них имеют значительное мерцание на удвоенной частоте сети.

Благодаря газоразрядным лампам высокого давления, используемым в уличном освещении, мерцание было уменьшено, поскольку лампа также излучает значительную часть света во время изменения полярности.

Мерцание телевизоров и экранов компьютеров подверглось критике со стороны индустрии качества, когда стало понятно, что это связано с проблемами здоровья, связанными с перенапряжением глаз. Технология экрана TFT, быстрые контроллеры микро- и дисплея вместе с дешевой технологией RAM позволили уменьшить мерцание на более высоких частотах с экранами (например,грамм. «Телевизор 100 Гц» какое-то время был аргументом в пользу качества продаж).

Рисунок 6: При инерции светодиода в излучении света, плохо спроектированных драйверах (слева) и затемнении с ШИМ (справа: например, примерно на уровне 80%) мерцание вернулось в освещение (Фото: Наоми Дж. Миллер, Брэд Леман; Министерство энергетики и Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория)

Возвращение мерцания

Когда светодиоды впервые появились в телевизорах, они обычно управлялись какой-то внутренней схемой без необходимости диммирования, поэтому мерцание не применялось.Но когда светодиоды вошли в свет, диммирование и изменение цвета (путем относительного затемнения цветовых компонентов) стали легко доступными, а технология ШИМ, в основном используемая для уменьшения яркости, вернула мерцание в основную область освещения. Светодиод без инерции светового излучения следует за электрическим током. Поскольку более высокие частоты ШИМ вызывают более высокие затраты и потери, мерцание на сравнительно низких частотах вернулось, «знания о мерцании» начала 1990-х годов и стремление избежать мерцания выше диапазона фотопической эпилепсии в условиях освещения были недоступны (или менее приоритетны) новому поколению инженеров, создающих схемы драйверов для новой технологии.Это оставалось незамеченным до тех пор, пока первые снимки камеры с ШИМ-освещением не вызвали проблемы, приведшие (история повторяется) к специальному оборудованию для медицинского и спортивного освещения и областей, где требовалось применение высококачественной камеры (особенно приложение движущейся камеры).

И снова обсуждение мерцания закончилось тем, что «120 Гц приемлемо», как, например, показал Джордж Зиссес в своей превосходной статье в LpR 53, январь / февраль 2016 года, на основе опубликованных, общепринятых и применимых стандартов.Это выводит мерцание за пределы хорошо различимого для большинства людей диапазона. Тем не менее, основные исследования и аргументация, не только в этой статье, сосредоточены на видимом восприятии, игнорируя известные факты о OMT и проблемах со здоровьем, связанных с перенапряжением глаз, связанными с длительным воздействием мерцающего света.

Большинство используемых материалов основано на неявном предположении, что то, что не может быть воспринято, не должно причинять никакого вреда. Науке не раз приходилось корректировать предположения такого рода, достаточно взглянуть на рентгеновские лучи и радиоактивность.

Что касается освещения, то предположение, сделанное стандартами, в первую очередь звучит правильно, но, возможно, этого недостаточно для ответственных лиц и организаций:

  • Нет никаких доказательств того, что мерцание выше указанных 120 Гц безвредно
  • Имеется лишь небольшое исследование, касающееся долгосрочных эффектов, и то, что доступно, было выполнено специально с флуоресцентными лампами, которые имеют совершенно другие и, возможно, менее вредные характеристики мерцания, чем в современном светодиодном освещении

Плохой охват исследований и прием неудовлетворительных результатов

Что касается недостаточного охвата исследований долгосрочных эффектов, то есть одно выдающееся исследование, касающееся доступных средне- и долгосрочных эффектов, которое было частью исследования больного здания в конце 1980-х годов, проведенного Wilkinson et al.Он был ориентирован на модуляцию 100 Гц [1]. Он показал, что переход от более длительного воздействия (несколько месяцев) с существенно модулированным светом (модуляция 60%) к свету с низкой модуляцией (6% при 100 Гц) немедленно снижает головные боли и напряжение глаз (в течение нескольких недель). Эти результаты статистически значимы. Большая часть светотехники проигнорировала результаты, так как противоположный эффект (повышенное напряжение глаз и головные боли) не мог проявиться в течение четырех недель после воздействия, что позволяла исследовательская кампания.

В дополнение к ограниченным знаниям, которые облегчают понятие «нет эффекта там, где нет доказательства эффекта», есть несколько намеков на то, что мерцание с более высокими частотами немедленно влияет на некоторые встроенные механизмы нашего глаза.

Подсказки о влиянии мерцания на визуальные характеристики:

  • Фокусировка глаза незначительно изменяется с частотой до 300 Гц [4]
  • Способность разделять мелкие структуры снижается при мерцании до более 300 [3]
  • Зрительный нерв следует частотам интенсивности до 200 Гц
  • Было заявлено, что переходные эффекты мерцания обнаруживаются при частоте до 800 Гц

Это кажется очень высоким, учитывая биохимическую природу сенсоров и относительно низкую частоту слияния нашей зрительной системы.Это поднимает вопрос о том, есть ли какое-либо правдоподобие или понимание того, как невидимая модуляция более высоких частот может мешать нашей системе восприятия.

Следовательно, необходимо понимать нашу зрительную систему, использующую многоуровневый подход. Клетки сетчатки передают фактическое «чтение» первому слою нейронной структуры, результаты передаются второму слою, а затем общий результат передается в мозг. Теперь, проделав небольшую спекулятивную работу, можно было ожидать, что OMT служит как минимум двум целям.

Две возможные цели ОМТ:

  • Перекрестная регулировка затухания ячеек путем сканирования в одном и том же пространственном положении с двумя соседними ячейками
  • Увеличение разрешения путем закрытия пространства между ячейками, например сканирование для точного положения перехода

Проблема в том, что оба полагаются на кратковременную постоянную интенсивность источника света. Относительная калибровка не выполняется, если эталонный источник изменяется при переключении между ячейками, и на обнаруженный резкий переход во время движения накладывается источник света, который намеренно выполняет резкие переходы.Таким образом, возможен конфликт, но он сложен по своей природе, и исследования по нему еще не продвинулись очень далеко.

В поисках безопасной стороны

Простой вопрос о том, где находится граничная частота, приводит к сложному и многомерному ответу, и, возможно, его необходимо дополнительно разделить в отношении различных типов клеток сетчатки.

Основные условия:

  • Граничная частота клетки сетчатки может достигать 800 Гц или немного выше (это максимум, который, как утверждается, был виден в экспериментах)
  • Рецепторы нашей сетчатки никогда не работают в одиночку; они всегда связаны в рамках сложной нейронной сети.Так что, возможно, фактическая граничная частота выше, но базовый сетевой уровень останавливает более быстрые сигналы от распространения к зрительному нерву: граничная частота сигналов, доставляемых к зрительному нерву, кажется, находится в диапазоне 200 Гц, но, скорее всего, все эффекты выше 120 Гц. заблокированы базовой сетью от распространения на зрительный нерв
  • Краевая частота для зрительной коры головного мозга составляет около 25 Гц, она называется частотой слияния
  • Краевая частота для других частей мозга, на которые воздействуют сигналы от зрительного нерва, кажется, находится на уровне 30 Гц или ниже, пороге для светочувствительной эпилепсии

Это еще раз доказывает, что глаз является фантастическим оптическим инструментом и использует различные технологии для улучшения обзора (некоторые из этих технологий также могут иметь неприятные последствия, когда дело доходит до визуальных иллюзий, но это другая история).

Рисунок 7: Уже обсуждаются более строгие правила мерцания. На Lightfair 2015 Наоми Дж. Миллер и Брэд Леман в своей лекции «МЕРЦАЮЩИЙСЯ: понимание новой рекомендованной практики IEEE» показали некоторые приложения, которые признаны очень важными. Однако результаты исследований, которые позволяют определить четкие пределы для перестраховки, по-прежнему отсутствуют

Два примера задач, которые глаз выполняет удивительным образом:

  • Люди способны распознавать структуры, которые находятся в пределах (и кажутся как-то ниже) диапазона расстояний до рецепторных ячеек: производительность лучше, чем налагается пикселизация, вызванная массивом рецепторных ячеек.Это вполне могло быть связано с усилением микротремора
  • .
  • Люди способны обнаруживать структуры, основанные на очень низкой разнице светимости. Это возможно только в том случае, если соседние рецепторные клетки точно откалиброваны (и постоянно перекалиброваны) относительно друг друга, что является сложной задачей для биохимических фоторецепторов, а также сложной задачей для технических камер: структуры перехода светимости на грани видимости нуждаются в действительно продвинутом устройстве, чтобы быть смог сфотографировать их

Для обоих достижений требуется (относительно) постоянное освещение во время сканирования.Изменение освещения влияет на результаты сканирования. Чем выше модуляция, тем больше они подвергаются опасности.

Люди привыкли «присматриваться» для выполнения определенных задач, например разрешение тонких структур или переходов яркости, близких к нулю, что технически означает концентрацию внимания на точке, или, другими словами, увеличение времени интегрирования результатов датчика для избавления от шума датчика и т. д. Но модулированный свет, и особенно глубокая модуляция испортит попытки получить разумные результаты от улучшения ОМТ и вполне может стать источником стресса для глаза и мозга, особенно при длительном применении или при выполнении сложных зрительных задач.

Исследования в рамках проекта «Пракаш» на слепых, которые вновь обрели зрение во взрослом возрасте [2], показали, что зрительный аппарат и способность распознавания объектов также через некоторое время становятся нормальными, когда взрослые, но не получают некоторых из более продвинутых. способности. Это может указывать на то, что показанная выше способность комплексного анализа является тренированной, приобретенной в детстве.

Выводы и перспективы

Кратковременное воздействие более частого мерцания не представляет проблем для взрослых, если не требуется выполнять сложные зрительные задачи.Нет никаких предположений, что частоты выше 800 Гц влияют на людей, но есть достаточно доказательств того, что мерцание до 400 Гц небезопасно при длительном воздействии. Результаты убедительно свидетельствуют о негативных эффектах, таких как стресс или износ зрительного аппарата. Видеокамеры высокой четкости (например, используемые в смартфонах высокого класса) показывают серьезные проблемы с помехами из-за мерцающего света на более низких частотах, что очень похоже на старые экраны телевизоров. Домашние животные и особенно птицы могут страдать от мерцания, невидимого для человека, но это уже другая проблема.

Хотя исследования не могут дать четких доказательств относительно безопасных нижних пороговых значений, следует избегать длительного воздействия более высокочастотного мерцания, особенно там, где (младшие) дети остаются на более длительные периоды времени, чтобы свести к минимуму возможность вмешательства в их дальнейшие зрительные способности. . В целях безопасности ответственные производители должны избегать мерцания ниже по крайней мере 400 Гц для освещения, которое предназначено для использования в офисах, рабочих зонах, детских и детских комнатах, детских садах и подсветке экранов детских игрушек.

Существующие исследования недостаточны, и многие аспекты мерцания все еще не ясны сегодня, например, влияние формы мерцания. Определенно необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, где на самом деле находится безопасная зона.

Ссылки:
[1] Уилкинс А.Дж., И.М. Ниммо-Смит, А. Слейтер и Л. Бедокс: Флуоресцентное освещение, головные боли и напряжение глаз, Исследования и технологии освещения, 21 (1), 11-18, 1989

[2] Паван Синха: Es werde Licht, Spektrum der Wissenschaft 18.7.2014 (частично на основе Held, R. et al: The Newly Sight to Matching with Felt, Nature Neuroscience 14, стр. 551-553, 2011)

[3] Lindner, Heinrich: Untersuchungen zur zeitlichen Gleichmässigkeit der Beleuchtung unter besonderer Berücksichtigung von Lichtwelligkeit, Flimmerempfindlichkeit und Sehbeschwerden bei Beleuchtmensis mitpenlad, 9, 1989, Германия

[4] Jaschinski, W .: Belastungen des Sehorgans bei Bildschirmarbeit aus Physiologischer Sicht.(1996) Optometrie, 2, S. 60-67

Понимание мерцания | ILCE-9M2 Уменьшение проблем, связанных с высокочастотным мерцанием

3-1. Как камера может уменьшить проблемы с мерцанием

При флуоресцентном освещении, которое мерцает с частотой 100 Гц или 120 Гц, освещение остается ярким немного дольше, чем движение механического затвора. Учитывая это время, камера может уменьшить эффект мерцания, управляя движением затвора. (Подробнее см. 3-1-3.)
Функция, используемая для этой автоматической регулировки времени съемки камерой, называется съемкой с подавлением мерцания.

Съемка с подавлением мерцания эффективна только при освещении, которое мерцает с частотой 100 или 120 Гц, например при флуоресцентном освещении.
Поскольку светодиодные источники света мерцают с частотой от нескольких сотен до тысяч Гц — более короткий интервал, чем быстрое перемещение затвора, составляющее 4 миллисекунды, — щель не может перемещаться от одного края к другому в течение короткого периода, когда это освещение является ярким, даже если камера может обнаружить мерцающий цикл. По этой причине функция неэффективна для уменьшения проблем, связанных с этим мерцанием.

3-1-1. Люминесцентное освещение

Движение затвора происходит в период (цикл) яркого флуоресцентного света, что делает эту функцию эффективной при съемке при таком освещении.

3-1-2. Светодиодное освещение

Цикл мерцания быстрее, чем любой момент движения затвора, что может привести к появлению полос на изображениях.

3-1-3. Различия в скорости движения щели

Последние камеры со сменным объективом предлагают два метода затвора: механический затвор и электронный затвор.Каждый перемещает щель с разной скоростью.

Механический затвор Скорость движения щели: Быстро (перемещается примерно за 4 миллисекунды)
Вибрация / звук: Возникает
Электронный затвор
(бесшумный затвор)
Скорость движения щели: Медленная (движется за несколько десятков миллисекунд)
Вибрация / звук: Нет
  • Описание одного типа как «электронного затвора» может сделать движение более быстрым, но на самом деле это не так.
    Движение передней и задней шторки механического затвора происходит быстро, потому что оно просто предназначено для блокировки света. Напротив, электронный затвор сбрасывает одну строку датчика изображения за другой для достижения движения передней шторки, после чего роль задней шторки выполняется путем считывания строк, одной за другой. Поскольку это считывание требует времени, требуется несколько десятков миллисекунд для считывания всего датчика изображения, строка за строкой.
    По этой причине перемещение щели с помощью электронного затвора занимает больше времени.
  • Съемка с подавлением мерцания доступна только при использовании [Механический затвор].
    Попытка использовать съемку с подавлением мерцания с электронным затвором будет неэффективной, потому что движение щели медленнее. Независимо от того, когда начинается движение затвора, невозможно избежать темноты во время мерцания флуоресцентного света.
3-2. Уменьшение проблем, связанных с высокочастотным мерцанием

Однако иногда вы можете предпочесть бесшумную съемку (с электронным затвором) на сценических выступлениях при светодиодном освещении или использовать высокоскоростную непрерывную съемку для спортивных мероприятий на объектах со светодиодным освещением и указателями.
В этих случаях доступна функция для уменьшения проблем, связанных с высокочастотным мерцанием (вариация затвора).

Эта функция, также называемая «высокочастотным подавлением мерцания», уменьшает проблемы с мерцанием, точно согласовывая выдержку с циклом мерцания.
В то время как с обычным шагом для установки скорости затвора (1/3 или 1/2 шага) трудно согласовать цикл мерцания, эта функция позволяет еще более точно настроить скорость затвора в соответствии с циклом и уменьшить проблемы с мерцанием.

Уменьшение проблем с мерцанием за счет согласования выдержки с циклом мерцания
На следующих рисунках показано, как изображения, сформированные на датчике изображения, постепенно получаются по мере движения затвора.

1 Путь к передней занавеске
2 Путь к задней занавеске

Экспозиция происходит постепенно, начиная с верхнего края изображения, что указывает на то, что экспонирование происходит позже для нижнего края изображения.
Рассмотрим следующий рисунок, на котором показано мерцание при движении затвора.
* Время отображается горизонтально, при этом мерцание источника света обозначено вертикальными полосами.

Когда скорость затвора не соответствует циклу мерцания, моменты во время экспозиции, когда освещение темное или яркое, появляются в виде полос.

Затем подумайте, когда скорость затвора регулируется в соответствии с циклом мерцания.

При выдержке, совпадающей с циклом мерцания, любое время экспозиции обеспечивает постоянную яркость, от яркого источника света до темного.Это устраняет полосатость.

Теперь давайте посмотрим, как изменяется внешний вид ЖК-монитора при регулировке выдержки с помощью этой функции, чтобы уменьшить проблемы высокочастотного мерцания на реальной камере.

Пример: съемка, когда выдержка не соответствует циклу мерцания

Экран

Снятое неподвижное изображение

Пример: съемка, когда выдержка соответствует циклу мерцания

Экран

Снятое неподвижное изображение

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *