Почему пульсирует светодиодная лампа во время работы

Причины пульсации светодиодных ламп и светодиодной ленты

Отсутствие пульсации в лампах накаливания

За сравнительно небольшую историю электрического освещения (около 150 лет) мы привыкли использовать лампу накаливания, и она кажется нам естественной.

Светит в ней раскаленный металл — спираль, и будь она даже самой тонкой и легкой, остыть за доли секунды она не в состоянии. Поэтому лампа накаливания излучает свет непрерывно, при том, что работает на переменном электрическом напряжении с частотой в 50 герц. Т.е. она светит от напряжения, сто раз в секунду меняющегося от нуля до максимума, а на светимости это никак не отражается.

Наличие пульсации в светодиодах

Ситуация изменилась, когда появились электронные способы извлечения света.

Если это гозосветная лампа, то она холодная, и свет в ней производят электроны, атакующие атомы очень разреженного газа.

Если это твердотельная светодиодная лампа, то она тоже холодная, и электроны в ней тоже бомбардируют атомы. Но теперь это атомы полупроводника, задача — заставить их выбрасывать кванты света.

Т.е. при электронном способе извлечения света поток света уже зависит не от температуры раскаленного тела, а от интенсивности атаки, которую можно начать и прекратить в любой момент. Что и делают источники питания.

Такая перемена сразу стала заметна глазу. Кроме того, свет от такой светодиодной лампы чаще всего отличается и спектральным составом от любого света, исходящего от раскаленного источника. В нем нет и необходимой нашему глазу, непрерывности, по той причине, что атомы, от удара по ним электронов, испускают свет по квантовомеханическим законам, то есть строго дозированными порциями (квантами) определенных частот.

В результате

1) глаз различает импульсность света, картинка выходит стробоскопической, то есть состоящей из множества отдельных кадров, которые производят вспышки света. Такие отдельные кадрики наш мозг умеет собирать в единый фильм, но на это уходит заметно больше энергии, в результате и мозг и глаз устают.

2) ограниченность спектра порождает неестественность картины окружающего мира. Это монохромный свет делает мир неузнаваемым и непривычным. Это также негативно действует на психику, которой приходится тратить много усилий на компенсацию данного недостатка в информационном потоке.

Способы решения проблемы

По этим очевидным причинам сразу, как только был изобретен электронный свет, была поставлена задача сделать его более естественным.

1. Люминофоры. Есть большое количество веществ, из которых производят люминофоры, но все они обладают одним важным свойством светиться под каким-либо воздействием. Их применяют для замены электронного света на свет более естественный – люминофорный. Эти вещества могут поглощать «неживой» квантовый свет и переизлучать его уже различными цветами и за более долгие промежутки времени. То есть снизить и стробоскопичность, и монохромность электронного света.

2. Использование источников постоянного напряжения для питания электронных светильников.

3. Использование такой частоты работы светильника, которую глаз воспримет как непрерывный свет. Как показывают исследования, что человеческий мозг «видит» мерцание света выше частоты в 300 герц как непрерывный свет.

Светодиодные лампы

В связи с тем, что светодиодная лента и светодиодная лампа являются разными по своей конструкции, уделим особое внимание причинам пульсации в этих двух источниках.

Светодиодные лампы могут работать как от постоянного, так и переменного напряжения.

Если лампа имеет питание от постоянного тока, то и световой поток, исходящий от нее будет постоянным, что само по себе значит нулевой коэффициент пульсации.

Следовательно, важно включить в схему лампы «правильный» блок питания, и тогда пульсация будет составлять от 1 до 30 процентов.

Существует два вида питания:

— через конденсатор; осуществляя задачу по выравниванию напряжения в сети некоторые производители используют источник питания с балластным или гасящим конденсатором. При повышении номинала напряжения элементы перегорают. Такая схема устройства лампы дешевле, что сказывается и на стоимости лампы в целом, поэтому часто именно дешевые лампы мерцают.

— через драйвер со стабилизацией тока; используются импульсные понижающие драйверы. За счет цепочки обратной связи элементы умеют стабилизировать напряжение, поэтому лампы имеют низкий коэффициент пульсации.

Дополнительные варианты причин мерцания — паразитные токи, нарушающие работу светодиодных ламп:

1) Наличие в схеме лампы устройства с регулировкой мощности или яркости (диммируемая) может иметь негативное влияние на значение коэффициента пульсаций ламп. Чаще всего в этом качестве используются тиристорные регуляторы (или диммеры), чей принцип работы основан на том, что питающее синусоидальное напряжение сети подается на лампу не непрерывно, а частями. При регулировке яркости на лампу подается то большая, то меньшая часть полупериода синусоидального питающего напряжения. Такое раскачивание приводит к увеличению коэффициента пульсаций.

2) Конденсатор фильтрации, который вместе с диодным мостом используется в качестве выпрямителя на входе драйвера, накапливает ток для зарядки. Переизбыток начинает растекаться, вызывая вспышки.

3) Некачественная изоляция проводников, направленных на переключатель, может привести к протеканию малого тока, и как результат — к мерцанию, оплавлению проводки, аварийным ситуациям.

4) Неправильная схема подсоединения. Ноль уходит на выключатель, фаза – на светильник, ноль заземлен.

5) Близкое расположение оборудования с сильным магнитным полем – радиостанции, большой телевизора, вышки сотовой связи.

6) Прокладка проводки внутри сырой стены.

7) Наличие нескольких кабелей в штробе.

Светодиодные ленты

Казалось бы для светодиодных лент также должно быть достаточно качественного блока питания, чтобы отсутствовало мерцание.

Но существует ряд проблем, которые влияют на пульсацию светодиодной ленты.

1) Наличие двух выпрямителей .

Для того, чтобы лента из LED-светильников давала необходимую освещённость, кроме надёжного источника питания, необходимо наличие двух микросхем:

— Для преобразования исходного переменного тока в постоянный, которая состоит из ключа управления (драйвера), детекторов тока и напряжения, выпрямителя, балластного резистора, катушки индуктивности и двух конденсаторов. На выходе эта схема даёт 5…6 В (зависит от рабочего напряжения на светодиодной ленте) при 100 мА тока. Отметим (это важно!), что напряжение на выходе не имеет гальванической развязки;

— Для стабилизации параметров яркости свечения схема включает в себя два мощных транзистора, балластный резистор, дроссель и высокочастотный диод, который и передаёт результирующую мощность от блока питания на светодиоды в ленте.

Таким образом, в схеме управления присутствует сразу два выпрямителя (иногда вместо них используют мостовую схему). По причине последовательности процесса выпрямления тока, интервалы между пульсациями возрастают вдвое, а фактическая частота мерцаний может ставить 30…35 Гц, что болезненно воспринимается человеческим глазом.

2) Блок питания

— Для того, чтобы пульсация не появлялась необходимо правильно подобрать блок питания. Ему должно хватать мощности , чтобы не падало напряжение. При выборе источника питания необходимо покупать его с запасом мощности минимум в 30%. Многие недорогие китайские блоки питания не соответствуют своим паспортным данным, например, вместо указанных 200Вт выдают 150Вт.

— Другая важная деталь драйвера – выпрямительный мостик. Если он вышел из строя, на осветительный прибор подается переменный ток, вызывающий повышенное мерцание.

— Также возможно на блоках питания установлены детали и радиоэлементы низкого качества, не способные длительно работать даже на номинальных токах и напряжениях. К примеру, превышение нагрузки и перепады сетевого напряжения в разы снижают рабочий ресурс фильтрующих конденсаторов.

— В случае с RGB-лентой мерцание возможно при подключении лент от разных блоков питания. За счет разницы на них выходного напряжения, один отрезок может менять цвета RGB чуть позже, чем другой, иными словами отставать.

— Возможно у блока питания истек срок эксплуатации. При длительной исправной работе в течение нескольких лет, в блоке могут высохнуть конденсаторы стабилизации и потерять свою изначальную емкость.

3) Неправильный монтаж

— Выключатель с подсветкой; мерцание возможно даже в выключенном состоянии, по причине накопления заряда от продолжающей работать лампочки для подсветки.

— Перепутана фаза и ноль на выключателе. Даже если это выключатель без подсветки, но вы установили его так, что разрыв происходит по нулевому проводу, а не по фазному, как это предусматривают правила, то мерцание светодиодной ленты возможно.

4) Лента

— Выход из строя диода, резистора.

— Проблема с токоведущей дорожкой, может подгореть с течением времени.

— Окисление контакта. Возможной причиной может быть некачественная пайка. Светодиодную ленту запрещено паять активными (кислотными) флюсами. Если не соблюдать эти требования, кислота остается на контактной площадке и постепенно разъедает место соединения. Начинается непонятное моргание во включенном состоянии ленты, с последующей неработоспособностью всего участка после пайки.

С увеличением длительности включений и мощности светодиодов в ленте, места соединений разогреваются, и контакт ухудшается. Частота мерцания светодиодов в ленте при этом будет соответствовать полупериодной частоте выпрямленного тока, т.е. 30 Гц.

— Светодиодная лента, питающаяся от переменного тока может создавать пульсацию равную 40%, по причине прямого включения в сеть.

Подведем итоги

Причины наличия пульсаций у светодиодной лампы или светодиодной ленты во многом схожи.

Основное различие — это источники питания, которые

— в светодиодных лампах устанавливаются производителем, и если он решил сэкономить на подавлении пульсаций, мог, скорее всего сэкономить и на других компонентах, что может привести к ухудшению характеристик лампы или светильника, таких как срок службы, цветопередача, энергоэффективность, электромагнитная совместимость, защита от перегрузок и перепадов напряжения в сети и т.д.

— в светодиодной ленте выбираются пользователем, и, поэтому встречается реже, но еще раз отметим, что крайне важно грамотно подобрать светодиодное оборудование с запасом мощности.

Наши специалисты всегда готовы проконсультировать Вас по вопросу выбора качественных источников света, светодиодного оборудования, сделать расчет для Вашего проекта, звоните 8 (800) 700-80-91, будем рады по помочь!

Вам будет интересна статья:

Нормы пульсации по Нормативным документам

Что такое мерцание и пульсация светодиодных ламп

Мерцание (мигание) отличается от пульсации тем, что мерцание видно невооруженным глазом. Пульсация не видна, но она утомляет глаза и ухудшает самочувствие — начиная с влияния на нервную систему и заканчивая физиологическими изменениями при длительном воздействии. До широкого распространения светодиодов основным источником пульсации света были светильники с люминесцентными (ртутными) лампами. При оснащении ими помещений выполнялись рекомендации по смещению фазы на отдельных светильниках и установки на местах индивидуальных светильников с лампами накаливания, для равномерной подсветки и устранения стробоскопического эффекта. Кроме того, люминофор в лампах имел послесвечение, хоть и не длительное. Распространение светодиодной подсветки и коммерциализация привели к тому, что помещения наполнились светом низкого качества, а за своей безопасностью в этом вопросе нужно следить самостоятельно.

Причины мерцания (мигания) светодиодных ламп

1. Лампа не исправна.
2. Электрическая сеть имеет недостатки. Если лампа мерцает, когда выключатель в выключенном положении, значит на лампу подается напряжение (например, выключатель размыкает не фазный, а нулевой провод). Если лампа мерцает, когда выключатель включен, помимо неисправности самой лампы причиной может быть низкое напряжение или плохая проводимость, например, вызванный окислением контактов в патроне, соединения люстра-проводка, в выключателе.
3. Наличие индикатора или подсветки в выключателе.

Устранение причин мерцания

1. Исправление недостатков проводки – самый лучший и безопасный способ.
2. Замена лампы. Если производитель продумал схему лампы это может помочь, даже если выключатель отключает нулевой провод вместо фазного или в выключателе есть индикатор подсветки.
3. Установить в цепь электропитания шунт.

Причины пульсации

1. Производитель сэкономил на схеме питания.
2. Схема вышла из строя

Подробнее о пульсации

Пульсация изначально имеется в электросети (можно почитать про переменный ток). От ламп накаливания пульсации нет. Раскаленная нить не успевает остывать и продолжает светится (немного слабее) в те мгновения, когда напряжения на ней нет. Светодиод, это быстродействующий элемент. Если производитель лампы не борется с пульсацией, то светодиоды плохих ламп зажигаются и гаснут 50 раз в секунду. Причем гаснут они могут на время равное свечению – пропуская один полупериод 50 Гц. Получается настоящий стробоскоп, который не видит глаз, но воспринимает мозг. Для производителя ламп устранение пульсации — это дополнительные элементы в схеме и увеличение стоимости лампы.

Выбор лампы накаливания или светодиодной лампы

Лампа накаливания гарантированно обеспечивает равномерное свечение, но использовать только их или в перемешку со светодиодными не целесообразно по следующим причинам:

1. Светодиодные лампы сильно подешевели и если они проработали гарантийный срок (вы сохранили чек гарантию) их использование выгоднее ламп накаливания. К сожалению пока технология развита недостаточна и лампы часто выходят из строя еще на гарантийном сроке. Поэтому обязательно сохраняйте чек и коробку (ее можно сложить). Чеки часто выцветают, поэтому идеальный вариант — попросить бумажный товарный чек.
2. У ламп накаливания нет полного затухания при пульсации, у хороших светодиодных ламп пульсации нет вообще.
3. Производители сильно экономят на лампах накаливания. Чтобы лампа накаливания светила пусть даже теплым белым светом, должна быть качественная нить накала, выдерживающая высокую температуру, а этого увы нет. Нынешние лампочки накаливания сильно желтят. Например, с люстрой где 3 лампочками по 60 Вт, в светлых и открытых плафонах, даже в небольшой детской комнате хрущевки будет темновато. А фотографии сделанные в этой комнате будут отдавать желтизной, если фотокамера не дорогая, с хорошей автоматической настройкой баланса белого.
4. Экономят производители люстр и пластиковые патроны, несмотря на то, что на них написано 60 Вт от температуры ламп накаливания будут постепенно темнеть и рассыхаться даже с открытыми плафонами.
5. Вопросы безопасности. Лампа накаливания может разбиться, даже не по вашей вине, а «взорваться» в люстре — в следствии низкого качества отлетает стеклянная колба (фото ниже). В настольных лампах — может стать причиной ожога у детей.

Как бороться с пульсацией

1. Покупать светодиодные лампы, помеченные знаком «без пульсации».
2. Не заказывать безымянные лампы с зарубежных интернет-магазинов.
3. Покупать лампы известных брендов.
4. После покупки проверьте лампу с помощью камеры телефона (об этом ниже).
5. Проверять лампы периодически, на случай если схема вышла из строя.

Тест лампы с маркировкой «без пульсации»

Мне
было интересно на сколько лампа соответствует знаку «без пульсации». Поэтому
помимо народных тестов — карандашный и камерой смартфона, одна лампа была
разобрана и осциллографом замерена реальная пульсация напряжения.

Выяснилось, что незначительные колебания имеются, но это не полное отсутствие напряжение, светодиод продолжает работать и не теряет в яркости. Знак «без пульсации» производитель светодиодной лампы поставил обоснованно. Качественная светодиодная лампа даже выигрывает по ровности светового потока у лампы накаливания.

Проверка лампы в домашних условиях

Проверка с разбором лампы сложна, вызывает потерю гарантии и осциллограф штука не дешевая. Мультиметром измерять бесполезно так как он колебаний не уловит. Цена на специальные приборы высока. Остаются народные тесты – карандашный и камерой телефона. Карандашный тест мне не нравится. В нем друг на друга накладываются сразу два субъективных момента – скорость трясения карандашом и индивидуальное восприятие оптического эффекта.

Тестирование ламп на пульсацию камерой смартфона

Тестирование ламп на пульсацию камерой смартфона более объективно. Камера смартфона снимает со скоростью от 30 кадров в секунду. Поэтому она успевает запечатлеть моменты, когда лампа гаснет или снижает яркость.

1. Камеру нужно поднести как можно ближе к лампе, чтобы не мешали другие источники света.
2. На видео и фото пульсация проявляется как горизонтальные темные полосы.
3. Полосы будут тем отчетливей, чем выше скорость сьемки камеры (число кадров в секунду).
4. Смартфон нужно протестировать на плохой, пульсирующей лампе. Иногда производители смартфонов снабжают их программным обеспечением маскирующим пульсации и нужно убедится, что ваш смартфон не содержит этой функции.

Что делать с ранее купленными пульсирующими лампами

Их можно использовать в помещениях, где человек находится меньшее время – коридор, ванная, кладовая. Использовать совместно с лампами не дающими пульсации, постепенно переходя на качественный свет.

Если вы закладываете осветительное оборудование или являетесь поставщиком, не оставляйте этот вопрос без внимания. На сегодняшний день осветительное оборудование в части пульсации должно соответствовать СНиП 23-05-95, СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, ГОСТ Р 54945-2012 проблемы могут возникнуть при отсутствии сертификатов соответствия и не проведенной аттестации помещений и рабочих мест.

Небольшое дополнение. На фото видно название фирмы Gauss, это не реклама. Так же удалось найти лампы Camelion с упаковками сохраненными для гарантии. У старой лампы отсутствовал значок «без пульсаций» и тест камерой пульсацию выявил. У лампы купленной позднее, со знаком, пульсации не было.

Источники искусственного света различаются электротехническими и оптическими характеристиками. Потребляемая мощность, номинальное напряжение — это электрические параметры. К оптическим относятся такие, как яркость, цветовая температура. Коэффициент пульсации светодиодных ламп тоже является оптическим параметром. Его можно увидеть визуально, измерить, вычислить, изменить. Показатель подлежит нормированию, поскольку чрезмерное мерцание ламп плохо сказывается на восприятии и здоровье человека.

Что такое коэффициент пульсации?

Согласно официальному определению коэффициент пульсации — это показатель качества светового потока светильников, которые питаются переменным током. Для его вычисления используется следующая формула:

Кп = (Емакс — Емин) / 2 Еср * 100%

где:

• Кп — коэффициент пульсаций, выраженный в процентах (%);
• Е — яркость источника света, максимальная, минимальная, средняя.

Пульсация ламп измеряется прибором, который с большой разрешающей способностью (до 1000 раз в секунду) определяет яркость света источника. Если яркость всегда одинаковая, то Кп равен нулю. То есть пульсации отсутствуют. Если лампа периодически светит на полную яркость и гаснет полностью — Кп 100%.

Подробнее о коэффициенте пульсации ламп

По официальному определению и формуле может быть сложно понять, что такое мерцание света, и как это работает. Поэтому рассмотрим то же самое, но “на пальцах”. Возьмём простую лампочку накаливания, и подадим на неё питание в виде переменного тока с частотой 50 Гц. Что представляет собой такой ток? Это ток, который меняет свою полярность 50 раз в секунду. Пока он это делает, лампа то получает питание, то нет. Спираль из-за этого не светится стабильно в полный накал. В моменты, когда переменный ток меняет полярность, она немного притухает. Так и возникают пульсации света.

Чем хороша лампа накаливания, так это тем, что пульсации у неё незначительные. Это благодаря тому, что тело накала обладает природной инерционностью, и не успевает полностью остыть за столь короткие промежутки времени. В результате свет меняет яркость незначительно. Если вернуться к формуле выше, то можно понять, почему Кп у ламп накаливания небольшой. Но и не нулевой. В среднем, 5-15%.

Пульсация (мерцание) светодиодных ламп может варьироваться в диапазоне от 0% до 100%, чего не может быть с лампой накаливания в принципе. Откуда такой широкий диапазон? Всё дело в организации питания светодиодной матрицы. Светодиоды не работают на переменном токе. Им нужен постоянный. Чтобы его получить, в лампы встраивается небольшая схемка, которую принято называть громким для неё словом — драйвер.

Что он собой представляет? Самый простой “драйвер” состоит из диодного моста, который должен выпрямлять переменный ток, и сглаживающего конденсатора. Выпрямитель “обрезает” синусоиду переменного тока, “не позволяя” ему менять свою полярность. Он превращается в постоянный. Конденсатор нужен для того, чтобы сгладить пульсации тока, который хоть и выпрямлен, но, всё же, состоит из “половинок синусоиды”.

Качество сглаживания напрямую зависит от ёмкости конденсатора. Деталь это сравнительно громоздкая и дорогая. Поэтому, если производитель пожадничал или не смог впихнуть в цоколь лампы нормальный конденсатор — коэффициент пульсации светового потока светодиодных светильников в вашем доме будет запредельным.

Проблема усугубляется ещё и тем, что светодиод в отличие от нити накаливания не обладает тепловой инерционностью. То есть, когда питание падает, он тут же гаснет. Поэтому некоторые дешёвые светодиодные лампы могут буквально гаснуть по 100 раз в секунду во время работы. Невооружённым глазом такую пульсацию не видно. Однако это не значит, что нервная система и мозг не реагируют на неё.

Как проверить пульсацию светового потока?

Чтобы точно определить коэффициент пульсации светодиодных светильников, нужен специальный прибор. Перечень моделей, которые для этого предназначены, приведён в ГОСТ Р 54945-2012. Они имеют компактные размеры и оснащены датчиком для измерения яркости источника света. Встроенная электроника засекает изменения яркости в высоком разрешении, производит вычисления по заложенному в память алгоритму, и выдаёт готовый результат в процентах.

Определить наличие мерцаний можно и более доступными методами. Например, при помощи карандаша или камеры смартфона. Подчеркнём, что эти приспособления позволяют только определить пульсации. Оценить же их в числовом выражении таким образом не получится. Более того, через камеру смартфона можно увидеть мерцания, которые вполне укладываются в норматив.

Как это работает на практике? Возьмите простой карандаш за кончик, и быстро машите им перед тестируемым источником света. Если при определённой частоте движения ваш глаз выхватит несколько карандашей одновременно — пульсации есть, и они существенные. При отсутствии мерцаний или при низком их коэффициенте карандаш будет всегда один, как бы быстро вы им не махали.

С камерой смартфона итого проще. Включите её, поднесите поближе к источнику света, наведя объектив прямо на него. При наличии пульсаций на экране появятся чёрные горизонтальные полосы. Увидеть их можно будет и на фотографии, если автоматика камеры сделает снимок при определённой выдержке. Напомним, что этот способ не пригоден для оценки качества источника света, поскольку чёрные полосы могут быть видны и при маленьком Кп.

Хороший самодельный прибор для измерения пульсаций показал на Ютубе блогер по имени Дмитрий Коржевский. В своей конструкции он использовал китайскую блютуз колонку-радио и элемент солнечной панели. Такой прибор уже не просто показывает факт наличие пульсаций, но также позволяет оценить их амплитуду. А значит сделать выводы относительно качества драйвера светодиодного светильника.

Видеоролик про самодельный индикатор мерцания:

Допустимые нормы пульсации

В нашей стране для нормирования пульсаций освещения есть несколько нормативных документов. Вернее, об этом есть упоминание в нескольких документах. В первую очередь, это СанПин 2.2.1 2.1.1.1278-03, в котором сказано, что в производственных помещениях коэффициент пульсаций не должен превышать 10-20%. Для жилых комнат в этом документе соответствующей нормы нет.

Однако такие нормы можно найти в СП 52.13330.2016. В таблице №4.2 приводятся требования к качеству освещения не только общественных и административно-бытовых помещений, но и жилых. Согласно этим требованиям коэффициент пульсации не должен превышать 15-20%. К сожалению, для обычного потребителя эти нормативы не более, чем просто цифры. Возможность измерить этот показатель при покупке ламп отсутствует. По понятным причинам продавцы китайских лампочек таких приборов при себе тоже не держат.

Влияние пульсаций на здоровье человека

Если частота мерцания светодиодных ламп не превышает 300 Гц, а Кп выше 20% — такое освещение плохо сказывается на самочувствии и здоровье в целом. Проблема усугубляется тем, что мы не способны понять, пульсирует свет, или нет. Невооружённым глазом мы можем увидеть пульсации с частотой до 25-30 Гц. Если частота выше, зрение их не воспринимает. Однако сетчатка на такие мерцания реагирует, о чём свидетельствуют научные изыскания, проведённые ещё в 60-х годах прошлого века.

Находясь в комнате с пульсирующим выше нормы светом, у нас возникает непонятное желание покинуть помещение. Появляется необъяснимое ощущение дискомфорта, быстро устают глаза, могут проявиться эффекты “песка”, рези, слезливость. Через некоторое время раздражение накапливается и появляется раздражённость, подавленность, сонливость. Позже начинает болеть голова. Особенно вредно находиться при таком освещении людям, страдающим эпилепсией. Для них мерцания являются сильным раздражителем, который может провоцировать судорожные приступы.

Когда возникает стробоскопический эффект?

На производствах мерцающий свет опасен не только для зрения работающего персонала, но также может стать причиной для получения травм. Когда частота вращения двигателя с каким-либо режущим инструментом (фреза, дисковая пила) совпадает с частотой мерцания источника света, возникает так называемый стробоскопический эффект. Он проявляется в том, что вращающаяся оснастка кажется человеку неподвижной, а значит безопасной. Несоблюдение требований к освещению на производственных предприятиях неоднократно приводили к травмам и даже смерти рабочих.

Какая частота хуже всего?

Наиболее опасной с точки зрения травматизма на производстве считается мерцание света с частотой 80-90 Гц. Именно при такой частоте у человека возникает иллюзорное восприятие вращающихся объектов, которые кажутся статичными или замедлёнными. Что касается негативного воздействия на нервную систему человека, то здесь точных данных нет. Однако считается, что пульсации с частотой 80-300 Гц пагубно сказываются на состоянии здоровья. При более высоких частотах мерцания не воспринимаются сетчаткой, а потому являются безвредными.

Пульсации у традиционного освещения и методы снижения

При покупке ламп для домашнего освещения выбрать модели с допустимым уровнем пульсаций практически невозможно. Производители обычно не указывают этот параметр в описании, хотя это такая же важная характеристика, как и яркость с цветовой температурой. Некоторые бренды в качестве маркетинговой уловки пишут на упаковке размытые общие фразы типа “без пульсаций”, “безопасно для глаз” и прочее. Сколько это в цифрах — непонятно. Да и практика показывает, что даже при наличии таких обозначений на коробках лампы всё равно могут иметь пульсации, значительно превышающие норму.

Лампы накаливания и галогенки

Многие ошибочно полагают, что лампы накаливания не пульсируют вовсе, а значит их можно считать эталонным источником искусственного света. Это не так. Коэффициент пульсаций ламп накаливания и галогенок варьируется в пределах 5-30%. Однако эта цифра тем меньше, чем выше мощность модели. Объясняется это тем, что у более мощной лампы нить накала толще, а значит и остывает она медленнее. Это означает, что и яркость её свечения при питании переменным током “гуляет” менее сильно. Отсюда следует, что в плане мерцаний выгоднее покупать и устанавливать одну мощную лампу, чем две послабее.

Экономки

Люминесцентные лампы бытового назначения имеют очень низкий коэффициент пульсаций. В среднем около 5%, что более чем в пределах нормы. Такие низкие показатели объясняются высокой инерционностью люминофора, которым покрыта внутренняя сторона колбы. Тем не менее, на рынке полно дешёвых подделок, которые умудряются не только мерцать, но даже мигать с частотой, которую человек способен различить невооружённым глазом.

Пульсация светодиодных ламп

Сильнее всего страдают пульсациями светодиодные лампочки. Основная причина — низкокачественный драйвер питания. Производитель либо экономит на сглаживающих компонентах, либо изначально проектирует схему питания без учёта данной характеристики. Сглаживающим компонентом является электролитический конденсатор — сравнительно дорогая и большая деталь. Из этого следует, что маленькие лампочки с цоколем типа Е14, а также слишком дешёвые модели — априори не могут уложиться в нормы по пульсациям. Просто избегайте покупки такого освещения для своего дома.

Как исправить ситуацию?

Можно что-либо сделать, если лампа уже куплена, и оказалось, что она слишком сильно пульсирует? Выбросить жалко. Особенно, если это не дешёвая светодиодная лампочка. Самый простой выход из ситуации — использовать такой источник света в комнатах, которые вы посещаете периодически, и не проводите в них много времени. Например, в кладовке, коридоре, санузле. В ванной комнате, если вы планируете там иногда расслабляться в горячей ванне, мерцающие лампочки устанавливать не стоит.

Об этом мало кто говорит, но мерцания искусственного света помогают немного “сгладить” плафоны и абажуры. Проходя через них, свет не так интенсивно меняет яркость, что согласно представленной выше формуле снижает коэффициент пульсаций. Поэтому, как вариант, если какая-либо лампочка вам не нравится (вам кажется или вы определили мигание народными способами), попробуйте использовать её в светильниках закрытого типа — бра, торшере. Возможно, это поможет сохранить покупку, и получать от неё пользу без вреда для здоровья и самочувствия.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?

На рисунке ниже показана типовая схема светодиодной лампочки. Она состоит из светодиодной матрицы и драйвера питания. Последний включает в себя:

1. Сетевой фильтр — RC-цепочка с правой стороны, состоящая из небольшого конденсатора и высокоомного резистора. Этот фильтр нужен для того, чтобы устройство “не загрязняло” помехами бытовую сеть.
2. Выпрямитель — диодный мост из четырёх диодов, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.
3. Сглаживающий конденсатор — высоковольтный электролитический конденсатор (в виде бочонка). Именно от него зависит Кп лампы.

Чтобы уменьшить пульсации, можно попытаться заменить установленный производителем сглаживающий конденсатор на аналог с большей ёмкостью. Этот параметр измеряется в микрофарадах. Важно! Нельзя применять абы-какой конденсатор. Выпаянный со старой материнской платы или другой низковольтной электроники — не пройдёт. Донор должен быть рассчитан на напряжение не менее 400 В.

Найти такие электролиты можно в импульсных блоках питания. В тех же компьютерных (хотя они там слишком “жирные”), от ноутбуков, принтеров. Также следует помнить о том, что электролитические конденсаторы имеют полярность, путать которую нельзя.

Заключение

Пульсация светодиодных и других ламп — это нормальное явление, связанное с особенностью действия переменного тока. Источники света, работающие от постоянного тока (от качественного драйвера или аккумуляторной батареи), таким пороком не страдают. Для выражения мерцаний применяется коэффициент пульсаций (Кп, %), который показывает, на сколько процентов “гуляет” яркость источника света. Допустимый Кп — до 20%. Превышение этого показателя плохо сказывается на здоровье и может быть травмоопасным, если речь о производстве.

Актуальной проблемой при использовании в качестве основного освещения светотехнического оборудования на светодиодах является периодическая пульсация светового потока. Почему моргает светодиодный потолочный светильник во включенном состоянии? Это обусловлено характеристиками светодиодной матрицы, пропускающей постоянный электрический ток исключительно в одном направлении в отличие от ламп с нитью накаливания.

От обычной лампочки накаливания свет тоже пульсирует, но электроны в данном случае могут перемещаться в различных направлениях, соответственно, частота мерцания аналогична частоте сетевого переменного электротока (50Гц). Поэтому органы зрения не ощущают такое мерцание. Амплитуда световой пульсации также минимальна благодаря накалу спирали. Поток света от такого источника света имеет только одно направление, соответственно, из-за возникновения изменений сетевого напряжения меняется и яркость освещения.

Типы, причины мерцания светодиодного элемента

Условно можно выделить два типа мерцания светодиодного источника:

• до 50 Гц – низкочастотные;
• более 50 Гц – высокочастотные.

Причины возникновения мерцания условно можно поделить на три категории:

• постоянный перепад сетевого напряжения;
• низкое сетевое напряжение, не позволяющее схеме питания светодиодного источника функционировать полноценно;
• неисправность, особенности конструкции схемы питания светодиодного источника.

Низкочастотное мерцание лампы на светодиодах

Амплитуда переменного сетевого напряжения меняется с частотой 50 раз/сек, имеет вид синусоиды. Свечение матрицы обеспечивают исключительно положительные, отрицательные полуволны, проходящие через светодиод. Если осветитель, оснащенный светодиодами, моргает, это может быть причиной существенной экономии на блоке питания самим производителем.

В недорогих моделях такого светового оборудования часто используют для его удешевления одномостовой выпрямитель, предназначенный для преобразования напряжения переменного типа в постоянное. Некоторое число колебаний срезается после диодного моста, а за счет добавления в электрическую цепь конденсатора уменьшается пульсация. Подобная схема позволяет наблюдать пульсацию светового потока с частотой 25раз/сек.

Важно! Если осветитель с использованием светодиодов продолжает моргать и после добавления в схему нормального моста-выпрямителя, тогда проблема, скорее всего, в конденсаторе.

Конденсатор, как правило, накапливает заряд на амплитудном максимуме и возвращает в нагрузку на минимуме. На выходе уменьшается средняя амплитуда напряжения, значительно меньше становится пульсация. При недостаточной вместимости ресурса конденсатора не хватает для подпитки светодиодных элементов, у которых яркость с каждой полуволной изменяется. Пульсация потока света согласно санитарным нормам не должна быть более 10-ти процентов номинальной интенсивности.

Каким образом можно предотвратить в данной ситуации моргание светодиодного источника освещения?

Предупредить моргание светодиодной лампы можно при помощи выпрямительного моста для диодов, конденсатора повышенной вместительности.

Также стоит знать, что даже самое высококачественное осветительное оборудование с использованием диодов будет мерцать в момент перепадов сетевого напряжения. Эффектное напряжение в электросети 310 В (220 В – номинальное). Довольно часто, в особенности вечером, когда сеть значительно перегружена множеством бытовых электроприборов, возможно проседание напряжения до 180 В. Это, соответственно, влечет за собой мерцание световых источников.

Причины мерцания брендовых приборов освещения

При низком сетевом напряжении, даже если световой источник оборудован конденсатором достаточной вместимости, возможно проявление моргания, так как в результате уменьшения амплитуды конденсатор подзаряжаться успевать не будет. Подобные скачки напряжения происходят периодически, но если причиняют дискомфорт, можно дополнительно задействовать стабилизатор напряжения.

Если неполадки полностью исправлены, но светодиодные элементы продолжают мерцать при включении светотехнического оборудования, стоит проверить качество контактных соединений на выключателе, патроне. Возможно, контакты окислились.

Довольно редко происходит моргание не всего источника, а только нескольких светодиодных элементов. По какой причине мерцает отдельный светодиод светодиодной потолочной лампы во включенном состоянии, когда соседние работают нормально? Это может происходить в том случае, если в процессе сборки матрицы были использованы разнотипные кристаллы с отличным номиналом питания. Бороться с такой проблемой, к сожалению, бесполезно, и, скорее всего, некоторые светодиодные элементы очень быстро выйдут из строя.

Важно понимать! Моргание осветительных приборов на светодиодах с небольшой частотой, которое можно определить визуально, обнаруживается мгновенно. Достаточно только определить, по какой причине это происходит.

Причины мерцания осветительного устройства на светодиодах во включенном состоянии

Основная причина, по которой светодиодное оборудование может мерцать, – плохое качество светодиодной матрицы. Пульсация выходного напряжения даже схемы питания классического варианта неизбежна. У качественных диодов насыщенность свечения в установленном диапазоне напряжений практически идентична, благодаря чему любая пульсация предупреждается.

В случае с некачественной матрицей, даже если напряжение упадет на 0,5, уже происходит изменение яркости светового потока. В некоторых случаях подобную ситуацию можно исправить за счет установки конденсатора большей емкостью. Но такой источник освещения не рекомендуется применять для жилых комнат.

Рекомендация! При выявлении моргания люстры на светодиодах не нужно игнорировать подобное явление. Это может привести со временем к проблемам органов зрения. Обязательно стоит уделить время для устранения неполадки, а если существует возможность, вернуть некачественную лампочку продавцу.