Пульсация светового потока ламп¶

Пульсация светового потока — периодическое изменение силы светового потока лампы во времени, связанное с характером преобразования электрической энергии в световую. Пульсация выражается в процентах и характеризует относительное отклонение мгновенной силы света от её среднего значения за период колебаний питающего напряжения. Лампы, у которых коэффициент пульсации превышает установленные нормативы, относят к источникам повышенной пульсации светового потока.

¶Нормативные значения

В России пульсация светового потока регламентируется санитарными нормами и стандартами. Для помещений с компьютерами СНиП 2.2.2/2.1.2.2699-07 устанавливает предельно допустимый коэффициент пульсации на уровне 15 % для рабочих мест с ЭВМ. Для учебных заведений и административных помещений требования, как правило, строже — 10–15 %. Светотехническая продукция, выпускаемая в ЕАЭС, подлежит обязательному подтверждению соответствия, в том числе по показателям пульсации.

¶Лампы с повышенной пульсацией

¶Газоразрядные лампы без ПРА

Наиболее выраженную пульсацию демонстрируют люминесцентные лампы, работающие в паре с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА, стартерного типа). При частоте сети 50 Гц разряд в лампе возобновляется дважды за период, и световой поток пульсирует с удвоенной частотой — 100 Гц. Коэффициент пульсации таких комплектов может достигать 40–80 %, что делает их одними из наиболее «мигающих» источников света. Старые люминесцентные светильники в школах, больницах и административных зданиях — типичный пример подобных источников.

¶Лампы накаливания

Лампы накаливания, питаемые переменным током промышленной частоты, также обладают заметной пульсацией, однако она существенно ниже, чем у газоразрядных. Нить накала обладает тепловой инерцией: температура и сопротивление волокна меняются в такт колебаниям тока, но разница между максимальной и минимальной мощностью рассеивания сглажена. Коэффициент пульсации ламп накаливания при 50 Гц обычно составляет 10–15 %. При питании от сети с искажениями напряжения или при использовании диммера пульсация может возрастать.

¶Натриевые лампы

Натриевые лампы низкого давления (ДНаТ), широко применяемые для уличного освещения, работают на электромагнитном балласте и также демонстрируют выраженную пульсацию — до 40–60 % при частоте 100 Гц. Свечение натриевой дуги имеет заметную инерционность, но она не компенсирует двойной пик в каждом полупериоде. Именно поэтому на кинематографических съёмках и в телевизионных студиях натриевые лампы считаются непригодными без специальных мер.

¶Ртутные лампы

Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ) без электронного пускового устройства также входят в перечень источников повышенной пульсации. Их световой поток пульсирует с частотой 100 Гц, коэффициент пульсации достигает 30–50 %. Свечение ртутной дуги обладает инерционностью, но полное сглаживание не происходит.

¶Светодиодные лампы с некачественными драйверами

Светодиоды сами по себе не имеют инерционности: при подаче постоянного тока они светят без пульсации. Однако дешёвые светодиодные лампы с конденсаторным (бестрансформаторным) драйвером выпрямляют переменный ток без достаточной фильтрации. В результате на светодиод подаётся пульсирующее напряжение с удвоенной частотой сети, и коэффициент пульсации может достигать 30–70 %. Такие лампы формально считаются светодиодными, но по пульсации приближаются к люминесцентным на ЭПРА.

¶Лампы с низкой пульсацией

Для сравнения, пульсация практически отсутствует у:

• люминесцентных ламп с электронными ПРА (ЭПРА), работающими на частоте 20–60 кГц — пульсация менее 5–10 %;
• светодиодных ламп с качественным драйвером на микросхеме с обратной связью — пульсация менее 5 %;
• ламп накаливания при питании постоянным током.

¶Измерение и определение

Коэффициент пульсации определяют фотоприёмником с быстрым откликом (фотодиодом, фотоэлектронным умножителем) и осциллографом или специализированным измерителем пульсации. Результат выражают по формуле: Kп = ((Fmax − Fmin) / (Fmax + Fmin)) × 100 %, где Fmax и Fmin — максимальное и минимальное значения светового потока за период. Измерение проводят после прогрева лампы в течение не менее 15 минут.

¶Влияние на здоровье

Высокая пульсация светового потока, особенно на частотах 50–100 Гц, воспринимается зрительной системой как мерцание. Длительная работа в условиях мерцающего освещения ассоциируется с повышенной утомляемостью, головными болями и нарушениями сна. Именно поэтому нормативы ограничивают коэффициент пульсации на рабочих местах, а в медицинских и учебных учреждениях рекомендуется использовать источники с минимальной пульсацией.

Источники:

• СНиП 2.2.2/2.1.2.2699-07 «Производственные помещения. Требования к микроклимату»
• ГОСТ Р 54934-2022 «Освещение рабочих мест. Требования»
• Справочник по светотехнике под ред. Г. З. Гершуня
• Сборник «Светотехника» (журнал Всероссийского светотехнического общества)