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.
Какие луковицы мерцают - а что нет? Мерцайте луковицами, которые не имеют достаточной балластной электроники. К сожалению, вы не можете смотреть на лампу, и в технических данных нет информации. С продуктами, которые в настоящее время продаются на рынке, различия столь же непомерны, как и с изобретения искусственных луковиц. Мои измерения показывают световые выбросы от мерцания до узких импульсов иглы. Причиной этого также являются отсутствующие стандарты, которые правильно определяют мерцание и налагают числовые ограничения на производителей.
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.
Кроме того, цена или производитель не могут быть заключены по качеству. Большинство продуктов поступает из Китая, и многие маркетологи не знают о характеристиках мерцания. Отсутствие образования со всех сторон. Кроме того, есть, к сожалению, и производители, которые воспринимают мерцающую собственность, но все же приносят продукты мерцания на рынок по конкурентным причинам. Это очень беспокоит клиентов.
Как избежать или выключить мерцание? Часть техники уже входит в состав производителя. Конечно, это будет стоить времени и денег, а затем произведенная электроника не будет находиться в нижнем ценовом диапазоне. Но есть те, кто прилагал усилия, чтобы предлагать продукты без мерцания в том же ценовом диапазоне, что и другие, которые уклоняются от него. Кроме того, вы будете первым, кто узнает о специальных акциях и получите эксклюзивные ваучеры. Если вы хотите, вы можете указать, кто вы, чтобы мы могли обратиться к вам лично и отправить вам соответствующий контент.
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.
Вы можете изменить данные позже в любое время. Вы можете отказаться от подписки на нашу рассылку в любое время. Ваши данные не будут переданы третьим лицам. Узнайте больше о наших. Почему ваш интерес настолько особенный и почему вы так заняты этим? Электроника, свет и звук всегда очаровывали меня. Мерцание всегда было для меня важным фактором. Это бар с точки зрения цветового спектра и однородности. Лампа накаливания как источник искусственного света приближается к этому, но нет сомнений в том, что их эффективность очень низкая и, следовательно, загрязнение окружающей среды.
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.
Вот почему правильно искать альтернативные энергосбережения. Однако претензия должна состоять в том, чтобы сохранить два важных свойства для нашего благополучия. Как вы оцениваете текущие события с точки зрения освещения и освещения? Главное - сделать большую прибыль, вместо того, чтобы в первую очередь обратить внимание на необходимое качество. Например, через цветные температуры, которые контролируются ежедневно, что в любом случае имеет смысл в зонах, которые закрыты снаружи, например, большие залы или универмаги без дневного света для людей, работающих там.
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.
Очевидно, однако, что аспект «временной однородности света» опустился слишком далеко на задний план - противоположность мерцания была сформулирована 80 лет назад. Например, при проектировании более сложных светильников необходимо следить за тем, чтобы широко используемая широтно-импульсная модуляция для управления интенсивностью отдельных световых элементов была значительно выше диапазона мерцания. Как вы думаете, что такое свет будущего?
Вероятно, это также станет более независимым от стран, из которых мы поставляем сырье. Тогда, даже с хорошим качеством, производство лампочек дешевле. И наша драгоценная планета Земля, а также наши потомки также защищены. Мистер Эрвин, благодарю вас за проницательный разговор!
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.
Для регулируемого яркого света хорошая старая лампочка была идеальной, поскольку она могла быть бесконечно тусклой, в отличие от энергосберегающей лампы. Они относительно недороги и вряд ли кто-то хотел бы отказаться от комфорта, с соответствующим освещением в гостиной и спальне для соответствующего настроения. Но симисторные диммеры предназначены для использования с лампочками и, следовательно, фактически умирающими видами. При использовании с энергосберегающими лампами имеются только неудовлетворительные результаты.
Как работают симисторы
Вероятно, это важная причина, по которой они никогда не были действительно популярны в доме. Однако это непросто. Диммер в основном имеет простую функцию. Потенциометр используется для установки фазового угла, при котором это происходит. Как только ток через симистор опускается ниже требуемого тока удержания, симистор снова отключается. Затем процесс повторяется в следующей половине волны. Это усекает каждую половину волны синусоидального входного сигнала. Чем позже зажигается триод, тем меньше энергии рассеивается, а лампочка темнеет.
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.
Однако эти драйверы требуют надежной подачи их внутренней электроники, даже если диммер установлен на ноль и, следовательно, не имеет мощности. Одна из трудностей связана с тем, что эти диммеры предназначены для спектра работы лампочек. После срабатывания симистора цепь закрывается через лампочку. Это также означает, что меньше потоков тока. При немного большем затемнении ток удержания после зажигания может быть слишком низким, чтобы поддерживать симистор в проводящем состоянии. Легким решением было бы построить искусственную нагрузку, чтобы поддерживать высокий уровень удерживания.
Мерцание различных источников света
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.
Регулировочный винт позволяет точно регулировать базовую яркость. В области между пересечением нуля и 60 ° ничего не происходит. Это необходимо для обеспечения стабильной синхронизации и предотвращения пропусков. Для многих диммеров фазовый угол ограничивается 130 ° по соображениям безопасности и не может быть скорректирован. Идея этого заключалась в том, что лампочка в полностью затемненном состоянии должна все же светиться минимально, чтобы предотвратить несчастные случаи при замене.
Здесь напряжение в каждой полуволне скачкообразно падает с нуля на максимум. Это приводит к очень высоким пикам тока. Как видно на изображениях осциллографа, точно разреженный синус становится искаженным сигналом. Не только затемнение может вызвать проблемы. Лампа представляет собой резистивную нагрузку, и синусоидальный ток из сетки не изменяется ею.
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.
Для полупроводников требуется источник питания постоянного тока. Этот конденсатор будет заряжаться в каждом полупериоде, так как напряжение на конденсаторе падает ниже напряжения выпрямителя. Это происходит с очень коротким, но более высоким импульсным током. Эффект приводит к сдвигу фазы между током и напряжением и вызывает нежелательную реактивную мощность, которая нежелательна для операторов сетки, поскольку эта дополнительная мощность, взятая из сетки, не обнаружена счетчиком электроэнергии.
Любой несинусоидальный сигнал можно отнести к суммированию нескольких синусоидальных сигналов. С помощью анализа Фурье могут быть представлены различные компоненты вибрации, так называемые гармоники. Но поскольку вряд ли найдутся энергосберегающие лампы мощностью более 25 Вт, они освобождаются от ответственности.
В случае простой схемы питания светодиода, в которой нет стабилизации постоянного тока с помощью , 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.
Принцип коррекции коэффициента мощности
В результате достигается относительно синхронная с током утечки напряжения в сети, которая приближается к естественной синусоидальной волне. Даже если стандарт предписывает коэффициент мощности выше 0, 9 только на выходе более 25 Вт, это также имеет смысл для меньших выходов. В доме быстро найти более десяти огней. Если рассчитывать с 12 Вт на светильник и с предполагаемыми десятью светильниками, то они требуют значительных 120 Вт.
Описание установки: Собственность представляет собой односемейное жилище, расположенное в конце улицы на утопленном участке. Здание предоставляется через воздушную линию коммунальных служб. Длина составляет около 35 метров. Во время ремонта электрическая установка в доме была в основном возобновлена. Полностью переустановлена основная линия, счетная система, стояк для субраспределения, субраспределения и конечных цепей жилых комнат.
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.
Каждый утопленный прожектор имеет свой собственный механизм управления, который затемняется с помощью фазового диммера. Встраиваемые прожектора в жилых комнатах были затемнены через дистанционные диммеры, в общей сложности 100 прожекторов до 13 дистанционных диммеров. После лакокрасочных работ использовались и включались утопленные прожекторы, изначально никакого мерцания не было. В это время дом был все еще необитаемым.
Мы проверили нашу проводку освещения на наличие ошибок, но не обнаружили ошибок. Поразительным было то, что огни в служебной комнате мерцали, хотя нет диммера. Мы провели измерение с помощью регистратора данных для управления напряжением. Кроме того, мы связались с коммунальными предприятиями, чтобы проверить соединения на воздушной линии для контактного сопротивления.
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.
Измерение показало, что при включении водонагревателя происходит падение напряжения, но это падение напряжения находится в пределах допустимых пределов допуска. У нас есть конденсатор, который мы должны зажать в круг лампы. Мы получили модифицированные операционные устройства и в то же время все еще работающие устройства другого типа с мощностью 8 Вт. Оба типа были установлены и протестированы, но мерцание осталось.
Наиболее ярким является мерцание в режиме затемнения. Мы заменили блок управления в подсобном помещении устройствами с нерегулируемым освещением, и мерцание там больше не происходило. В то же время мы проверили, может ли быть достигнуто без мерцания, используя другое устройство управления или используя другие диммеры. Эти работы, заказы, запросы, возвращения были трудоемкими. Он также был протестирован путем преодоления того, возможно ли падение напряжения, связанное с электронным счетчиком, без успеха.
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.
Иногда это было едва ощутимо, иногда просто мерцало. Это затруднило поиск причины. Поэтому исключение связи между внутренними линиями может быть исключено. Однако клиенту потребовалось яркое освещение с возможностью затемнения на этапе планирования. В случае выхода из строя устройства весь свет выпадает в гостиной.
Переход на галогенные лампы останавливает мерцание, потому что галогенные лампы с их нитью не так чувствительны к колебаниям напряжения. Также неизвестно, как долго можно будет покупать галогенные лампы. Они не могут позволить себе дальнейшую помощь, кроме как снимать прожекторы с 20-процентной скидкой. Благодарим вас за подробное описание, детали и ваши предварительные тесты! Может быть, несовместимость влечет за собой другую. Преобразование в галогенные лампы действительно не является решением.
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 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.