При выборе светодиодного светильника обычно обращают внимание на мощность, световой поток, цветовую температуру, индекс цветопередачи и степень защиты корпуса. Однако для качества освещения не менее важен еще один параметр — коэффициент пульсации светового потока и освещенности.

Низкая пульсация особенно важна там, где люди проводят много времени, выполняют точные зрительные операции или работают с оборудованием, имеющим вращающиеся и движущиеся элементы. При этом отсутствие заметного мерцания не означает, что пульсация полностью отсутствует: человеческий глаз может не воспринимать быстрые изменения яркости непосредственно, тогда как измерительные приборы их фиксируют.

Для современных светодиодных светильников проблема пульсации во многом связана не с самими светодиодами, а с качеством источника питания — драйвера. Поэтому при выборе промышленного, офисного, складского или уличного LED-освещения важно оценивать не только светодиодный модуль, но и электрическую схему светильника в целом.

Что такое коэффициент пульсации освещенности

Коэффициент пульсации освещенности (Кп) — это показатель, который характеризует относительную глубину колебаний освещенности во времени. ГОСТ Р 55710-2013 определяет его как критерий оценки изменений освещенности, возникающих вследствие изменения светового потока источников света при питании переменным током.

Проще говоря, даже если светильник визуально кажется абсолютно стабильным, его световой поток может постоянно немного изменяться. Эти изменения происходят с определенной частотой и связаны с особенностями преобразования электрической энергии в свет.

Коэффициент пульсации выражается в процентах. Чем ниже его значение, тем меньше относительная глубина изменения освещенности.

Для расчета используется максимальное, минимальное и среднее значение освещенности за период ее колебания:

Кп = (Emax − Emin) / (2 × Eср) × 100%

где:

• Emax — максимальная освещенность за период колебания;

• Emin — минимальная освещенность;

• Eср — среднее значение освещенности.

Именно такой принцип расчета приведен в ГОСТ Р 55710-2013. Измерение коэффициента пульсации освещенности выполняется по методике ГОСТ Р 54945.

Почему пульсирует свет светодиодного светильника

Чтобы понять причину пульсации, необходимо учитывать особенности работы LED-светильника.

Светодиод — полупроводниковый источник света, который работает от постоянного тока. При этом электрическая сеть обеспечивает переменное напряжение. Поэтому между сетью и светодиодным модулем используется электронный источник питания — LED-драйвер.

Именно драйвер преобразует параметры сетевого питания в необходимые для светодиодов электрические характеристики.

Если система питания недостаточно качественно сглаживает изменения напряжения и тока, через светодиоды проходит ток, величина которого изменяется во времени. Вместе с ним меняется и световой поток.

Упрощенно цепочка выглядит следующим образом:

сеть переменного тока → драйвер → светодиодный модуль → световой поток.

Поэтому два светодиодных светильника одинаковой мощности могут иметь совершенно разный коэффициент пульсации.

Один прибор способен обеспечивать практически стабильный световой поток, а другой — демонстрировать выраженные колебания яркости из-за особенностей драйвера.

От чего зависит коэффициент пульсации LED-светильника

Основным фактором является конструкция и качество драйвера, однако на итоговый показатель влияет сразу несколько параметров.

Качество источника питания

В хорошем драйвере предусмотрены схемы стабилизации и сглаживания, которые уменьшают изменение тока через светодиоды. Чем эффективнее работает такая система, тем стабильнее световой поток.

Дешевые или упрощенные источники питания могут иметь недостаточную фильтрацию. В результате светильник формально работает нормально, но коэффициент пульсации оказывается значительно выше.

Схема питания светодиодов

В конструкции LED-светильника могут использоваться разные схемные решения. Они отличаются способом стабилизации тока, наличием фильтрующих компонентов, возможностями регулирования яркости и другими характеристиками.

Поэтому одна только надпись «LED» не гарантирует низкую пульсацию.

Качество компонентов

Конденсаторы, контроллеры, силовые элементы и другие компоненты драйвера непосредственно влияют на стабильность его работы. Кроме того, характеристики электронных компонентов изменяются в процессе эксплуатации.

Особенно это важно для промышленных светильников, работающих по 8–12 часов в сутки и более.

Температурный режим

Температура влияет на работу электронной схемы и светодиодного модуля. При недостаточном охлаждении изменяются электрические параметры компонентов, что может отражаться и на стабильности светового потока.

Поэтому для промышленного освещения важны не только электрические характеристики драйвера, но и эффективный теплоотвод.

Диммирование

Отдельное внимание следует уделять светильникам с регулировкой яркости. В зависимости от используемой технологии управления диммирование может влиять на характер пульсации.

Поэтому при проектировании регулируемого освещения необходимо оценивать параметры светильника не только при 100% мощности, но и в предусмотренных режимах работы.

Каким должен быть коэффициент пульсации по нормам

Универсального значения «допустимой пульсации для любого помещения» нет. Норматив зависит от назначения помещения, характера зрительной работы и других условий.

СанПиН 1.2.3685-21 устанавливает нормативные значения коэффициента пульсации в таблицах требований к естественному, искусственному и совмещенному освещению. Например, для различных видов зрительной работы значения могут составлять 10, 15 или 20%, в зависимости от конкретной категории помещения и выполняемых задач.

При этом для помещений различного функционального назначения, оборудованных персональными компьютерами, СанПиН устанавливает отдельное требование: коэффициент пульсации не должен превышать 5%.

Это означает, что при проектировании освещения нельзя ориентироваться только на характеристику самого светильника без учета конкретного объекта. Сначала определяется назначение помещения и характер работы, после чего подбирается оборудование, соответствующее установленным требованиям.

Для отдельных задач могут применяться и другие нормативные документы. Например, ГОСТ 12.1.046-2014 для освещения строительных площадок устанавливает ограничение коэффициента пульсации на рабочих участках не более 20%.

Таким образом, показатель следует рассматривать в контексте конкретной системы освещения, а не как единственную характеристику LED-светильника.

Нормы пульсации для разных типов помещений

На практике требования особенно важны для помещений, где человек длительное время выполняет зрительную работу.

Для офисов и рабочих мест с компьютерами необходимо учитывать ограничение коэффициента пульсации до 5%.

Для производственных помещений норматив зависит от выполняемой работы. Чем выше требования к точности зрительного контроля, тем более строгими могут быть требования к качеству освещения. В таблицах нормативов предусмотрены разные значения Кп для различных категорий зрительной работы.

Особого внимания требуют:

• производственные цеха;

• сборочные участки;

• зоны контроля качества;

• лаборатории;

• помещения с точными измерениями;

• рабочие места с ПК;

• учебные помещения;

• медицинские кабинеты;

• торговые залы;

• помещения, где используются вращающиеся механизмы.

При проектировании промышленного освещения необходимо учитывать не только среднюю освещенность в люксах, но и коэффициент пульсации, равномерность, показатель дискомфорта, цветопередачу и другие параметры.

Чем опасна высокая пульсация света

Главная проблема заключается в том, что освещенность при выраженной пульсации постоянно изменяется. Человек может не воспринимать каждое отдельное колебание как видимое мерцание, однако нестабильность освещения способна ухудшать зрительный комфорт.

Роспотребнадзор рассматривает коэффициент пульсации как один из качественных показателей внутренних осветительных установок. В материалах ведомства также отмечается, что различные источники света могут иметь существенно отличающиеся значения пульсации.

При работе в помещении с некачественным освещением могут возникать:

• повышенная зрительная нагрузка;

• ощущение зрительного дискомфорта;

• быстрая утомляемость при длительной работе;

• снижение комфорта при работе с текстом и мелкими деталями;

• проблемы с восприятием быстро движущихся объектов.

При этом не стоит сводить влияние пульсации только к субъективному ощущению мерцания. Показатель нормируется инструментально именно потому, что визуально оценить его надежно невозможно.

Почему человек может не видеть мерцание

Часто можно услышать: «Я смотрю на светильник и не вижу, чтобы он мигал, значит, пульсации нет».

Это неверный подход.

Чувствительность человеческого зрения к периодическим изменениям яркости зависит от частоты, глубины модуляции, условий наблюдения и других факторов. Поэтому отсутствие явно заметного мерцания не говорит о том, что световой поток полностью стабилен.

В некоторых ситуациях проявления пульсации становятся заметнее. Например, при движении руки, вращении предметов или работе механизмов могут появляться характерные визуальные эффекты.

Именно поэтому для оценки качества светильника используют измерительные приборы, а не только визуальный контроль.

Стробоскопический эффект и пульсация света

Особенно важная проблема для производственных помещений — стробоскопический эффект.

Он возникает, когда периодические изменения светового потока взаимодействуют с движением объекта. В результате движущийся или вращающийся предмет может казаться неподвижным, замедленным или движущимся рывками.

Например, вращающийся вал при определенном сочетании частоты вращения и частоты изменения светового потока способен визуально восприниматься как неподвижный.

Для производственного предприятия это уже не просто вопрос зрительного комфорта. Если оператор неправильно оценивает движение механизма, возрастает риск ошибки.

ГОСТ Р 55710-2013 отдельно устанавливает, что в помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта и существует опасность прикосновения к вращающимся или вибрирующим объектам, коэффициент пульсации освещенности должен быть не более 10%.

Поэтому при выборе промышленного освещения для станков, конвейеров, вентиляторов, приводов и другого оборудования показатель пульсации имеет практическое значение.

Как измеряют коэффициент пульсации

Определить коэффициент пульсации «на глаз» невозможно. Для инструментального контроля применяются специальные измерительные приборы.

ГОСТ Р 55710-2013 предусматривает измерение коэффициента пульсации по ГОСТ Р 54945. Сам показатель рассчитывается на основании максимального, минимального и среднего значения освещенности за период ее колебания.

При обследовании помещения важно правильно организовать измерения. На результат могут влиять естественное освещение, расположение светильников, отражение света от поверхностей, рабочая плоскость и другие условия.

Методические указания МУК 4.3.3832-22 также предусматривают оценку соответствия коэффициента пульсации нормативу с учетом расширенной неопределенности измерений.

Поэтому простое бытовое измерение или съемка помещения камерой смартфона не может заменить полноценные измерения при приемке или обследовании осветительной установки.

Можно ли определить пульсацию по характеристикам светильника

В технической документации производитель может указывать коэффициент пульсации. Это полезный параметр при предварительном выборе оборудования.

Однако важно понимать, в каком режиме и при каких условиях получено указанное значение.

Особое внимание стоит уделять следующим характеристикам:

• коэффициенту пульсации;

• типу драйвера;

• способу управления яркостью;

• диапазону входного напряжения;

• режимам диммирования;

• рабочей температуре;

• сроку службы драйвера;

• фотометрическим данным;

• соответствию нормативным требованиям.

Для проектного освещения желательно использовать светильники с подтвержденными фотометрическими и электрическими характеристиками.

Как выбрать светодиодный светильник с низкой пульсацией

Для ответственных объектов недостаточно выбирать оборудование только по цене, мощности или световому потоку.

В первую очередь необходимо определить требования к конкретному помещению. Для офиса с компьютерами, производственного цеха, склада, лаборатории и открытой промышленной площадки требования могут различаться.

Затем необходимо подобрать светильник, соответствующий нормативной категории помещения.

Если речь идет о промышленном освещении, желательно оценивать комплекс характеристик:

световой поток + мощность + КСС + коэффициент пульсации + CRI + цветовая температура + IP + температурный диапазон + ресурс драйвера.

Такой подход позволяет избежать ситуации, когда формально мощный светильник обеспечивает нужное количество люкс, но при этом имеет неудовлетворительные характеристики качества света.

Низкая пульсация — это не единственный показатель качества

Даже минимальный коэффициент пульсации не делает светильник автоматически подходящим для любого объекта.

При проектировании системы освещения необходимо учитывать несколько параметров одновременно.

Освещенность показывает, достаточно ли света на рабочей поверхности.

Равномерность характеризует распределение освещенности по помещению.

UGR используется для оценки дискомфортной блескости.

CRI показывает способность источника света передавать цвета объектов.

Цветовая температура определяет оттенок белого света.

Коэффициент пульсации характеризует изменения освещенности во времени.

Все эти параметры работают вместе. Поэтому качественное промышленное освещение — это не просто установка светильников с большим световым потоком, а комплексный светотехнический расчет.

Почему дешевые LED-светильники могут иметь высокую пульсацию

Одной из причин высокой пульсации у бюджетных светильников является стремление производителя снизить себестоимость электронной части.

Драйвер — один из наиболее важных компонентов LED-светильника, но внешне он практически незаметен. Покупатель видит корпус и светодиодный модуль, тогда как качество источника питания определить визуально гораздо сложнее.

При использовании упрощенной схемы питания можно получить дешевый светильник с хорошими показателями мощности и светового потока, но менее стабильным светом.

Именно поэтому сравнивать LED-светильники только по цене за ватт или по количеству люменов некорректно.

Для промышленного объекта гораздо важнее оценивать стоимость полной системы освещения и ее эксплуатации, включая надежность драйверов, срок службы, техническое обслуживание и соответствие нормативным требованиям.

Пульсация светодиодных светильников на производстве

На производственных объектах проблема приобретает особое значение.

В цехах одновременно могут присутствовать:

• станки;

• вращающиеся валы;

• конвейеры;

• вентиляторы;

• подъемные механизмы;

• автоматические линии;

• участки визуального контроля.

Если освещение имеет выраженную пульсацию, движущиеся элементы оборудования могут восприниматься некорректно. Поэтому при проектировании промышленной системы освещения необходимо учитывать риск возникновения стробоскопического эффекта.

Кроме того, на рабочих местах, где сотрудники постоянно выполняют зрительные операции, качество света непосредственно связано с условиями труда.

Для таких объектов правильнее подбирать светильники на основании светотехнического расчета и технических характеристик, а не только исходя из заявленной мощности.

Как проверить светильник перед покупкой

Перед закупкой LED-оборудования для предприятия стоит запросить у производителя или поставщика техническую документацию.

В ней желательно проверить:

1. коэффициент пульсации;

2. световой поток;

3. мощность;

4. световую отдачу;

5. цветовую температуру;

6. индекс цветопередачи;

7. кривую силы света;

8. степень защиты IP;

9. диапазон рабочих температур;

10. тип и характеристики драйвера;

11. гарантийный срок;

12. фотометрические файлы для проектирования.

Если освещение является частью крупного промышленного проекта, дополнительно имеет смысл запросить IES или LDT-файл светильника для проведения расчета в специализированном программном обеспечении.

Так можно заранее проверить, как конкретный прибор будет работать в реальном помещении, а не оценивать его только по каталожным характеристикам.

Почему для промышленного освещения особенно важен драйвер

Светодиодный модуль может иметь высокий ресурс, но надежность всего светильника определяется не только характеристиками LED.

Драйвер работает постоянно и подвергается воздействию температуры, скачков напряжения и других факторов. При его деградации могут изменяться параметры питания светодиодов, а вместе с ними — стабильность светового потока.

Поэтому качественный промышленный светильник должен иметь правильно рассчитанную систему питания и эффективный теплоотвод.

Для эксплуатации в производственных помещениях также необходимо учитывать качество электросети, температурный режим, наличие пыли, влаги и других факторов окружающей среды.

Какой коэффициент пульсации выбрать для LED-светильника

Если говорить не только о формальном соответствии нормативу, а о подборе оборудования с запасом, целесообразно ориентироваться на как можно более низкую пульсацию, особенно для помещений с постоянным пребыванием людей и интенсивной зрительной работой.

При этом нельзя подменять нормативные требования универсальным правилом вроде «чем меньше, тем всегда лучше». Сначала определяется назначение помещения и действующая для него норма, а затем подбирается оборудование.

Для офисов и рабочих мест с ПК особенно важно соблюдение ограничения 5%, установленного СанПиН 1.2.3685-21.

Для производственных помещений необходимо дополнительно оценивать вероятность стробоскопического эффекта и характер выполняемой работы. ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает для соответствующих помещений ограничение Кп не более 10%.

Что важно учитывать при проектировании LED-освещения

Коэффициент пульсации нельзя рассматривать отдельно от всей системы. Даже технически качественные светильники необходимо правильно расположить, подобрать по световому потоку и КСС, рассчитать по площади и высоте установки.

Для производственных и складских помещений особенно важно определить:

• высоту установки светильников;

• требуемую освещенность;

• равномерность;

• расстояние между светильниками;

• тип светораспределения;

• цветовую температуру;

• индекс цветопередачи;

• допустимый уровень пульсации;

• условия эксплуатации;

• необходимость аварийного или резервного освещения.

В результате получается не просто набор светильников, а рассчитанная светотехническая система.

Светильники Grad Master с учетом требований к качеству освещения

При подборе промышленного и наружного LED-освещения важно оценивать оборудование по совокупности характеристик. Для производственных объектов это особенно актуально: светильник должен обеспечивать требуемую освещенность, равномерность и качество света, соответствовать условиям эксплуатации и требованиям проекта.

Grad Master разрабатывает и производит светодиодные светильники для промышленных, складских, коммерческих и наружных объектов. При выборе оборудования необходимо учитывать назначение помещения, высоту установки, требуемую КСС, условия эксплуатации и нормативные требования к качеству освещения.

Для крупных объектов оптимальным подходом является предварительный светотехнический расчет, позволяющий определить необходимое количество светильников, их расположение и основные характеристики оборудования.

Коэффициент пульсации — один из показателей, который напрямую связан с качеством искусственного освещения. Он зависит прежде всего от системы питания светодиодов и конструкции драйвера, поэтому при выборе LED-оборудования необходимо смотреть не только на мощность и световой поток. Для офисных помещений с ПК, производственных участков, лабораторий, зон контроля и других объектов нормативные требования различаются, а в помещениях с компьютерами СанПиН устанавливает ограничение Кп не более 5%. Правильно подобранный светильник должен одновременно обеспечивать нормативную освещенность, равномерность, приемлемую пульсацию и соответствие условиям эксплуатации.