Корзина
254 отзыва
+380
98
327-05-77
+380
66
524-84-55
+380
63
072-08-78
УкраинаЛьвовская областьЛьвовул. Академика Сахарова, 42, офис 210 79012
Интернет-магазин Файно
Корзина
Насколько вредны светодиодные лампы и другие источники света для зрения - исследование

Насколько вредны светодиодные лампы и другие источники света для зрения - исследование

Наблюдая как-то за работой НЕИСПРАВНОЙ энергосберегающей лампы (сильно мерцала) задумался, ― насколько вредны для зрения человека источники света, широко применяемые в быту. И решил провести небольшую лабораторную работу, результатами которой хочу поделиться.

Смысл работы заключается в определении такой характеристики источника света, о которой производители ламп обычно умалчивают и уж точно не приводят никаких данных выраженных в числовом эквиваленте. Имеется в виду отношение амплитудного размаха пульсаций к полной амплитуде светового сигнала, выражается в процентах (в радиофизике так называют глубину модуляции). Данные пульсации света есть и в обычной лампочке накаливания, обусловлены частотой 50 Гц бытовой сети 220 В. Они незначительны из-за большой инерционности нити накаливания, разогретой до 2000º С. В более сложных лампах пульсации обусловлены несовершенством выпрямителей, фильтров и преобразователей электрической энергии. Для человеческого зрения это ощутимо в виде мерцания, от которого могут уставать глаза. Данные пульсации не зависят от мощности, цены лампы или авторитета производителя.

По поводу влияния пульсаций на человеческое зрение рекомендуется ознакомиться в интернете, ну, например, здесь:

http://eco-e.ru/goodies/stati/svetovaya-sreda/puslation/displays/44-kak-pulsatsiya-osveshcheniya-i-mertsanie-monitora-dejstvuyut-na-zrenie-i-mozg-cheloveka.

В качестве испытуемых были взяты следующие источники света:

  • лампа накаливания с матовым покрытием и без;
  • люминесцентная лампа со стартером и дросселем;
  • люминесцентная лампа c электронным управлением (ЭПРА – Электронный пускорегулирующий аппарат);
  • энергосберегающая лампа;
  • светодиодный светильник;
  • светодиодная лампа, имеющая аналогичный цоколь с лампой накаливания;
  • карманный светодиодный фонарик.

Для проведения измерений были использованы кремниевый фотодиод и цифровой осциллограф с возможностью запоминания формы электрического сигнала.

вред светодиодного освещения для глаз

Рисунок 1 – цифровой осциллограф, нагрузка 600 Ом, кабель с припаянным кремниевым фотодиодом ФД-7к.

Все измерения проводились при одинаковой чувствительности осциллографа и при одной развертке экрана, за исключением рассмотрения детальной формы сигнала. Поскольку измерение носит относительный характер и, не ставя перед собой задачи получить абсолютные значения, я сознательно не загонял фотодиод в линейный режим. Безусловно, внешняя освещенность тоже влияла на измерения, но погрешность в пару процентов допустима.

Результаты работы привожу в порядке уменьшения пульсаций от источника света.

1. Светодиодная лампа, имеющая аналогичный цоколь с лампой накаливания.

вред светодиодного освещения Светодиодная лампа, имеющая аналогичный цоколь с лампой накаливания.

Рисунок 2 – Светодиодная лампа мощностью 60 Вт фирмы MAXUS.

Осциллограмма светодиодной лампы, вред светодиодного освещения

Рисунок 3 – Осциллограмма светодиодной лампы.

Как видим пульсации имеют удвоенную частоту сети. Осциллограф сам измеряет амплитуду размаха пульсаций  и полную амплитуду сигнала, нам остается поделить первое на второе и умножить на 100% ((52,8мВ/100мВ)*100% = 52,8 %).

Таким образом пульсации составляют больше половины полезной световой мощности, а это печально. Либо лампа неисправна, либо тут сильно сэкономили на фильтрующем конденсаторе.

2. Люминесцентная лампа со стартером и дросселем.

Люминесцентная лампа со стартером и дросселем Люминесцентная лампа со стартером и дросселем
Люминесцентная лампа со стартером и дросселем Люминесцентная лампа со стартером и дросселем

Рисунок 4 – Люминесцентная лампа мощностью 36 Вт фирмы NARVA.

Осциллограмма светодиодной лампы с дросселем,вред светодиодного освещения

Рисунок 5 – Осциллограмма светодиодной лампы с дросселем.

Здесь пульсации заметно меньше и составляют 38 %. Измерения естественно имеют погрешность в пределах нескольких процентов (как видно на фотографии получалось и 39%).

3. Светодиодный светильник.

Светодиодный светильник. Светодиодный светильник.
Светодиодный светильник, вред светодиодного освещения

 

Рисунок 6 – Светодиодный светильник мощностью 20 Вт фирмы Bellson.

Осциллограмма светодиодного светильника, вред светодиодного освещения

Рисунок 7 – Осциллограмма светодиодного светильника.

Используя все ту же формулу (27,2/110 = 0,2472) получаем примерно 25 %  пульсаций от полной мощности. Отмечаем, что форма пульсаций имеет более пологие фронты и почти напоминает форму синусоиды из сети 220 В, от которой избавиться не так то и просто (удвоенная частота обусловлена наличием выпрямителя).  Учитывая, что данный вид светильников появился относительно недавно, ― имеем достаточно неплохой результат, но ждем улучшений и снижения их цены.

4. Люминесцентная лампа c электронным управлением (ЭПРА).

Люминесцентная лампа c ЭПРА мощностью 18 Вт фирмы PHILIPS Люминесцентная лампа c ЭПРА мощностью 18 Вт фирмы PHILIPS

Рисунок 8 – Люминесцентная лампа c ЭПРА мощностью 18 Вт фирмы PHILIPS.

Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, общий вид

Рисунок 9.1 – Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, общий вид.

Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, детальный вид пульсаций.

Рисунок 9.2 – Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, детальный вид пульсаций.

Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, измерение огибающей

Рисунок 9.3 – Осциллограмма люминесцентной лампы с ЭПРА, измерение огибающей.

Из рисунка 9.1 видно, что пульсации имеют более сложную форму и заметно меньшую амплитуду, по сравнению с предыдущим источниками света. Попробуем разобраться. При детальном рассмотрении (рисунок 9.2) мы видим частоту работы электронного преобразователя, которая может быть для данного типа ламп от 25 до 130 кГц. Данную частоту глаз не воспринимает, а следовательно, и нас она не интересует. Нас же интересует размах амплитуды огибающей данного сигнала, который составляет примерно 12 мВ (рисунок 9.3). Итак 12/94,4 =  0,127 получаем 12,7 %. Кстати частота огибающей так же равна 100 Гц.

5. Энергосберегающая лампа.

Энергосберегающая лампа. Энергосберегающая лампа.

Энергосберегающая лампа мощностью 18 Вт фирмы SVOYA

Рисунок 10 – Энергосберегающая лампа мощностью 18 Вт фирмы SVOYA.

Осциллограмма энергосберегающей лампы

Рисунок 11 – Осциллограмма энергосберегающей лампы.

Здесь все просто (10,4/90,4 = 0,115). Однако мы получили хороший результат, пульсации составляют только 11,5 %. Вот только одна беда, они как продолжатели рода люминесцентных ламп так же содержат пары ртути, и их необходимо утилизировать после окончания эксплуатации.

6. Светодиодный фонарик.

Светодиодный фонарик мощностью примерно 0,5 Вт, вред светодиодного освещения Светодиодный фонарик мощностью примерно 0,5 Вт,вред светодиодного освещения

Рисунок 12 – Светодиодный фонарик мощностью примерно 0,5 Вт, фирму производителя не знаю, но то что он из дешевых китайских – не сомневайтесь.

Осциллограмма светодиодного фонарика,вред светодиодного освещения

Рисунок 13 – Осциллограмма светодиодного фонарика.

Ну, вот мы и получили практически ровную линию и в числовом эквиваленте это (6,4/74,4 = 0,086) составляет 8,6%. Если верить интернету, то такая процентная составляющая пульсаций уже не воспринимается человеком, правда и осветить обычную комнату в 15 мкв. им не удастся. Данное измерение было проведено скорее с целью показать возможности светодиода, как полупроводникового устройства.

7. Лампа накаливания с матовым покрытием.

 Лампа накаливания с матовым покрытием мощностью 60 Вт фирмы PHILIPS.  Лампа накаливания с матовым покрытием мощностью 60 Вт фирмы PHILIPS.
 Лампа накаливания с матовым покрытием мощностью 60 Вт фирмы PHILIPS.

Рисунок 14 – Лампа накаливания с матовым покрытием мощностью 60 Вт фирмы PHILIPS.

Осциллограмма лампы накаливания с покрытием.

Рисунок 15 – Осциллограмма лампы накаливания с покрытием.

Здесь комментировать нечего (10,4/121 = 0,0859). Получаем 8,6 %  пульсаций.

7. Лампа накаливания «классическая».

Рисунок 16 – Лампа накаливания мощностью 75 Вт отечественная фирмы ИСКРА.

Рисунок 17 – Осциллограмма классической лампы накаливания.

И наконец, победитель нашего рейтинга по количеству паразитных пульсаций (9,6/126 = 0,0761). Получилось 7,6 %. Думаю, что разница между этой лампой и предыдущей получилась за счет погрешности измерений. Хотя по своему опыту скажу, что с покрытием получается более равномерное освещение, так как не видно нити накаливания.

Подведем итоги.

Лампа накаливания подтвердила свое реноме самого безопасного источника света. Но, все же имея коэффициент полезного действия около 4 %  (4% ― свет, остальное – тепло) является пережитком прошлого. Удерживается на рынке только за счет относительной простоты в изготовлении и соответственно низкой цены.

О люминесцентных лампах с дросселем нужно забывать, и мы уже являемся свидетелями этого процесса. В быту их применять точно не рекомендуется, а на производственных, служебных и хозяйственных помещениях у нас всегда будут экономить. Люминесцентные лампы с электронным управлением имеют неплохие показатели и по КПД и по сроку службы, да и показатели по пульсациям вполне приемлемы. Однако главную, на мой взгляд, проблему так похоже и не удалось решить – заменить содержащуюся в них ртуть другим безопасным для человека веществом.

Похоже ― будущее за светодиодными источниками света и это наглядно демонстрирует фонарик, где есть источник постоянного напряжения – батарейка. У нас же в быту переменное напряжение 220 Вольт, поэтому необходимо продолжать работу над усовершенствованием блока питания светодиодной лампы. Нельзя объединить зарядку от мобильного телефона и светодиод и получить светильник (наглядно увидели на примере светодиодной лампы в корпусе цоколь), зарядка заряжает аккумулятор, который поглощает все пульсации напряжения, но наш глаз эти пульсации напряжения воспринимает в виде пульсаций света. Следовательно, если не экономить на блоке питания светодиодной лампы, то можно получить весьма хороший результат. В пользу этого говорит высокий КПД, большая экономичность, долгий срок службы и экологическая безопасность (не содержат ртуть).  Ну а цена их будет снижаться по мере увеличения спроса, вы ведь еще помните ― сколько стоили первые мобильные телефоны.

Предыдущие статьи