Физика в быту

У источников с низкой цветовой температурой (менее 3000 К) есть другой недостаток: вы не сможете с их помощью обеспечить достаточно большую освещённость, если таковая требуется для тонкой работы. Дело в том, что при увеличении числа таких источников вы одновременно увеличиваете интенсивность преобладающего в их спектре красного света, который в большом количестве вызывает зрительный дискомфорт: свет кажется слишком ярким, хотя и не достигает нормального уровня освещённости. Это не опасно для глаз, просто неприятно. Так, освещённость более 250 лм/м², созданная обычными лампами накаливания, воспринимается уже как избыточная. Чтобы увеличить её без появления дискомфорта, надо добавить лампы с более высокой цветовой температурой.

Коэффициент пульсаций

Этот очень важный параметр излучения изготовители ламп часто «забывают» указывать.

Свет большинства ламп, в отличие от естественного света, пульсирует, мерцает: их световой поток то усиливается, то ослабевает. У ламп накаливания пульсации связаны с переменным сетевым напряжением и происходят с удвоенной технической частотой 100 Гц. Люминесцентные и светодиодные лампы требуют для своей работы применения специальных устройств управления, часто работающих в импульсном режиме, поэтому свет этих ламп тоже может пульсировать.

Мы не воспринимаем эти пульсации визуально, но наш мозг их регистрирует. Исследования показали, что на электроэнцефалограмме мозга появляются навязанные пики активности с частотой пульсаций света. Эти навязанные ритмы подавляют естественные биоритмы нервной системы. Воздействие оказывают пульсации света, частота которых не превышает 300 Гц. Они приводят к изменению гормонального фона, который в свою очередь влияет на наши эмоции и работоспособность. Чем сильнее пульсации, тем быстрее устают глаза, тем труднее сосредотачиваться на работе, может даже заболеть голова. Самое печальное, что эти негативные воздействия мы не ощущаем напрямую и не осознаём причину, их вызвавшую.

К счастью, не все лампы одинаково плохи. Мы подробнее обсудим пульсации разного типа ламп в следующей главе.

Величина пульсаций характеризуется коэффициентом пульсаций К_П и вычисляется по относительной глубине пульсаций светового потока.

Коэффициент пульсаций равен отношению полуразности максимального и минимального световых потоков к его среднему значению и выражается в процентах. Формула для расчёта коэффициента пульсаций:

где буквой Ф обозначен световой поток лампы.

Рис. 14. Пример зависимости светового потока Ф от времени

Для наглядности посмотрим на график (рис. 14). КП для этого примера составляет около 70 %.

Работа мозга нарушается при коэффициенте пульсаций выше 5–8 %, если частота пульсаций менее 300 Гц. Чем больше коэффициент пульсаций, тем хуже для мозга. Но превышение уровня пульсаций 20 % уже не имеет значения: пульсации глубиной 20 % и 100 % создают одинаковую угрозу здоровью.

Пульсации некоторых люминесцентных и светодиодных ламп могут быть более 30 %. Длительное их воздействие опасно для здоровья!

На территории РФ действуют санитарные нормы, ограничивающие допустимые пульсации источников света при частоте менее 300 Гц. Согласно этим нормам, в игровых комнатах детских садов и в учебных классах коэффициент пульсаций света должен быть менее 10 %. Этот же норматив действует для торговых залов супермаркетов, для парикмахерских и некоторых производственных и медицинских помещений. В помещениях с непродолжительным пребыванием людей норматив допускает пульсации до 20 %. Самые же строгие требования предъявляются к освещению мест, оборудованных компьютерной техникой. Здесь К_П не должен быть больше 5 %. Это связано с тем, что помимо ламп пульсируют ещё и мониторы компьютеров, что создаёт дополнительную нагрузку на зрение и мозг.

Учтите, что при использовании диммеров (светорегуляторов) пульсации всех типов ламп могут существенно возрасти! Лучше для регулировки освещённости включать разное количество ламп.

Для измерения коэффициента пульсаций используют специальные приборы – пульсометры (или комбинированный люксметр + пульсометр).

Мы перечислили самые важные параметры ламп, на которые следует обращать внимание при выборе источников света. Ну а теперь пришла пора обсудить подробнее разные типы ламп: их принцип работы и связанные с этим достоинства и недостатки. Мы не будем рассматривать лампы для уличного освещения и других специальных целей – только применяемые в быту лампы накаливания, галогенные, люминесцентные и светодиодные лампы. И начнём с заслуженных ветеранов труда – ламп накаливания.