Синее излучение. Для светодиодных ламп не имеется стандартов

Представьте, что электричества не существует, а старинные методы освещения – свечи и лампы – вам по какой-то причине недоступны. Не нужно обладать буйным воображением, чтобы понимать: в этом случае вы «потеряете» большую часть суток (и, наконец-то, начнете как следует высыпаться). Вам просто нечего будет делать вечерами – да уже сразу после сумерек! Эта маленькая фантазия помогает понять, что все мы окружены искусственным освещением, при котором занимаемся буквально всем – от готовки и игр с детьми до учебы, работы и чтения. Но при этом искусственное освещение так основательно слилось с образом жизни цивилизованного человека, что мы его уже просто не замечаем. А ведь искусственное освещение является одним из главных факторов, влияющих на зрение.

Самый лучший свет для зрения – разумеется, естественный солнечный. Но и тут есть свои нюансы: так, смотреть на яркое солнце без темных очков не рекомендуется, а долгое пребывание на палящем солнце без защиты глаз может привести к нарушению зрения и способствовать развитию различных . Наиболее здоровый вариант – это чуть рассеянный дневной белый свет . Но даже днем далеко не всегда такого света достаточно: во-первых, если вы находитесь в помещении, степень освещенности в течение дня меняется из-за перемещения солнца относительно вашей стороны здания; во-вторых, в зимний период (захватывая позднюю осень и раннюю весну) свет в наших широтах вообще слишком тусклый для полноценного освещения. Поэтому в дневное время естественный свет часто используется лишь как фоновый, который обязательно нужно дополнять местным искусственным освещением. Тут мы приближаемся к главному вопросу: какое искусственное освещение наиболее полезно для зрения?

Лампы накаливания или люминисцентные

Как и следовало ожидать, люди еще не изобрели идеального искусственного освещения. Чаще всего споры о пользе/вреде для зрения касаются выбора между традиционными лампами накаливания и люминисцентными лампами дневного света, - и в этих спорах нет победителей. Все дело в том, что в чем-то лампы накаливания превосходят люминисцентные лампы – и наоборот; обе технологии не дают идеального эффекта. Главное достоинство ламп накаливания состоит в том, что они не мерцают, а значит, не дают нагрузки на глаза. Свет таких ламп распространяется равномерно и плавно, пульсация полностью отсутствует. Недостатком ламп накаливания является низкая экономичность и экологичность, а также желтый оттенок и слабая интенсивность света. Главным достоинством ламп дневного света можно назвать белый свет высокой интенсивности, подходящий для освещения больших помещений, офисов, учебных классов и т.д., главным недостатком – мерцание, пусть и незаметное для невооруженного глаза. Лампы дневного света старого образца мерцали совершенно очевидно – и это было заметно, теперь такой проблемы нет, но мерцание все равно присутствует и теоретически может негативно влиять на ваше зрение, хотя убедительных доказательств этого пока не получено.

Что касается оттенка света , то в последнее время разгорелась настоящая дискуссия о том, какой именно свет более предпочтителен для зрения, - совершенно белый или желтый. Считается, что белый свет более эргономичен, он повторяет оттенок дневного света, поэтому для глаз полезнее. С другой стороны, существует противоположное мнение, которое состоит в том, что в белом дневном свете присутствуют естественный желтый оттенок, который отсутствует в люминисцентных лампах. Поэтому от чересчур белого света глаза устают, а человек чувствует себя некомфортно. Окончательной ясности по этому вопросу пока нет, а специалисты советуют пользоваться светом того оттенка, который комфортен лично для вас. Совершенно определенно вредными для глаз являются лишь холодные оттенки света – особенно синий.

Интенсивность освещения

Слишком тусклое освещение портит зрение и заставляет вас засыпать на ходу, слишком яркое освещение утомляет (распространенный симптом – головная боль из-за перенапряжения глазных мышц). Оптимальный вариант – умеренно-интенсивное освещение, при котором вам все прекрасно видно, но глазам все еще комфортно. Для достижения такого эффекта можно воспользоваться несложным приемом – сочетать общий и местный источник света . Общий свет должен быть рассеянным, ненавязчивым, местный свет должен быть на 2-3 порядка интенсивнее общего. Очень желательно, чтобы местный свет был регулируемым и направленным. При общем свете вы можете общаться, отдыхать, заниматься домашними делами или работой, не напрягающей зрение. Если же ваша деятельность требует вовлечения глаз, зрения, вы можете включить местное освещение, подобрать интенсивность (для чтения – одна, – другая и т.д.).

Очень вредны для зрения выразительные световые блики ; именно поэтому специалисты по освещению часто критикуют интерьерную моду на глянцевые поверхности, стекло и зеркала: такие элементы как раз и дают заметные блики. Блики отвлекают внимание, напрягают зрение, мешают фокусироваться на выбранном объекте. Поэтому очень желательно, чтобы поверхности в помещении были светлыми, но матовыми: такие поверхности отражают свет, но не создают бликов.

В целом, наиболее полезным для зрения вариантом является комбинирование различных методов освещения – вплоть до того, чтобы вы иногда давали отдых глазам, освещая комнату, например, свечой или открытым огнем камина. Используйте интенсивный свет только в том случае, если это необходимо для работы или чтения, в остальных случаях предпочитайте рассеянный общий свет естественного желтоватого оттенка. Помните, что лампы изначально расчитаны на применение в светильниках, поэтому очень желательно наличие плафона или абажура как минимум из матового стекла. Освещайте свое жилое и рабочее пространство с умом: в некоторых случаях уместнее всего слабая подсветка, в других требуется четко направленный яркий свет, а иногда достаточно и маломощной лампочки под плотным абажуром.

1. Почему синий свет? Светодиодная эпидемия.

2. Особенности восприятия синего света.

3. Отрицательное действие синего свет.

4. Положительное действие синего света.

Рис. 2. Спектральный состав излучения электронных приборов (а) и источников освещения (б) :

1 – Galaxy S; 2 – iPad; 3 – компьютер; 4 – дисплей с электронно- лучевой трубкой; 5 – свето­диодные энергосберегающие лампы; 6 – люминесцентные лампы; 7 – лампы накаливания

Распространенность синего света велика. Это связано с распространением диодов. В спектре света любого светодиода очень выражен синий свет. Даже в белых оттенках всегда присутствуют синие линии в спектре. Светодиоды окружают нас везде: в промышленном освещении, светодиодных индикаторах, экранах и др. Вот что рассказал нам один из владельцев USB-концентратора с синим светодиодным индикатором: «Каждый раз, когда это устройство попадало в поле зрения, у меня возникало такое ощущение, что в глаз впивается острая игла. Это происходило даже в тех случаях, когда устройство располагалось сбоку, а исходящий от него синий свет воспринимался исключительно периферийным зрением. В конце концов мне это надоело, и я закрасил злополучный светодиод черной краской». Многие дизайнеры и конструкторы просто одержимы идеей удиви ть прогрессивное человечество завораживающим синим свечением. По данным опросов, многих покупателей электронных устройств яркие синие светодиоды настолько раздражают, что люди предпочитают заклеивать их или даже обрезать идущие к ним провода.

Особенности восприятия.

1. Эффект Пуркинье

Синий свет кажется более ярким в условиях слабой освещенности — например ночью или в затемненном помещении. Это явление называется эффектом Пуркинье и происходит вследствие того, что палочки (чувствительные элементы сетчатки глаза, воспринимающие слабый свет в монохроматическом режиме) наиболее чувствительны к излучению сине-зеленой части видимого спектра. На практике это приводит к тому, что синие индикаторы или эффектная подсветка устройства (например, телевизора) нормально воспринимается при ярком освещении — например когда мы выбираем подходящую модель в демонстрационном зале супермаркета. Однако тот же индикатор в полутемном помещении будет гораздо сильнее отвлекать от изображения на экране, вызывая сильное раздражение.

Эффект Пуркинье проявляется и в том случае, когда источник света находится в зоне периферийного зрения. В условиях средней и слабой освещенности наше периферийное зрение наиболее чувствительно к оттенкам синего и зеленого цветов. С точки зрения физиологии это имеет вполне логичное объяснение: дело в том, что на периферийных участках сетчатки сосредоточено гораздо больше палочек, чем в центре. Таким образом, синий свет способен оказывать отвлекающее воздействие даже в том случае, если взгляд в данный момент не сфокусирован на его источнике.

Таким образом, наличие синих светодиодов на панелях мониторов, телевизоров и других устройств, которые используются в затемненных помещениях, является серьезным конструктивным недостатком. Однако из года в год разработчики большинства компаний повторяют эту ошибку.

2. Особенность фокусировки в синем

Глаз современного человека может различать наиболее тонкие детали в зеленой и красной частях видимого спектра. Но мы при всем желании не способны столь же четко различать объекты синего цвета. Наши глаза просто не могут нормально сфокусироваться на синих объектах. Фактически человек видит не сам объект, а лишь размытый ореол яркого синего света. Это объясняется тем, что длина волны синего света меньше, чем у зеленого (под который «оптимизированы» наши глаза). Вследствие рефракции, наблюдающейся при прохождении через стекловидное тело глаза, проецируемый на сетчатку свет разлагается на спектральные составляющие, которые из-за разницы в длине волны фокусируются в различных точках.

Поскольку наилучшим образом глаз фокусируется на зеленой составляющей части видимого спектра, синяя оказывается сфокусированной не на сетчатке, а на некотором расстоянии перед ней — в результате мы воспринимаем синие объекты несколько размытыми (нечеткими). Кроме того, из-за меньшей длины волны синий свет в большей степени подвержен рассеянию при прохождении через стекловидное тело, что также способствует возникновению ореолов вокруг синих объектов.

Чтобы рассмотреть детали объекта, освещенного исключительно синим светом, придется сильно напрягать глазные мышцы. При выполнении подобных «упражнений» на протяжении длительного времени возникает сильная головная боль. В этом может убедиться на собственном опыте любой обладатель мобильного телефона, оснащенного клавиатурой с синей подсветкой. В темноте различить символы на клавишах такого аппарата значительно сложнее, чем на трубках, оснащенных зеленой или желтой подсветкой.

Медики установили, что центральная область сетчатки глаза имеет пониженную чувствительность к синей части спектра. Как полагают ученые, таким образом природа сделала наше зрение более острым. Кстати, об этом свойстве зрения осведомлены охотники и профессиональные военные: например, для повышения остроты зрения в дневное время снайперы иногда надевают очки с желтыми стеклами, отфильтровывающими синюю составляющую.

3. Стимулирующее действие.

Световые ритмы. Как я уже писал в предыдущей статье, результаты многочисленных экспериментов свидетельствуют, что синий свет подавляет синтез мелатонина и, следовательно, способен изменять ход внутренних биологических часов человека, вызывая нарушения режима сна.

Сетчатка. Избыток синего света (суммарный) опасен для сетчатки. Согласно результатам этого исследования при равных условиях эксперимента синий свет в 15 раз более опасен для сетчатки, чем весь оставшийся диапазон видимого спектра. Международная организация по стандартизации (International Standards Organization – ISO) в стандарте ISO 13666 назвала диапазон длин волн синего света с центром при 440 нм диапазоном функционального риска для сетчатки. Именно эти длины волн синего света приводят к фоторетинопатии и ВДМ.

Привлечение внимания. Синие витрины, синие подсветки, указатели, названия кафе и магазинов выполняют не только информационную роль, но и играют световой аналог громкого шума, и это действительно все работает. Синяя светомузыка на танцплощадках не дает людям.

Плюсы синего света.

1. Воздействие на человека голубого света повышает бдительность и работоспособность! Для водителей или работы в ночную смену, помещения и переходы, там, где нужно внимание! Источники синего света непроизвольно притягивают внимание, даже если попадают в периферию.

2. В исследованиях было показано, что голубой свет повышает внимание в течение ночи и это действие распространяется и на дневное время суток. Согласно полученным результатам, длительное воздействие голубым светом повышает внимание и в течение дня. В ходе исследования ученые пытались выяснили влияние света различной длины волны на бдительность, работоспособность. Участники оценивали, насколько сонными они себя ощущают, врачи измеряли их время реакций, а с помощью специальных электродов определялась активность различных частей мозга в период воздействия светом. Выяснилось, что люди, облучавшиеся голубым светом, чувствовали меньшую сонливость, показывали более быстрые реакции и лучше проходили тесты, чем те, кто облучался зеленым светом.

3. Кроме того, по анализу мозговой активности было видно, что голубой свет вызывал большую бдительность и настороженность, это открытие может улучшить работоспособность и эффективность деятельности людей, работающих как в дневное, так и в ночное время.

Источники:

То, что искусственный свет нельзя назвать полезным для человека, знали давно. Но оказалось, что синий искусственный свет, охватывающий спектр видимых фиолетовых и собственно синих световых волн (от 380 до 500 нм), становится угрожающе опасным в ночное время!

Долгое время до появления искусственного освещения основным и подчас единственным источником света оставалось Солнце, и ещё совсем в недалёком прошлом человек проводил вечера и ночи в относительной темноте. В настоящее время зависимость от солнечных лучей для освещенияисчезла, в современном мире каждый может создать собственный «световой оазис» в квартире или на рабочем месте, ночная городская иллюминация также не позволяет человеку оставаться в темноте.

Но за все положительные стороны прогресса в конце концов расплачивается неизменившаяся с древних времён природа человека. Свет способен расстраивать биологические «внутренние часы», циркадные циклы человека. И от этого страдает не только сон: количество выявленных заболеваний, причиной которых может быть ночной искусственный свет, растёт. Среди них - диабет, ожирение, заболевания сердца, рак.

Чем опасно для здоровья ночное освещение?

Многие исследования последних лет находили связь между работой в ночную смену и воздействием искусственного света на возникновение или обострение у наблюдаемых болезней сердца, сахарного диабета, ожирения, а также рака предстательной и молочной железы. Хотя ещё не совсем понятно, отчего это происходит, но учёные считают, что всё дело в подавлении светом гормона мелатонина, который, в свою очередь, влияет на циркадный ритм человека («внутренние часы»).

Исследователи из Гарварда, пытаясь пролить свет на связь циркадного цикла с диабетом и ожирением, провели эксперимент среди 10 участников. Им постоянно смещали с помощью света сроки их циркадного цикла. В результате - уровень сахара в крови значительно возрос, вызвав преддиабетное состояние, а уровень гормона лептина, отвечающего за чувство сытости после еды, напротив, понизился (то есть человек испытывал даже при том, что организм биологически насытился).

Оказалось, даже очень тусклый свет от ночника способен разрушить сон и нарушить ход биологических часов! Кроме сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета, это приводит к началу депрессии.

Разрушающе сильный синий

Любой свет в ночное время подавляет секрецию мелатонина, но синий делает это как минимум в два раза сильнее! В Торонтском Университете сопоставили показатели уровня мелатонина у людей, работающих в ночную смену в специальных очках, не пропускающих синий спектр, и у тех, кто не использовал такие очки. Исследования подтвердили, что синий свет является более мощным по своему разрушительному действию, но его воздействие на человека можно снизить за счёт специальных линз, не пропускающих синие лучи.

Можно ли снизить воздействие синего света на человека?

Так получается, что проблемы здоровья человека вступают в этом вопросе в противодействие с энергосберегающими технологиями. Обычные лампы накаливания, которые сейчас повсеместно снимают с производства, выдавали куда меньше света синего спектра, чем люминесцентные или светодиодные нового поколения. И всё же при выборе ламп следует руководствоваться полученными знаниями и предпочесть синему любой другой цвет.

• Если необходимо ночное освещение (ночник), используйте красный свет. Он наименее подавляет выработку мелатонина и практически не сдвигает циркадный ритм человека.
• Заканчивайте просмотр телепередач или работу на компьютере за 2-3 часа перед сном. Экраны телевизоров и мониторы - мощные проводники синего цвета!
• При работе в ночную смену или при использовании в своей деятельности большого числа электронных устройств приобретите специальные очки, блокирующие воздействие синего цвета.
• Находясь в течение дня под лучами нашего природного светила Солнца, вы стимулируете свой сон, улучшаете ваше настроение и способности. Попробуйте, насколько это возможно, жить в гармонии со своим природным «внутренним» циклом, то есть работать при дневном свете, а отдыхать - в темноте.

Светодиоды стали очень популярным источником света в последнее десятилетие. Они пришла на замену компактным люминесцентным лампам (КЛЛ) или, как их называют в народе — энергосберегайкам. Тогда и началась эра светодиодного освещение для человека.

Энергосберегающие лампы представляли относительную опасность, из-за содержащихся в их колбе паров ртути. В случае её разрушения, есть риск получить серьезный вред для вашего здоровья, вплоть до летального исхода. Мы же разберем – вредны ли светодиодные лампы для человека?

Источники вреда для здоровья

Чтоб доказать или опровергнуть вред светодиодных ламп для здоровья, определим источники ущерба для организма. Условно разделим их на 2 группы: характеристики прибора и неправильная эксплуатация.

Характеристики осветительного прибора, которые наносят вред организму:

• Спектральные характеристики источника света;
• излучения в инфракрасном спектре;
• пульсации светового потока.

Вторая группа, это вред здоровью не от самого источника света, а от неправильного его использования. Давайте рассмотрим каждый фактор освещения, который влияет на ваше здоровье и определимся, вреден ли светодиодный свет для глаз.

Чем отличаются источники света

За эталон нужно принять солнечный свет, поскольку он содержит наиболее полный спектр светового излучения. Из всех искусственных осветительных приборов, наиболее приближена к солнцу лампочка накаливания. Сравните спектральные характеристики разных источников.

На графиках изображены различные спектры осветительных приборов. Лампа накаливания имеет гладкий спектр, возрастающий к области красных цветов. Спектр люминесцентных источников света довольно рваный, плюс низкий индекс цветопередачи (около 70).

Работа в помещениях с таким освещением вызывает повышенную усталость и головные боли, а также искаженное восприятие цвета.

Спектр светодиодных ламп более полный и ровный. Имеет повышенную интенсивность в области длин волн 450нм, для холодного свечения, и в области 600нм, для «тёплых» ламп соответственно. LED источники обеспечивают нормальную цветопередачу с индексом CRI более 80. Светодиодные лампы имеют крайне низкую интенсивность ультрафиолетового излучения .

Если сравнить спектр диодных и популярных люминесцентных ламп, становится понятно почему последние используются все реже. Спектр КЛЛ совершенно далеки от эталона, а их индекс цветопередачи оставляет желать лучшего.

На основании этого можно сделать вывод, что по характеристикам спектра светодиодные лампы безвредны для здоровья.

Почему лампы мерцают?

Следующий фактор, который влияет на самочувствие – это коэффициент пульсаций светового потока. Чтобы понять, что это такое и от чего он зависит нужно рассмотреть форму напряжения в электросети.

Качество света и его пульсация зависят от источника питания, от которого они работают. Источники света, которые работают от постоянного напряжения, например светодиодные лампы на 12 вольт, не мерцают. Давайте рассмотрим мерцание и вред светодиодных ламп для глаз, причины их возникновения и способы устранения.

Из розетки мы получаем переменное напряжение с действующим значением 220В и 310В амплитудным, что вы можете видеть на верхнем графике (а).

Поскольку светодиоды питаются постоянным током, а не переменным – нужно его выпрямить. В корпусе светодиодной лампы размещена электронная схема с одно- или двухполупериодным выпрямителем, после которого напряжение становится однополярным. Оно постоянное по знаку, но не по величине, т.е. пульсирующим от 0 до 310 вольт, график посередине (б).

Такие лампы пульсируют с частотой 100 герц или 100 раз в секунду, в такт с пульсациями напряжения. Вред для глаз светодиодных ламп зависит от их качества, об этом далее.

Пульсируют ли светодиоды?

В светодиодных лампах используются драйвера со стабилизацией тока по величине (дорого), или сглаживающие фильтры (дешево). Напряжение становится постоянным и стабилизированным, если использованы емкостные фильтры.

Если производитель не сэкономил на драйвере – стабильным становится значение тока. Это лучший вариант как для уменьшения пульсации, так и для срока службы LED.

На фото ниже показано как выглядят пульсации взглядом камеры. Вы можете не замечать пульсации, поскольку органы зрения стремятся адаптировать картинку для восприятия. Мозг же эти пульсации прекрасно усваивает, что и вызывает усталость и другие побочные явления.

Влияние светодиодных ламп на зрение человека может быть негативным, если они выдают пульсирующий световой поток. Санитарные нормы ограничивают глубину пульсаций для офисных помещений на значении 20%, а для мест где ведется работа вызывающая зрительное напряжение и вовсе 15%.

Лампы с большими пульсациями не стоит устанавливать дома, они годятся разве что для освещения коридора, кладовой, подъездов и хозяйственных помещений. Любые помещения, где вы не выполняете никакой зрительной работы и не находитесь долго.

Вред от светодиодных ламп низкого ценового сегмента вызван в первую очередь пульсациями. Не экономьте на освещении, LED с нормальным драйвером стоит всего на 50-100 рублей дороже, чем самые дешевые китайские аналоги.

Другие источники света и их пульсации

Лампы накаливания не мерцают потому, что работают от переменного тока и нить накала не успевает остыть когда величина напряжения пересекает нулевую отметку. Люминесцентные трубчатые лампы мерцают, если подключены по старой «дроссельной» схем. Отличить её можно по характерному гулу дросселя во время работы. На фото ниже изображены пульсации растрового светильника, как их видит камера телефона.

Современнее КЛЛ и ЛЛ не гудят и не мерцают только потому, что в их схеме используется импульсный блок питания высокой частоты. Такой источник питания называется ЭПРА (электронная пускорегулирующая аппаратура или устройство).

Вред инфракрасного спектра

Чтоб определить вредны ли светодиодные лампы для зрения, рассмотрим третий фактор вреда – инфракрасное излучение. Стоит отметить, что:

• Во-первых, вредность ИК спектра сомнительна и не имеет основательной аргументации;
• во-вторых, в спектре светодиодов инфракрасное излучение либо отсутствует, либо крайне мало. Убедиться можно на графиках, приведенных в начале статьи.

Вредны ли галогеновые лампы для здоровья? В источниках света, богатых инфракрасным спектром (галогенки), ответственные производители (Philips, Osram и пр.) применяют ИК-светофильтры, поэтому их вред для здоровья сведен к минимуму.

Вред синего спектра

Научно доказано, что излучение в спектре синего цвета уменьшает выработку гормона сна – мелатонина и вредит сетчатке, вызывая в ней необратимые изменения.

Кроме падения уровня мелатонина, излучение синего цвета вызывает целый ряд побочных эффектов: усталость, повышенное зрительное напряжение, заболевание глаз. Этот цвет воспринимается ярче, что часто используется в маркетинге, для привлечения нашего внимания. Большинство индикаторов на колонках, ТВ, мониторах и пр. технике выполнены в синем цвете.

Подробно об этом и насколько безопасны светодиодные лампы для глаз, пишут в сообществе .

Белые светодиоды – это синие светодиоды, покрытые специальным люминофором, который преобразует излучение в белый цвет.

Синий цвет — самый отрицательный фактор влияния светодиодных ламп на зрение. Взгляните на графики, а именно на спектр излучения светодиодов, представленный выше. Даже на Led лампе тёплого света есть пик яркости в синем спектре, а у холодной он очень высокий.

Практическая сторона проблемы

Значит вред светодиодных ламп для человека – это не миф? Не совсем так. Дело в том, что исследования проводились в условиях, когда исследуемые образцы засвечивались мощными синими светодиодами и весь их спектр был во «вредном» диапазоне.

Хоть в холодных светодиодах доля синего света и присутствует, но в солнечном свете она ничуть не меньше.

Современные люди любого возраста проводят очень много времени перед экраном компьютеров, смартфонов и планшетов. Несравнимо больший вред наносит зрению непрерывная фокусировка на расстоянии 0,3-1 метр от экрана.

Вредность синего спектра светодиодных ламп, по сравнению с вредом от экранов устройств, незначительна. Для освещения комнаты, рабочего кабинета и других помещений потоком яркого света, с низким энергопотреблением, LED подходит идеально.

Если же вы переживаете, для снижения вреда синего излучения разработаны различные варианты линз и очков для работы за компьютером. Их светофильтры отражают свет в синем диапазоне и делают цвета более тёплыми.

Нужно помнить : не светодиоды вредны для здоровья человека, а неправильный режим работы с гаджетами и плохая освещенность.

Светодиоды — польза или вред?

Понять вредны светодиодные лампы или нет, можно занимаясь организацией правильного освещения согласно . В нем регламентируется количество света, для проведения работ разной точности и размера деталей, с которыми вы оперируете во время работы.

Светодиодные источники света позволяют добиться нужной яркости на рабочем месте, с минимальными счетами за электричество. Вы сохраните зрение, вам будет легче работать, когда в комнате светло и не нужно разглядывать мелкие детали в тусклом свете. В таком случае вредность светодиодных ламп для глаз минимальна.

Высокое энергопотребление старых ламп накаливания не выгодно как в государственных масштабах (большая нагрузка на ЛЭП), так и в индивидуальном (большое потребление и высокая цена электроэнергии).

Сегодня споры о том вредны ли светодиодные лампы для зрения, остаются открытыми и нельзя дать однозначный ответ. Они относительно недавно, менее 10 лет, заполнили рынок осветительных приборов и многие относятся к ним скептически.

Влияние светодиодных ламп на здоровье человека при правильном соблюдении режима дня, сна и работы будет нулевым. Если же человек подвержен стрессам, чрезмерным нагрузкам и несерьезно относится к качеству сна — ни один источник света не сохранит его здоровье.

Польза LED в быту

Кроме бытовых применений вы можете сэкономить на искусственном освещении теплицы. Спектр позволяет вашему урожаю расти быстрее и лучше. Для этого часто применяют лампы ДНАТ, свет которых содержит различные длины волн.

Счет мощностей таких источников света ведется на сотни ватт, тогда как светодиодные фитолампы имеют мощность в десятки раз меньше и содержат только необходимые длины волн, для лучшего роста растений.

Хоть и цены с 2011 по 2017 год снизились примерно в 10 раз, все равно цена одной светодиодной лампы эквивалентом 100 Вт накаливания остаётся на уровне 10 ламп накаливания, что останавливает многих потребителей перед покупкой.

Для экологии отказ от газоразрядных светильников – безусловный плюс, об этом мы писали в статье об . Но какую опасность несут светодиодные лампы для здоровья до конца еще не известно. Ясно только то, что паров ртути можно уже не боятся.

Применение новых источников света широким кругом людей, позволяет разработчикам получать финансы для новых более совершенных проектов. А технологический прогресс всегда идёт вперед. Поэтому нужно ждать статистики, тогда станет известно насколько сильный вред от светодиодных ламп для здоровья, а на это нужно время.

В течение последних лет в средствах массовой информации периодически всплывает тематика воздействия синего света на человека и природу. По запросу «синий свет» поисковые системы на первых же нескольких страницах выдают заголовки вроде: «Синий свет мешает спать», «Защита глаз от синего света», «Синие светодиоды вредны для глаз», «Синий свет - опасность современного мира», и даже - «Убийственная способность синего света». Вызывает тревогу, не так ли? Но помимо этого в результатах поиска присутствуют и альтернативные, позитивно-настроенные заголовки: «Лечебные свойства синего света», «Терапия синим светом», «Синий свет бодрит лучше, чем кофе», «Синий свет улучшает мышление и внимание», и, даже, безапелляционно-решительный: «От синего света умнеют». Так есть ли повод для беспокойства или, как часто бывает в СМИ, проблема сильно преувеличена? В этой статье мы попробуем в этом разобраться.

Что же такое «синий свет»?

Видимый свет, который человек воспринимает глазом, это электромагнитное излучение в диапазоне от 380 до 760 нм. Излучение с длиной волны короче, чем 380 нм – ультрафиолетовое (УФ), с длиной волны больше, чем 760 нм – инфракрасное (ИК). Такое излучение человек увидеть не может, но может ощутить его воздействие иначе: инфракрасные лучи мы ощущаем как тепло, а ультрафиолетовые делают нашу кожу загорелой.

Рисунок 1. Виды электромагнитного излучения.

Синим светом принято называть коротковолновый участок видимого диапазона электромагнитного излучения с длинами волн от 380 до 500 нм. (Хотя, строго говоря, сюда входят не только синий, но и фиолетовый, и голубой свет). Чем меньше длина волны, тем более высокой энергией обладает такое излучение и тем больше оно рассеивается. Именно из-за рассеивания коротковолновых лучей, входящих в солнечный спектр, небо имеет сине-голубой цвет - он больше всего рассеивается в атмосфере.

Как человек воспринимает свет?

Рисунок 2. Устройство человеческого глаза.

Есть два типа фоторецепторов: палочки и колбочки. Палочки отвечают за ночное зрение и работают в условиях низкой освещённости, обладая очень высокой чувствительностью. При этом цветовое восприятие практически отсутствует -«ночью все кошки серы». Колбочки же обеспечивают «дневное зрение» и бывают трёх типов – восприимчивые к синему, красному или зелёному свету.

Рисунок 3. Спектральная чувствительность фоторецепторов дневного и ночного зрения.

Распределение типов колбочек по сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом. В результате суммы импульсов от трех видов колбочек человек «видит» определённый цвет. При этом ощущение одного и того же цвета может быть вызвано светом с различным спектральным составом (такое явление называется метамерией). Скажем, и солнечный дневной свет, и свет от люминесцентной или светодиодной лампы мы посчитаем одинаковым - белым. Хотя на самом деле спектр излучения здесь совершенно разный, у солнца - сплошной, а у газоразрядной лампы - линейчатый.

В чём же особенность восприятия именно синего света?

1.В первую очередь, из всего видимого спектра именно синий свет несёт наибольшую долю ответственности за фотохимические повреждения сетчатки глаза. Исследования, проводимые на животных и на клеточных культурах, показали, что облучение синим светом приводит к разрушению пигментного слоя и фоторецепторов сетчатки. Синий свет вызывает фотохимическую реакцию, продуцирующую свободные радикалы, которые оказывают повреждающее воздействие на фоторецепторы - колбочки и палочки. Образующиеся вследствие фотохимической реакции продукты метаболизма не могут быть нормально утилизированы эпителием сетчатки, они накапливаются и вызывают ее дегенерацию. С уменьшением длины волны излучения степень повреждений возрастает. Было доказано, что изменение тканей после длительного воздействия яркого синего света аналогично такому, какое связывают с симптомами возрастной дегенерации макулы. Стоит отметить, что с возрастом хрусталик человеческого глаза желтеет и меньше пропускает синий свет.
Таким образом, в группе риска, подверженной наиболее сильному повреждающему действию, оказываются:
дети и подростки (глаза десятилетнего ребёнка поглощают в 10 раз больше синего света, чем глаза 95-летнего старика);
люди с интраокулярными линзами (искусственным хрусталиком);
люди с высокой светочувствительностью, проводящие много времени в условиях яркого освещения с большим количеством синей составляющей в спектре (синий свет также излучают и мониторы компьютеров, экраны смартфонов и электронные дисплеи различных приборов).

2. Помимо риска повреждения сетчатки существует и ещё одна особенность синего света: в 1991 году были открыты особые светочувствительные ганглионарные (или «ганглиозные») клетки типа ipRGC (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells). Эти клетки реагируют именно на коротковолновую, синюю часть видимого спектра с длиной волны от 450 до 480 нм. Таким образом, в сетчатке глаза существует третий тип фоторецептора, но импульсы от ганглионарных клеток не участвуют в восприятии цветовой картинки. Они выполняют другие очень важные задачи: отвечают за своевременное изменение размера зрачка (сужение/расширение) и управляют циркадными ритмами человека. Циркадные ритмы – это наши «внутренние часы», колебания интенсивности различных биологических процессов в организме, связанные со сменой дня и ночи.

Рисунок 4. Клетки сетчатки.

Главную роль в регуляции суточных ритмов играет гормон мелатонин. Он вырабатывается эпифизом только в темноте, поэтому его также называют «гормоном сна». А синий свет (цвет неба ясным днём) вызывает реакцию ганглионарных клеток, заставляя их блокировать выработку мелатонина, в результате человек чувствует себя бодрым и не хочет спать. Многочисленные исследования показали, что люди, подвергаемые облучению синим светом, показывают большую способность к концентрации внимания и быстрее принимают сложные решения, давая большее число правильных ответов в единицу времени. Доказано, что бодрящий эффект синего света превосходит даже действие кофе - известного способа привести себя в рабочее состояние рано утром. Известно об эффективности светотерапии в лечении таких заболеваний, как: сезонное аффективное расстройство («зимняя депрессия»), гериартрические расстройства сна, нарушение ритма сон-пробуждение у страдающих болезнью Альцгеймера и синдромом дефицита внимания и гиперактивностью.
Контроль секреции мелатонина - ключевой фактор в регуляции здоровья и циркадных ритмов человека. В ряде работпоказано, что люди, подвергающиеся воздействию светаночью (в особенностисинего света), имеют низкий уровень мелатонина иповышенную частоту развития различных заболеваний и расстройств, включаянарушения сна, психическиеболезни, неврологические болезни (болезнь Альцгеймера), сердечнососудистые заболевания, мигрень, ожирение, диабет, а также некоторые виды онкологических заболеваний, включая рак груди и простаты.

Отметим, что светодиодное освещение подавляет выработку мелатонина в пять раз эффективнее, чем освещение светильниками с натриевыми лампами при том же выходном световом потоке.

В спектре каких современных источников света присутствует синий свет?

В первую очередь, конечно же, синий свет присутствует в солнечном излучении. Утром и днём – в наибольшем количестве, вечером – в минимальном. Созерцание заходящего солнца совсем не вредно для глаз, а вот взглянув вверх в дневное время можно получить повреждение сетчатки. Но, как было упомянуто выше, для правильной работы организма человеку необходимо получать свою «порцию» уличного света, и для этого каждый день хотя бы 30 минут проводить вне помещения. Некоторые производители ламп даже специально добавляют синюю составляющую в свои источники света, позиционируя их как оптимальный аналог дневному солнечному свету (full-spectrumlamps).

Рисунок 5. Примерные спектры излучения солнца, лампы накаливания, люминесцентной лампы.

Рисунок 6. Примерные спектры излучения натриевой лампы низкого давления, натриевой лампы высокого давления, металлогалогенной лампы.

Рисунок 7. Примерные спектры излучения галогенной лампы накаливания, холодно-белого светодиода и тёпло-белого светодиода.

Лампы накаливания и галогенные лампы содержат очень мало синего в спектре, это можно заметить и визуально - их свет тёплый, желтоватого оттенка. Люминесцентные лампы обладают линейчатым спектром, в котором присутствует узкий пик в синем диапазоне. В излучении натриевых ламп высокого давления синяя составляющая практически полностью отсутствует, есть только пик в голубой области, ближе к зелёному. Белые светодиоды, в настоящее время производимые чаще всего по технологии «синий излучающий кристалл + люминофор», разумеется, имеют один из максимумов излучения в синей зоне – это излучение собственно кристалла. Его величина относительно второго, люминофорного пика тем больше, чем холоднее цветовая температура.

Каков опыт использования в уличном освещении белых светодиодов с высоким содержанием синего света в спектре?

Холодно-белые светодиоды (с Тцв от 4000 до 6500 К) более популярны в уличном освещении чем тёпло-белые, так как имеют больший световой поток при той же потребляемой мощности, а значит более эффективны и быстрее окупаются. Когда светодиодные светильники стали выпускаться в промышленных масштабах и цены на них снизились, стало экономически выгодно повсеместно их внедрять: во многих городах Европы, в США и в России были утверждены программы по замене светильников с ртутными и натриевыми лампами на современные светодиоды. В частности, в США установлено уже более 5.7 миллионов уличных светодиодных светильников и прожекторов, и их количество продолжает расти.

Однако, с открытием особенностей синего света помимо эффективного энергосбережения обнаружились и другие стороны холодно-белого светодиодного освещения. К примеру, в 2014 году в городе Дэвис, Северная Калифорния был принят план по замене 2600 шт. уличных 90 Вт натриевых светильников светодиодными. Предварительно были испытаны две модели светильника: со световым потоком 2115 лм (Тцв=4000 К) и с потоком 2326 лм (Тцв=5700 К). По результатам испытаний было решено выбрать вариант с Тцв 4000 К. Через пять месяцев после установки приборов в городской совет начали поступать отзывы местных жителей. В большинстве своём, они были негативными: люди сообщали что «свет слишком яркий», «слишком резкий» и «слишком блёский». Уже установленные светильники пришлось заменить на аналогичные, но с более тёплой цветовой температурой 2700 К.

Рисунок 8. Светодиодное освещение на улицах Бостона. (Фото: Боб О`Коннор).

Аналогичные проблемы возникли и у жителей Нью-Йорка, Сиэтла, Филадельфии, Хьюстона. Свет белых светодиодов визуально совсем не похож на свет уже ставших привычными натриевых ламп. Раздражающей «блёскости» холодно-белых светодиодовесть научное объяснение: дело в том, что глаз человека фокусирует лучи с различной длинойволны в различных фокальных плоскостях - на сетчатке, либо перед ней, либо за ней.

Рисунок 9. Различия в фокусировке света разных цветов.

Синий свет, как самый коротковолновый, фокусируется перед сетчаткой, а на самой сетчатке вместо точки (исходного объекта) получается пятно (размытое, нерезкое изображение). Большая степень размытости изображения означает снижение контрастности и четкости, снижение остроты зрения. А вот если убрать синий свет, а оставить только жёлто-зелёную и красную часть излучения, то картинка для глаза станет намного более чёткой, и разглядывать отдельные объекты будет легче. Например, снайперы и спортсмены для того, чтобы чётко видеть окружающие объекты, а значит быстрее и лучше ориентироваться в обстановке,используют очки с покрытиями, отфильтровывающими синий свет.

Рисунок 10. Работа фильтра, повышающего контрастность. Слева – через очки с фильтрующим покрытием, справа – без очков.

Ещё один аспект проблемы касается не людей, но представителей фауны: рассеянный в ночном небе синий свет создаёт избыточную яркость, что влияет на некоторые виды ночных животных и насекомых. В нескольких штатах США, в частности во Флориде пришлось законодательно утвердить перечень типов источников света, допустимых к использованию на прибрежных территориях. Морские черепахи, дезориентированные городским освещением, вместо того, чтобы ползти к морю (синий отражённый свет которого и должен их привлекать), направляются в сторону автомобильных дорог. Поэтому на побережьях рекомендовано использовать натриевые лампы либо янтарные светодиоды.

Что предпринимается в мире сейчас для решения проблемы синего света?

Обобщив накопленный опыт применения светодиодных источников света, в июне 2016 года Американская Медицинская Ассоциация (АМА) выпустила Руководство по повышению безопасности уличного освещения. Рекомендации, приведённые в нём, призваны помочь в выборе наиболее безопасных для здоровья людей (и окружающей среды) световых приборов. АМА полагает, что излучение светодиодов с большим содержанием синего света создаёт для водителей условия повышенной блёскости, что дискомфортно для глаз, снижает остроту зрения и может привести к аварийным ситуациям. А в случае использования в освещении дворов и придомовых территорий такие источники света могут быть причиной проблем со сном ночью, избыточной сонливости днём, как следствие - сниженной активности и даже ожирения.
Чтобы минимизировать негативные эффекты, АМА рекомендует:
использовать для освещения населённых пунктов светодиодные светильники с наименее возможным содержанием синего света (с Тцв не выше 3000К);
диммировать источники света в часы сниженной загрузки улиц;
использовать ограничители и защитные решётки, чтобы уменьшить количество искусственного света, попадающего в окружающую среду.
Приняв к сведению этот документ, в дополнение к просьбам горожан (150 обращений за прошедший год), Городской Совет Нью-Йорка постановил использовать светодиодные светильники более «тёплого» цвета, а также в отдельных районах уменьшить мощность световых точек.

Рисунок 11. Светодиодные светильники в Куинсе. (Фото:Сэм Ходжсон)

В Сан-Франциско также сделали выбор в пользу светодиодов с низкой цветовой температурой: в 2017 году 18500 уличных светильников с натриевыми лампами будет заменено на светодиодные модели с тёпло-белой цветовой температурой. На городском сайте можно увидеть подробную карту планируемой модернизации.

Рисунок 12. Онлайн-карта Сан-Франциско. Жёлтая точка – планируется к замене на светодиодный светильник, зелёная – уже заменён.

Производители световых приборов и компонентов не оставляют без отклика проблему синего света. Например, один из крупнейших производителей светодиодов компания Cree запустила в производство тёпло-белые светодиоды (Тцв=3000К) с таким же световым потоком, как и у холодно-белых светодиодов (Тцв=4000К). Технология состоит в добавлении к стандартному люминофорному холодно-белому светодиоду красного светодиода с высокой световой отдачей. Таким образом, в одном источнике света сочетаются комфортная для человека цветовая температура (как у натриевых ламп) с высокой световой отдачей и большим сроком службы. При этом количество синего света снижено с 30% (светодиоды 4000К) до 20% (3000К).
В ответ на пресс-релиз АМА, Департамент Энергетики США выпустил ответное послание , в котором напомнил, что проблема синего света касается не только светодиодов, но и других источников света. И не только их. Помимо воздействия от осветительных приборов человек испытывает влияние синего света и от многочисленной электроники. Экран монитора, телевизор, дисплей смартфона, электронная книга с подсветкой, панель управления автомагнитолой, индикаторные светодиоды бытовой техники - всё это синий свет. А что касается светодиодов, то эта технология благодаря своей гибкости и многовариантности как никакая другая позволяет добиться наилучших результатов в городском освещении, минимизировав негативные стороны. Светодиоды отлично диммируются, их световой поток регулируется от 0 до 100%. Может быть получено практически любое светораспределение, благодаря широкому разнообразию линз и отражателей. Комбинирование светоизлучающих кристаллов разных цветов с различными же люминофорами позволяет достигнуть нужного спектрального состава.
Несмотря на отдельные негативные моменты, люди в большинстве довольны светодиодным освещением и поддерживают модернизацию в этой области, ведь белые светодиоды продолжают оставаться самым энергоэффективным источником света и на сегодняшний день уже помогли сохранить немалые деньги. Проведя замену 150 тыс. городских светильников на светодиодные, Лос-Анджелес экономит в год 8 млн. долларов. Аналогичные меры в Нью-Йорке по замене 250 тыс. светильников сохранили городскому бюджету 6 млн. долларов по расходу электроэнергии и ещё 8 млн. долларов с обслуживания световых точек.

Рисунок 13. Замена натриевых ламп светодиодами. Лос-Анджелес, Хувер-стрит.

А что происходит в России?

На данный момент в Москве самая крупная система наружного освещения в мире. Это более 570 тысяч приборов, около 370 тысяч опор наружного освещения. Количество световых точек продолжает расти: только в 2012-2013 гг. в столице осветили порядка 14 тыс. дворов. Столичное правительство выделило в 2012–2016 гг. более 64 млрд руб. (в том числе более 15 млрд руб. – в 2016 г.) на подпрограмму «Развитие единой светоцветовой среды» городской коммунальной программы.
Летом 2016 года на Московском урбанистическом форуме руководитель Департамента топливно-энергетического хозяйства города Москвы Павел Ливинский рассказал о недавно принятом новом стандарте благоустройства.

Рисунок 14. Дискуссия «Функции света. Как освещение может преобразить жизнь города?» в рамках Московского урбанистического форума.

Стандарт будет применяться на улицах, во дворах и общественных пространствах Москвы. Он увязывает разнообразные варианты городских осветительных установок в единую концепцию, а так же в нём прописаны технические характеристики световых приборов, обеспечивающие максимальные энергоэффективность и качество освещения. В этом документе среди основных рекомендаций по источникам света указаны:
использование светодиодных и металлогалогенных ламп;
цветовая температура освещения – 2700-2800 градусов по Кельвину (К);
индекс цветопередачи Ra 80 и более. На пешеходных улицах и в зонах уличного фронта и общественного обслуживания индекс цветопередачи R9 (насыщенный красный) должен составлять >70;
класс бликования световых приборов G4 и выше.
Ливинский подчеркнул, что тёпло-белая цветовая гамма выбрана для городского освещения именно из соображений безопасности для зрения.

Заключение.

Синий свет присутствует в излучении многих источников света: солнце, люминесцентные лампы, ртутные лампы, металлогалогенные лампы, светодиоды. Чем выше цветовая температура - тем больше синего в спектре.

Результаты многочисленных исследований о вреде синего света на данный момент можно свести к следующему:

1. Неправильное использование источников света, имеющих в спектре синюю составляющую, людьми из групп риска по зрению теоретически может привести к ухудшению состояния сетчатки: нельзя смотреть прямо на источник света в течение длительного времени, стоит позаботиться о том, чтобы свет «не бил в глаза».

2. Вред для глаз здорового человека от регулярного пребывания в местах с искусственным освещением в нормальных условиях маловероятен.

3. Независимо от вида источников света, регулярное пребывание ночью на территории с искусственным освещением в течение длительного времени (например, работа в ночную смену либо вождение автотранспорта в тёмное время суток) может быть связано с нарушениями сна, пищеварения и психологическими проблемами.

Чтобы свести к минимуму влияние особенностей синего света, при проектировании установок наружного освещения следует: выбирать источники света тёпло-белого оттенка (с цветовой температурой от 2700 до 3000 К); выбирать светильники с наименьшей блёскостью; располагать их таким образом, чтобы максимальный процент светового потока попадал на освещаемую поверхность, а не в окружающее пространство.

При соблюдении этих условий будет обеспечен необходимый уровень освещённости с максимальным комфортом для зрения человека.

Технический консультант ООО «БЛ Трейд», Елена Ошуркова

Список литературы:

1. Artificial Lighting and the Blue Light Hazard, by Dan Roberts, Founding Director Macular Degeneration Support. Originally published on MDSupport, updated October 3, 2011.
2. Восприятие света как стимула незрительных реакций человека, Г.К. Брейнард, И. Провенсио, Светотехника№1, 2008.
3. Опасность синего света. HoyaVisionCare, Нидерланды. Вестник оптометрии №4, 2016.
4. Оценка влияния синего света на сон и бодрствование пожилых людей, Д. Скен, Университет Суррея, Великобритания, Светотехника №4, 2009.
5. Светотехника завтра: что самое «жгучее»? В. Ван Боммель, Нидерланды, Светотехника №3, 2010.
6. Влияние новых светотехнических приборов на здоровье и безопасность людей, Д.Х. Слайни, Светотехника№3, 2010.
7. Потенциальная опасность освещения светодиодами для глаз детей и подростков, П.П. Зак, М.А. Островский, Светотехника №3, 2012.
8. Спектры излучения светодиодов и спектр для подавления секреции мелатонина, Бижак Г., Кобав М.Б., Светотехника№3, 2012.
9. Retinal damage induced by commercial Light Emitting Diodes (LED), ImeneJaadane, Pierre Boulenguez, et al.
10. Davis, CA LED street retrofit, volt.org
11. LED Streetlights Are Giving Neighborhoods the Blues, Jeff Hecht,22 sent. 2016, spectrum.ieee.org
12. New York’s LED Streetlights: A Crime Deterrent to Some, a Nuisance to Others, Matt A.V. Chaban, July 11, 2016, nytimes.com
13. Doctors issue warning about LED streetlights, Richard G. Stevens, June 21, 2016 edition.cnn.com
23. Архитектурная подсветка помогает продавать недвижимость в Москве, Марина Дыкина, 19 сентября 2016,