Влияние источников света на зрение человека

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 заболеваний глаз. 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.

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, для работы за компьютером — 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.

Информация, которую обрабатывает мозг, поступает к нему через глаза. Но итоговое влияние света на организм не ограничивается органами зрения, так через них излучаемый спектр в той или иной степени воздействует на все процессы, происходящие в организме человека. Поэтому важно выбирать безопасные и комфортные источники освещения для дома, мест отдыха и рабочих помещений.

Сложности с выбором светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете оценить:
«Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?», «Сколько будет наматывать счетчик?».

Общее влияние света на работу организма человека

Органы зрения

Включенные искусственные лампы оказывают прямое воздействие на сетчатку. Эти приборы вызывают у человека усталость, приводят к переутомлению и головным болям в том случае, если не сбалансировано соотношение яркостей или имеет место слепящее действие.

Общее состояние здоровья

От выбора освещения будет зависеть общее самочувствие и здоровье, сон, иммунитет, работа внутренних органов, нервной и дыхательной систем.

Трудоспособность

Интенсивность, температура и тип осветительных приборов в офисах и производственных помещениях оказывают влияние на человека, выполняющего профессиональные обязанности. От этих параметров зависит то, как быстро рабочие будут утомляться, насколько лучше концентрироваться и как часто делать ошибки.

Какой свет лучше – естественный или искусственный

Сравнительная оценка естественного и искусственного света, полученная в ходе исследований, показывает явное преимущество первого. Причина кроется в спектральном составе излучения и динамичности естественного света, которая влияет на циркадные ритмы. Но полагаться только на естественное освещение невозможно – человеку нужен свет на 4-8 часов дольше, чем длится световой день, плюс около 20 % рабочих в промышленно развитых регионах трудятся посменно, в том числе в ночные часы.

Оптимальный уровень яркости освещенности для человека в среднем составляет 1000-1500 лк. Если дневной свет не способен обеспечить эти показатели, необходимо дополнить его искусственным. Он может быть общим или локальным, рассчитанным на определенную зону работы или отдыха.

Вред от некачественного освещения

Первыми страдают от некорректно организованного освещения органы зрения человека. Прямое попадание лучей света на сетчатку не является желательным, но представляет опасность только при длительном (в течение нескольких часов) прямом воздействии и избытке доли синего цвета, который приводит к фотохимическим изменениям. Лучше выбирать лампы с рассеивателем – он снижает риск повреждения сетчатки.

Ожоги, полученные в результате случайного касания человека к источнику светового излучения – еще один повод расстаться с традиционными лампами накаливания. После 10 минут работы температура на поверхности колбы повышается до 110-120 °С, у люминесцентных ламп этот показатель в два раза ниже. В этом отношении безопасны светодиодные лампы. Они выделяют небольшое количество тепла, но уже не могут обжечь человека при случайном касании, так как почти вся тепловая энергия поглощается радиаторами, которые служат для отвода тепла от платы с LED-элементами.

Люминесцентные лампы небезопасны при нарушении их целостности – они выделяют пары ртути, которые имеют выраженное негативное воздействие: вызывают тошноту, головокружение, угнетают функцию почек, нервной и дыхательной систем. Разбить LED-лампы сложнее благодаря наличию в них рассеивателя из прочных материалов – матированного поликарбоната, прозрачного или полупрозрачного пластика. Такие приборы легко переносят падение с высоты 1-2 метров. Даже если светодиодная лампа разобьется, ее содержимое не будет представлять угрозы для здоровья человека.

Вред организму наносят мигания, характерные для всех ламп. Они незаметны органам зрения, но не ускользают от мозга. Мерцание вызывает усталость, головную боль, расстройство нервной системы. Негативное влияние объясняется изменение ритмической активности нервных элементов мозга, который вынужден перестраиваться под воздействие световых пульсаций. У лампы накаливания коэффициент пульсации достигает 15-18 %, а у светодиодных светильников, оснащенных драйверами, не превышает 4 %.

Искусственный свет «холодных» оттенков – с длиной волны 440-500 нм и температурой более 3500 Кельвинов – угнетает у человека выработку мелатонина, что приводит к ухудшению сна и снижению иммунитета. Однако такое его влияние на организм в рабочих условиях оправдано с экономической точки зрения.

Как организовать правильное освещение

Чтобы организовать правильное освещение дома, в офисе или в производственных помещениях придерживаются нескольких принципов, которые частично нейтрализуют вред искусственного освещения для здоровья человека.

Равномерное рассеивание

Видимые глазу человека перепады интенсивности света приводят к ухудшению адаптации и снижают видимость, что провоцирует потенциально опасные ситуации, вызванные ошибочной оценкой окружающей обстановки. Это важно для организации работы в ночные смены, когда на 20 % увеличивается количество несчастных случаев и на 10-20 % снижается базовая работоспособность.

Комфортная яркость

По санитарным нормам освещенность рабочих кабинетов и помещений учебных заведений составляет 300 лк, детской комнаты ребенка до 7 лет – 200 лк, гостиной и кухни – 150 лк, спальни – 100 лк, санузла, коридора и подсобных помещений – 50 лк.

Оптимальная мощность

На 1 м2 комнаты приходится от 10 до 20 Вт (от приглушенного до яркого) в эквиваленте мощности лампы накаливания. Для среднего по яркости света (14 Вт на 1 м2) в комнате площадью 12 м2 понадобятся осветительные элементы суммарной мощностью 15х12=168 Вт. В случае со светодиодными лампами это значение делят на 7 (усредненный коэффициент) и получают рекомендуемую мощность, равную 24 Вт.

Осветительные приборы с драйверами

Они способны уменьшить видимое мерцание лампы и то, которое воспринимается на уровне мозга человека. Драйвер – электротехническое устройство внутри LED-лампы, которое преобразовывает переменный ток в постоянный. Драйвер выпрямляет, сглаживает и стабилизирует напряжение, используемое для питания светодиодов.

Тепловая температура

Определяет комфортность и безопасность человека, находящегося в сфере действия искусственного света. Чем выше тепловая температура, выраженная в Кельвинах (К), тем белый будет визуально холоднее. Для дома это 2700-3000 К или «теплый белый свет», приятный для глаз. Для рабочего кабинета и производственных помещений рекомендуемое значение тепловой температуры составляет 3500-4000 К. В таких условиях человек чувствует себя бодрее, растет производительность его труда за счет снижения интенсивности выработки мелатонина.

Оптимальный выбор для дома, лечебных и учебных заведений, административных учреждений, офисов и производственных помещений – LED-лампы. Они безопасны (не содержат хрупких и токсичных компонентов), с энергопотреблением в 2 и 7 раз ниже, чем у люминесцентных и традиционных ламп накаливания соответственно, и увеличенным в 5-50 раз сроком службы. Выбирая LED-лампу, оцените прочность и точность изготовления пластикового корпуса, колбы и алюминиевой пластины, фиксацию цоколя, тип используемого драйвера.

Для того, чтобы узнать больше о преимуществах светодиодного освещения, рекомендуем Вам прочитать статью: «Светодиодное освещение от А до Я».

Когда есть вред при искусственном освещении: анализируем факты

Мы все живем в мире, где с заходом солнца жизнь не прекращается, а для некоторых только начинается. Те времена, когда люди засыпали с наступлением сумерек ушли в прошлое с изобретением электричества и лампочки. Поэтому сегодня искусственное освещение, которое призвано давать свет в ночное время, является неотъемлемой частью жизни современного человека.

Но многие задаются вопросом, безопасно ли искусственное освещение для человеческих глаз или оно наносит вред здоровью? И если вред все-таки есть, то нужно знать, как от него можно избавиться или хотя бы минимизировать. Разобраться в этом вопросе поможет сегодняшняя статья.

Что мы знаем о свете

Свет для человека является самым важным аспектом жизни, так как через зрительную систему человек воспринимает до 80% информации. Самым оптимальным освещениям для нас считается естественный тип освещения.

Обратите внимание! Под естественным освещением понимается свет утреннего, дневного или вечернего солнца. Сюда же относится свет пасмурного дня.

Естественный свет в помещении

Ношение солнцезащитных очков

Именно при естественном освещении наша цивилизация развивалась большую часть своего существования. Но, несмотря на то, что свет солнца — идеальный вариант для глаз, здесь имеются некоторые ограничения, которые должен знать и применять на практике любой человек. К таким нюансам относятся:

• нельзя днем смотреть на солнце без специальных солнцезащитных очков;
• нельзя длительное время находиться при естественном освещении в помещениях, у которых имеются большие отражающие поверхности. В этой ситуации, без специальных защитных очков, возможно кратковременное ослепление человека.

Если не выполнять эти требования, то даже естественный тип освещения может нанести вред вашим глазам. Помните, что по факту только рассеянный дневной свет будет адекватно восприниматься вашими глазами и от него будет польза, а не вред.

Искусственный аналог

В нашей жизни мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда естественного типа освещения недостаточно и нам приходиться использовать искусственную подсветку. Это свет формируется с помощью разнообразных осветительных приборов и источников света светодиодного, люминесцентного, галогенного и т.д. типа. Причем светильники позволяют путем регулирования и нужных лампочек подобрать оптимальный уровень освещения для любого типа помещения, в зависимости от его предназначения.
Потребность в дополнительной подсветке возникает не только ночью, но и днем (в некоторых ситуациях). Время искусственного освещения наступает в:

• пасмурный или дождливый день;
• в результате сумерек;
• весной и осень уровень естественного освещения, в связи с вращением планеты вокруг солнца, будет изменяться. В результате этого естественного освещения уже будет недостаточно для того чтобы наши глаза не уставали.

В таких ситуациях широко применяется комбинированный тип подсветки, кода естественный свет дополняется с помощью искусственного освещения. А вот ночью и вечером нам остается использовать только осветительные приборы.
В результате такой необходимости может возникнуть определенный вред, связанный с тем, что далеко не каждый источник света будет давать оптимальный уровень светового потока.
Поскольку для наших глаз лучше солнечного света ничего нет, то для того чтобы минимизировать вред от искусственного типа подсветки, производители ламп стремятся придать им максимальной схожести с естественным освещением.

Негативные явления

Из-за огромной роли света в нашей жизни хотя бы минимальные отклонения в уровне освещенности при создании искусственного типа освещения могут привести к негативным последствиям. Если подсветка с помощью осветительных приборов выстроена некорректно, вы можете нанести следующий вред своему организму:

• создать для работы неблагоприятные условия, что может привести к снижению внимания и, как следствие, травме;
• повышается раздражимость;
• снижается работоспособность;
• при плохом освещении невозможно хорошо отдохнуть;
• может ухудшиться общее состояние здоровья;
• могут начаться проблемы со сном. В данной ситуации обычно проявляется бессонница, начинают сниться кошмары, люди после сна остаются усталыми и не отдохнувшими;
• развивается нервозность, которая может перерасти в нарушения деятельности нервной системы.

На наибольший вред неправильное освещение наносит глазам. В результате:

Реакция глаза на свет

• появляется слезоточивость глаз;
• подает острота зрения;
• возможно покраснение глаз. В редких ситуациях может произойти даже небольшое кровоизлияние;
• невозможность рассмотреть мелкие детали;
• появляется эффект «мельтешения и песка».

Если ничего не изменить, что человеку в скором времени понадобится помощь окулиста и очки. Как видим, искусственная подсветка может быть вредной для глаз, но только в той ситуации, когда не соблюдаются нормы ее организации.

Параметры света

В связи с тем, что искусственный тип освещения может негативным образом влиять как на зрительную систему, так и на общее самочувствие человека, были разработаны специальные нормы по уровню освещенности.

Обратите внимание! Соблюдая нормы и рекомендации касательно искусственного типа подсветки различных помещений, можно полностью убрать риск нанесения вреда или максимально его минимизировать.

Все нормы касательно уровня освещенности, необходимого для формирования оптимального уровня искусственного света, прописаны в СНиП.

Таблица уровня освещений помещений

Определение нормы освещения, оптимального для наших глаз, происходит с учетом целого ряда параметров:

• габариты помещения, а также его предназначение;

Обратите внимание! Для детской комнаты, кухни и рабочего кабинета уровень освещенности должен быть больше, чем в других домашних помещениях.

• высота потолка;
• оформление стен. Необходимо помнить, что такие поверхности, как стены, потолок и пол могут обладать определенным уровнем светоотражения. При наличии светлой отделки светоотражающая способность поверхностей возрастает, а при темных тонах — уменьшается;
• количество светильников, которые будут размещены в комнате. Здесь нужно учитывать не только их число, но и прозрачность плафонов;
• количество и тип источников света.

Все необходимые расчеты можно провести как самостоятельно, так и воспользоваться помощью программ. Во втором случае вы не только сэкономите время, но и получите более достоверные расчеты, так как при самостоятельном расчете можно допустить ошибки.
Если все было рассчитано правильно, то создать в любом помещении (жилом или нежилом) необходимый уровень освещенности можно достаточно легко. При этом искусственный свет не будет вредить вашим глазам.

Источники света

Важным этапом в создании искусственного типа освещения является выбор источника света. Современный рынок осветительных приборов располагает следующим разнообразием источников света:

• лампа накаливая. Данный источник света является самым первым и на сегодняшний день уже морально устарел. Несмотря на наличие большого количества недостатков, такие лампочки создают нормальный для глаз световой поток. Но они часто перегорают и бьются, что может нанести вред здоровью путем механических повреждений;

Обратите внимание! По тому, какой свет создают лампы накаливания, они считаются наиболее оптимальными для глаз, не оказывая на зрительную систему негативного влияния.

• галогеновые лампы. Это следующий тип ламп, который по своему внешнему виду очень напоминает предыдущий источник света. Использование данного типа ламп может нанести значительный вред здоровью человека из-за того, что внутри стеклянной колбы находится газ. Зачастую в его роли используются пары ртути, которые очень токсичны для человеческого организма;
• люминесцентные лампы. Такие источники света являются более лучшими, так как у них нет минусов, присущих вышеперечисленным лампочкам. Но здесь есть другой нюанс — в процессе работы источник света может начать мерцать. Этот эффект плох для глаз и может стать причиной того, что они начнут слезиться;

• светодиодные лампочки. Источники света светодиодного типа на сегодняшний день считаются самым лучшими. Это связано с тем, что для светодиодного освещения не характерны все те минусы, которые имеются у других источников света. Такие лампочки полностью экологичны и не мерцают. При этом они экономичны в плане потребления электроэнергии.

Какой бы вариант источника света вы не использовали для освещения своего дома, всегда можно подобрать такую модель, которая будет создавать световой поток, максимально приближенный к естественному свету.

Цветовая температура

Еще одним важным критерием выбора источника свет для искусственного типа освещения является цветовая температура. Она представляет собой характеристику хода интенсивности излучения, испускаемого лампочкой.

Данный параметр бывает трех вариантов:

В нормах, прописанных в СНиП, нет указания на то. какой вариант цветовой температуры считается более оптимальным для наших глаз. Здесь все зависит от чисто субъективных ощущений человека, на какой свет ему более приятно смотреть — теплый или холодный.

Обратите внимание! Многие специалисты отдают предпочтение белому свету, так как, по их мнению, он наиболее приближен к естественному освещению. Но другие в свете солнца видят желтый цвет и склоняются к этому варианту, как наиболее оптимальному.

Главное здесь, чтобы световой поток был правильной интенсивности, дабы не вызвать напряжения глаз.

Интенсивность освещения

Самой комфортной для глаз является умеренная интенсивность освещения. Отклонения от «золотой середины» в любую из сторон может нанести вред зрительной системе людей, находящихся в помещении с таким типом подсветки. Например, при тусклом свете человек может начать испытывать апатию и его будет клонить в сон. А вот при сильно ярком свете глаза очень быстро начнут уставать и слезиться.

При этом самое большое пагубное влияние будут оказывать блики и мерцания, которые могут появиться в результате неправильной работы источника света или при наличии в помещении глянцевых поверхностей.

Особенности выбора

При создании искусственного освещения необходимо учитывать следующие параметры:

• какой предполагается тип подсветки — основной, комбинированный, дополнительный, декоративный, рабочий, акцентирующий и т.д.;
• какой световой поток необходим: рассеянный или направленный. Первый вариант подходит для общей подсветки всего помещения, а вот второй — для освещения локальной области.

Если вы хотите комфортно себя чувствовать, то в обязательном порядке следует учитывать вышеприведенные критерии выбора, чтобы правильно подобрать освещение для каждой отдельной комнаты.
При этом следует помнить, что при создании рабочего типа подсветки одним лишь светильником и лампой не удастся избежать утомления глаз. Поэтому здесь необходимо соблюдать правила работы (например, с компьютером) и делать каждый час небольшие перерывы.

Заключение

Любой вариант искусственного освещения, при его неправильном оформлении, может нанести вред здоровью человека (особенно зрительной системе). Но если придерживаться всех рекомендаций и норм, а также подобрав правильно источник света, вы сможете минимизировать или полностью исключить негативное влияние искусственного света на свой организм.

Влияние светодиодного освещения на зрение

В статье рассмотрены условия формирования избыточной дозы синего света при светодиодном освещении. Показано, что оценки светобиологической безопасности, проводимые по ГОСТ Р МЭК 62471-2013, нуждаются в уточнении с учетом изменения диаметров зрачка глаза при светодиодном освещении и пространственного распределения светопоглощающего синий свет (460 нм) пигмента в желтом пятне сетчатки глаза. Приведены методические принципы расчета избыточной дозы синего света в спектре светодиодного освещения относительно солнечного света. Указано, что сегодня в США и Японии изменяется концепция светодиодного освещения и создаются светодиоды белого света, минимизирующие риски нарушения здоровья человека. В частности, в США эта концепция распространяется не только на общее освещение, но и на мониторы компьютеров и автомобильные фары.

В настоящее время все шире директивно внедряется светодиодное освещение в школы, детские сады и медицинские учреждения. Для оценки светобиологической безопасности светодиодных светильников используется ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность». Он подготовлен Государственным унитарным предприятием Республики Мордовия «Научно-исследовательский институт источников света имени А.Н. Лодыгина» (ГУП Республики Мордовия НИИИС им. А.Н.Лодыгина«) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта МЭК 62471:2006 «Светобиологическая безопасность ламп и ламповых систем» (IEC 62471:2006 «Photobiological safety of lamps and lamp systems») и является идентичным ему (см. п.4. ГОСТ Р МЭК 62471-2013).

Такой трансфер внедрения стандарта говорит о том, что в России нет собственной профессиональной школы по светобиологической безопасности. Оценка фотобиологической безопасности является крайне актуальной для обеспечения безопасности детей (поколения) снижения угроз национальной безопасности.

Сравнительный анализ солнечного и искусственного освещения

В основе оценки светобиологической безопасности источника света лежит теория рисков и методология количественной оценки предельных норм воздействия опасного синего света на сетчатку глаза. Предельные значения показателей светобиологической безопасности рассчитываются для установленного предела облучения диаметра зрачка 3 мм (площадь зрачка 7 мм2). Для этих значений диаметра зрачка глаза определены значения функции B(λ) — взвешенная спектральная функция опасности от синего света, максимум которой приходится на спектральный диапазон излучения 435-440 нм.
Теория рисков негативного влияния света и методология расчетов фотобиологической безопасности была разработана на базе основополагающих статей основателя фотобиологической безопасности искусственных источников света доктора Дэвида Слини (David H. Sliney).

Дэвид Слини (David H. Sliney) в течение многих лет был руководителем отдела Центра по укреплению здоровья и профилактической медицины армии США и возглавлял проекты по фотобиологической безопасности. В 2007 году он закончил службу и вышел на пенсию. Его научные интересы сосредоточены на предметах, связанных с УФ-воздействием на глаза, взаимодействий лазерного излучения и тканей, лазерных опасностей и применения лазеров в медицине и хирургии. Дэвид Слини служил в качестве члена, консультанта и председателя многочисленных комиссий и учреждений, которые разрабатывали стандарты безопасности для защиты от неионизирующих излучений, в частности от лазеров и других высокоинтенсивных источников оптического излучения (ANSI, ISO, ACGIH, IEC, ВОЗ, НКРЗ, и ICNIRP). Он, в соавторстве издал Справочник «Безопасность с лазерами и другими оптическими источниками», Нью-Йорк, 1980. В 2008-2009 годах доктор Дэвид Слини служил президентом Американского общества по фотобиологии.

Разработанные Дэвидом Слини основополагающие принципы лежат в основе современной методологии фотобиологической безопасности искусственных источников света. Этот методологический паттерн автоматически перенесен и на светодиодные источники света. На нем воспитана большая плеяда последователей и учеников, которые продолжают распространять эту методологию на светодиодное освещение. В своих трудах они пытаются через классификацию рисков обосновывать и продвигать светодиодное освещение.
Их работы поддерживают Philips-Lumileds, Osram, Cree, Nichia и другие производители светодиодного освещения. В настоящее время в сферу интенсивных исследований и анализа возможностей (и ограничений) в области светодиодного освещения вовлечены:

• государственные учреждения, такие как Минэнерго США, Минэнерго РФ;

• общественные организации типа Illuminating Engineering Society of North America (IESNA), Alliance for Solid-State Illumination and Technologies (ASSIST), International Dark-Sky Assosiation (IDA) и НП ПСС РФ;

• крупнейшие фирмы-производители Philips-Lumileds, Osram, Cree, Nichia и
российские производители «Оптоган», «Светлана Оптоэлектроника»;

• а также ряд НИИ, университетов, лабораторий: Lighting Research Center at Rensselaer Polytechnic Institute (LRC RPI), National Institute of Standards and Technology (NIST), American National Standard Institute (ANSI), а также НИИИС им. А.Н.Лодыгина«, ВНИСИ им. С.И. Вавилова.

С точки зрения определения избыточной дозы синего света представляет интерес работа «Оптическая безопасность светодиодного освещения» (CELMA‐ELC LED WG(SM)011_ELC CELMA position paper optical safety LED lighting_Final_July2011). В этом европейском отчете в соответствии с требованием стандарта EN 62471 проведено сравнение спектров солнечного света со светом искусственных источников света (лампой накаливания, люминесцентными и светодиодными лампами). Через призму современной парадигмы гигиенической оценки рассмотрим представленные в этом европейском отчете данные с целью определения избыточной доли синего света в спектре светодиодного источника белого света. На рис. 1 представлен спектральный паттерн светодиода белого света, который состоит из кристалла, излучающего синий свет, и желтого люминофора, которым он покрыт для получения белого света.

Рис. 1. Спектр света белого светодиода.

На рис. 1. также указаны реперные точки, на которые должен обращать внимание гигиенист при анализе спектра света от любого источника. С этой точки зрения рассмотрим спектры солнечного света (рис. 2).

Рис.2. Спектр солнечного света в зависимости от времени суток.

Из рисунка видно, что в интервале цветовой температуры от 4000 К до 6500 К соблюдаются условия «меланопсинового креста». На энергетическом спектре света амплитуда (А) на 480 нм должна быть всегда больше, чем амплитуда на 460 нм и 450 нм.

При этом доза синего света 460 нм в спектре солнечного света с цветовой температурой 6500 К на 40% больше, чем у солнечного света с цветовой температурой 4000 К.

Эффект «меланопсинового креста» наглядно виден из сравнения спектров ламп накаливания и светодиодной лампы с цветовой температурой 3000 К (рис.3).

Рис. 3. Эффект «меланопсинового креста»

Избыточная доля синего света в спектре светодиодного спектра по отношению к доле синего света в спектре лампы накаливания превышает более 55%.

Учитывая выше сказанное, сравним солнечный свет при Тк = 6500 К (6500 К-предельная цветовая температура для сетчатки глаз по Дэвиду Слини, а по санитарным нормам менее 6000 К) со спектром лампы накаливания Тк =2700 К и спектром светодиодной лампы с Тк =4200 К при уровне освещенности 500 люкс. (рис. 4).

Рис. 4. Сравнение спектров солнечного спектра, лампы накаливания и светодиодных ламп.

Из рисунка видно следующее:

— светодиодная лампа (Тк = 4200 К) имеет выброс на 460 нм больше, чем у солнечного света (6500 К);

— в спектре света светодиодной лампы (Тк = 4200 К) провал на 480нм на порядок (в 10 раз) больше, чем в спектре солнечного света (6500 К);
— в спектре света светодиодной лампы (Тк = 4200 К) провал на 480 нм в разы больше, чем в спектре света лампы накаливания (Тк = 2700 К).

Известно, что при светодиодном освещении диаметр зрачка глаза превышает предельные значения — 3 мм (площадь 7 мм2) по ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность».

Из данных, приведенных на рис.2, видно, что доза синего света 460 нм в спектре солнечного света для цветовой температуры 4000 К намного меньше, чем доза синего света 460 нм в спектре солнечного света при цветовой температуре 6500 К.

Из этого следует, что дозы синего света 460 нм в спектре светодиодного освещения с цветовой температурой 4200 К будет значительно (на 40%) превышать дозу синего света 460 нм в спектре солнечного света с цветовой температурой 4000 К при одинаковом уровне освещенности.

Эта разница между дозами и составляет избыточную дозу синего света при светодиодном освещении относительно солнечного света с той же цветовой температурой и заданным уровнем освещенности. Но эта доза должна быть дополнена дозой синего света от эффекта неадекватности управления зрачком в условиях светодиодного освещения с учетом неравномерности распределения пигментов, поглощающих синий свет 460 нм, по объему и площади. Именно избыточная доза синего света приводит к ускорению деградационных процессов, которые увеличивают риски раннего ухудшения зрения по сравнению с солнечным светом при прочих равных условиях (заданного уровня освещенности, цветовой температурой и эффективной работы желтого пятна сетчатки и т.п.)

Физиологические особенности строения глаза, влияющие на безопасное восприятие света

Схема защиты сетчатки глаза сформировалась в условиях солнечного света. При спектре солнечного света происходит адекватное управление диаметром зрачка глаза на закрытие, что приводит к уменьшению дозы солнечного света, попадающего на клетки сетчатки. Диаметр зрачка у взрослого человека изменяется от 1,5 до 8 мм, что обеспечивает изменение интенсивности падающего на сетчатку света примерно в 30 раз.
Уменьшение диаметра зрачка глаза приводит к уменьшению площади световой проекции изображения, которая не превышает площадь «желтого пятна» в центре сетчатки. Защита клеток сетчатки от синего света осуществляется пигментом желтого пятна (с максимум поглощения 460 нм) и формирование которого имеет свою эволюционную историю.

У новорожденных область желтого пятна светло-желтого цвета с нечеткими контурами.

С трех месячного возраста появляется макулярный рефлекс и уменьшается интенсивность желтого цвета.
К одному году определяется фовеолярный рефлекс, центр становится более темным.

К трех — пятилетнему возрасту желтоватый тон макулярной области почти сливается с розовым или красным тоном центральной зоны сетчатки.

Область желтого пятна у детей 7-10 лет и старше, как и у взрослых, определяется по бессосудистой центральной зоне сетчатки и световым рефлексам. Понятие «желтое пятно» возникло в результате макроскопического исследования трупных глаз. На плоскостных препаратах сетчатки видно небольшое пятно желтого цвета. Долгое время химический состав пигмента, окрашивающего эту зону сетчатки, был неизвестен.

В настоящее время выделены два пигмента — лютеин и изомер лютеина зеаксантин, которые называют пигментом желтого пятна, или макулярным пигментом. Уровень лютеина выше в местах большей концентрации палочек, уровень зеаксантина — в местах большей концентрации колбочек. Лютеин и зеаксантин относятся к семейству каротиноидов группе натуральных пигментов растительного происхождения. Считается, что лютеин выполняет две важные функции: во-первых, он поглощает вредный для глаз голубой свет; во-вторых, является антиоксидантом, блокирует и удаляет образующиеся под действием света активные формы кислорода. Содержание лютеина и зеаксантина в макуле распределено по площади неравномерно (в центре максимум, а по краям в разы меньше), это значит и защита от синего света (460 нм) минимальна по краям. С возрастом количество пигментов снижается, в организме они не синтезируются, их можно получить только с пищей, поэтому общая эффективность защиты от синего света в центре желтого пятна зависит от качества питания.

Эффект неадекватности управления зрачком

На рис. 5. приведена общая схема сравнения проекций светового пятна галогенной лампы (по спектру близка к солнечному спектру) и светодиодной лампы. При светодиодном свете площадь засветки больше, чем от галогенной лампы.

Рис. 5. Сравнение площади световой засветки сетчатки галогенной и светодиодной лампой.

По разнице выделенных площадей засветки рассчитывается дополнительная доза синего света от эффекта неадекватности управления зрачком в условиях светодиодного освещения с учетом неравномерности распределения пигментов, поглощающих синий свет 460 нм, по объему и площади. Данная качественная оценка избыточной доли синего света в спектре белых светодиодов может стать методической основой для количественных оценок в будущем. Хотя из этого ясно техническое решение о необходимости заполнения провала в области 480 нм до уровня ликвидации эффекта «меланопсинового креста». Такое решение было оформлено в виде авторского свидетельства на изобретение (Светодиодный источник белого света с комбинируемым удаленным фотолюминесцентным конвектором. Патент № 2502917 от 30.12.2011.). Это обеспечивает приоритет России в области создания светодиодных источников белого света с биологически адекватным спектром.

К большому сожалению, эксперты Минпромторга РФ данное направление не приветствуют, что является основанием не финансировать работы в данном направлении, которое касается не только общего освещения (школ, роддомов и т.п.), но и подсветку мониторов и автомобильных фар.

При светодиодном освещении происходит неадекватное управление диаметром зрачка глаза, что создает условия для получения избыточной дозы синего света, которая негативно воздействует на клетки сетчатки (ганглиозные клетки) и ее сосуды. Негативное воздействие избыточной дозы синего света на эти структуры потверждено работами ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и ФАНО.

Выше выявленные эффекты по неадекватному управлению диаметром зрачка глаза рапространяются на люминесцентные и энергосберегающие лампы (рис. 6). При этом имеет место быть повышенная доля УФ-света при 435 нм («Оптическая безопасность светодиодного освещения» CELMA‐ELC LED WG(SM)011_ELC CELMA position paper optical safety LED lighting_Final_July2011)).

Рис.6. Спектры люминесцентных ламп с различными значениями коррелированной цветовой температуры.

В ходе экспериментов и измерений, проведенных в школах США, а также в российских школах (НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН) было установлено, что с уменьшением коррелированной цветовой температуры искусственных источников света увеличивается диаметр зрачка глаза, что создает предпосылки для негативного воздействия синего света на клетки и сосуды сетчатки. С увеличением коррелированной цветовой температуры искусственных источников света уменьшается диаметр зрачка глаза, но не достигает значений диаметра зрачка при солнечном свете.

Избыточная доза УФ-синего света приводит к ускорению деградационных процессов, которые увеличивают риски раннего ухудшения зрения по сравнению с солнечным светом при прочих равных условиях.
Повышенная доза синего в спектре светодиодного освещения влияет на здоровье человека и функционирование зрительного анализатора, что увеличивает риски инвалидизации по зрению и здоровью в трудоспособном возрасте.

Концепция создания полупроводниковых источников освещения с биологически адекватным светом

В противовес консерватизму экспертов Минпромторга РФ и Инновационного центра «Сколково» культивируемая авторами статьи концепция создания полупроводниковых источников белого света с биологически адекватным светом набирает сторонником по всему миру. Например, в Японии компанией Toshiba Material Co., LTD созданы светодиоды по технологии TRI-R (рис. 7).

Рис.7. Технология TRI-R.

Такая комбинация фиолетовых кристаллов и люминофоров позволяет синтезировать светодиоды со спектрами, близкими к спектру солнечного света с различной цветовой температурой, и устранить вышеуказанные недостатки в спектре светодиода (синий кристалл, покрытый желтым люминофором).

На рис. 8. представлено сравнение спектра солнечного света (TK = 6500 К) со спектрами светодиодов по технологии TRI-R и технологии (синий кристалл, покрытый желтым люминофором).

Рис. 8. Общая картина сравнения спектров света (Источник: http://trir-pj.com/technology/).

Из анализа представленных данных видно, что в спектре белого света светодиодов по технологии TRI-R устранен провал на 480 нм и отсутствует избыточная доза синего.

Итак, проведение исследований по выявлению механизмов воздействия света определенного спектра на здоровье человека является государственной задачей. Игнорирование этих механизмов приводит к много миллиардным издержкам.

В Санитарные Правила записывают нормы из светотехнических нормативных документов, путем перевода европейских стандартов. Эти стандарты формируются специалистами, не всегда являющимися независимыми и проводящими свою национальную техническую политику (национального бизнеса), которая часто не совпадает с национальной технической политикой России.

При светодиодном освещении происходит неадекватное управление диаметром зрачка глаза, что ставит под сомнение корректность фотобиологических оценок по ГОСТ Р МЭК 62471-2013.

Государство не финансирует опережающие исследования по влиянию технологий на здоровье человека, из-за чего врачи-гигиенисты вынуждены адаптировать нормы и требования под технологии, которые продвигается бизнесом по технологиям трансфера.

Технические решения по разработке светодиодов светильников и экранов ПК должны учитывать обеспечение безопасности глаз и здоровья человека, принять меры по исключению эффекта «меланопсинового креста», который имеет место для всех ныне существующих энергосберегающих источников света и подсветки устройств отображения информации.

При светодиодном освещении с белыми светодиодами (синий кристалл и желтый люминофор), которые имеют провал в спектре на 480 нм, идет неадекватное управление диаметром зрачка глаза.

Для родильных домов, детских учреждений и школ должны разрабатываться светильники с биологически адекватным спектром света, учетом особенностей детского зрения и проходить обязательную гигиеническую сертификацию.

Выводы кратко от редакции:

1. Светодиоды очень ярко излучают в синей и ближней УФ области и очень слабо в голубой.

2. Глаз же «измеряет» яркость, чтобы сузить зрачек по уровню не синего, а голубого цвета, который в спектре белого светодиода практически отсутствует, поэтому, глаз «думает», что темно и раскрывает зрачок пошире, что приводит к тому, что на сетчатку попадает в разы больше света (синего и УФ), чем при освещении солнцем и этот свет «выжигает» светочувствительные клетки глаза.

3. При этом избыток синего света в глазу приводит к ухудшению четкости изображения, т.к. на сетчатке формируется картинка с ореолом.

4. Глаз детей примерно на порядок более прозрачен для синего, чем у пожилых, поэтому у детей процесс «выжигания» в разы интенсивнее.

5. И не надо забывать, что светодиоды — это не только освещение, но и сейчас почти все экраны.

Если дать еще один образ, то повреждения глаз от светодиодов сродни слепоте в горах, которая возникает от отражения УФ от снега и опаснее как раз в пасмурную погоду.

Возникает вопрос, что делать тем, кто уже имеет у себя светодиодное освещение, как обычно, из светодиодов непонятного происхождения?
Приходит в голову два варианта:

1. Добавить дополнительную подсветку голубым светом (480нм).
2. Поставить на лампы желтый светофильтр.

Первый вариант нравится больше, т.к. есть в продаже синие (голубые) светодиодные ленты с 475нм излучения. Как только проверить, какая там в реальности длина волны?
Второй вариант «съест» часть света и лампа будет тусклее, и, к тому же, тоже неизвестно, какую часть синего мы уберем.

Влияние избыточного освещения на зрение

Свет — это естественное условие жизни, обеспечивающее восприятие окружающего мира. Чтобы не навредить здоровью, необходимо знать, как влияет на зрение избыточное освещение. Искусственный свет настолько слился с современным образом жизни, что люди его уже просто не замечают. Однако это основной фактор, который влияет на зрительные функции.

Как на зрение влияет освещение?

Люди видят мир с помощью двух видов света — естественного (солнечного) и искусственного. Освещение от солнца предпочтительней, поскольку оказывает благоприятное влияние на человеческий организм и органы зрения. Солнечное излучение делится на две части:

• видимую — ультрафиолетовую;
• невидимую — инфракрасную.

Инфракрасное излучение является тепловым. Ультрафиолетовое — положительно воздействует на человеческий организм и вызывает эритемное действие (загар). Однако если интенсивность лучей высокая, могут появиться ожоги на кожных покровах. При проникновении в глаза интенсивное ультрафиолетовое излучение способно привести к ожогу сетчатки глаза, что способствует ухудшению или потере зрения.

Искусственное

Лучи ультрафиолета образуются и во время работы искусственной осветительной техники. К ним относятся следующие приборы и технические факторы:

• электрическая дуга;
• кварцевые лампы;
• электро- и газовая сварка;
• лазерные установки;
• эритемные лампы.

Чтобы защитить глаза от ультрафиолетовых лучей, необходимо при интенсивном освещении пользоваться защитными очками.

Для искусственной иллюминации применяются люминесцентные лампы и лампы накаливания. На свойства и состояние глаз влияют энергосберегающие осветительные приборы. При их применении осуществляется дополнительная нагрузка на органы зрения, вызывая быструю усталость глазных мышц. При применении энергосберегающей лампы она мерцает, негативно воздействуя на глаза, и приводя к постепенному ухудшению зрения. В результате глаза краснеют, сохнут или, наоборот, слезятся.

Некоторые источники искусственного освещения способствуют возникновению зрительных иллюзий. Немалый вред человеческому зрению могут нанести сильные световые блики, которые возникают из-за глянцевых поверхностей, зеркал и стекол. Из-за бликов отвлекается внимание, напрягается зрение, сложно сфокусироваться на определенном предмете. Поэтому для глаз полезней светлые матовые поверхности, отражающие излучения.

Какое освещение наиболее благоприятное?

Лучшим условием для органов зрения является свет от солнца, но не чересчур яркий, а слегка рассеянный. Однако не всегда его достаточно из-за таких факторов:

• При пребывании в помещении меняется уровень освещенности пространства на протяжении дня, поскольку солнце перемещается относительно местонахождения человека.
• В холодное время года — с поздней осени до середины весны — естественное освещение слишком блеклое.

Вернуться к оглавлению

Какое должно быть?

Поэтому днем солнечные лучи используются для фона, который необходимо дополнять искусственной местной иллюминацией. Лучший вариант — умеренно-интенсивная освещенность, при которой видно все и комфортно глазам. Чтобы достичь оптимального эффекта, комбинируют два вида освещения — общее и местное. Общее должно быть ненавязчивым, рассеянным, местное — намного интенсивней.

Желательно, чтобы местное освещение направлялось и регулировалось. При общем можно заниматься бытовыми вопросами, отдыхать, общаться или выполнять работу, для которой не нужно напрягать зрение. Если для деятельности требуется вовлечение глаз, можно включить местный источник иллюминации и подобрать необходимую интенсивность — для работы за ПК — одна, при чтении — другая.

Интенсивное освещение рекомендуется применять только тогда, когда нужна острота зрения — надо что-то почитать, посчитать, написать и др. В остальных случаях следует отдавать предпочтение рассеянной общей иллюминации с естественным бело-желтоватым оттенком. Днем это солнечные лучи, в темное время суток — потолочная лампа или другой источник. Рабочее и жилое пространства должны освещаться грамотно, в зависимости от вида деятельности. Все эти моменты нужно учитывать как для жилых помещений, так и для организации освещения на рабочих местах.

Плохое и чересчур яркое освещение и глаза

Благодаря солнечному излучению происходит активизация необходимых физиологических процессов, в том числе запускается работа кортизола — гормона, поддерживающего силы организма. Если освещение плохое — недостаточное, слишком бледное или чересчур яркое, человеческий организм быстрее переутомляется и чувствуется усталость. Неправильное освещение оказывает влияние на психологическое состояние. Если не соблюдается норма освещенности, это может привести к появлению нервозности, неустойчивости к стрессам, раздражительности.

Однако учеными доказано, что между неподходящим освещением и ухудшением функций органов зрения связи нет. Для фокусирования на мелкокалиберных предметах при недостаточном освещении глазам необходимо больше работать, но при этом зрение не страдает, а глаза тренируются. Дополнительные нагрузки полезны любым мышцам, в том числе глазным и способствуют их укреплению, но только умеренные. Из-за усталости глаз от неправильного освещения может появиться дискомфорт в органах зрения и боль в голове.