Спектр свечения ламп. Устройство светодиодной лампы. Откуда берутся пульсации света
В идеале для оценки качества спектра излучения лампы необходим спектрофотометр. В крайнем случае можно использовать спектрофотометры для профилирования/калибровки мониторов (например, ColorMunki) - если такое устройство у вас есть. Покупать же спектрофотометры домой для оценки ламп нет никакого смысла, они стоят от сотен до десятков тысяч долларов.
Тем не менее, для нужд геологов и ювелиров выпускают простейшие спектроскопы на основе диффракционной решетки. Их стоимость от 1200 до 2500 руб. И это забавная и полезная штука.
Выглядит спектроскоп так:
В окуляр (слева, где конус) нужно смотреть, при этом объектив (справа) должен быть направлен на источник излучения.
Диффракционная решетка разлагает свет на спектр (как радуга или оптическая призма).
Прежде чем вникать в спектры реальных ламп, напомню общую информацию. (Достаточно подробно это рассмотрено в книге в главе «Качество света»).
Здесь я покажу два спектра СДЛ с исключительно высоким индексом цветопередачи 97 (источник ):
Холодный свет:
Можно видеть, что цветовая температура 5401 К, индекс 97. Главное же - можно видеть из каких видимых глазами цветов состоит спектр.
Теплый свет:
Температура 3046 К, индекс также 97.
Спектрофотометр - в отличие от спектроскопа - показывает не просто, какие цвета образуют спектр, но и дает их интенсивность. Хорошо видно, что в спектрах обеих ламп есть все цвета, составляющие белый («каждый охотник желает знать где сидит фазан», т.е. красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Различие в цветовой температуре достигается за счет относительного вклада холодных (синий-голубой) и теплых (желтый-красный) компонентов.
Вынужден упомянуть о том, что данный спектроскоп предназначен для мобильного использования с помощью глаз. Фиксировать картинку крайне неудобно, поскольку окуляр маленький и устройств для фиксации на камере нет. Поэтому одной рукой нужно удерживать камеру, другой спектроскоп, а голосом управлять съемкой. При этом еще нужно удерживать направление на источник света, небольшие отклонения от нормали приводят к искажению цветов спектра. Из почти десятка разноообразных камер, что есть у меня дома, лучшим оказался планшет «Самсунг». Камера там всего 5 мп, но хороший софт, а размер и положение объектива на корпусе устройства позволяют более-менее удобно пристроить спектроскоп. Баланс белого был зафиксирован как «дневной», ИСО 400. Снимки не обрабатывались, лишь выравнивались и обрезались. Цифры справа обозначают индекс цветопередачи источника (100 - дневной свет в облачную погоду, 99 - лампа накаливания). Качество фотографий меня не очень устраивает - но лучше я сделать не смог.
Итак, начнем сверху вниз и на конкретных примерах попытаемся понять, на что нужно обращать внимание в таких спектрах.
Дневной свет и лампа накаливания: идеальный спектр, в котором представлены все вышеперечисленные цвета.
СДЛ с индексами цветопередачи 87 (обзор ) и 84 (обсуждалась по выбору производителя) также демонстрируют практически полный спектр. Проблемой обычно становится красная часть - если желтого и оранжевого, как правило, достаточно, то глубокие красные оттенки чаще всего отсутствуют. Не видно их и здесь. Также можно предположить (например, по количеству голубого в спектрах), что производители используют разные светодиоды 5736SMD. Т.е. мы имеем дело не с одной и той же лампой, приобретенной у разных продавцов - а с различными производителями.
СДЛ с индексом 78 (ее разбор приведен в главе «Пример оценочного тестирования» в книге) наряду с урезанной красной частью демонстрирует и малое количество голубого. (Может показаться, что в сравнении со спектром лампы с индексом 84 это не так. Но тут нужно вспомнить, что 84 - это теплая лампа, Т=2900. А 78 - холодная, Т=5750 К, там синего по определению намного больше). Именно в этом главные недостатки простых бюджетных СДЛ, которые формируют якобы белый свет за счет синего или пурпурного излучения светодиода и желто-оранжевого света люминофора. Справа от синего лежит голубой - но из описанной комбинации он «не получается». Поэтому в спектре СДЛ там обычно провал. За счет этого (плюс дефицит глубокого красного) и падает индекс цветопередачи.
Самый нижний спектр - это высококачественная компактная люминесцентная лампа (КЛЛ, Т=2700 К, ресурс 12000 часов, заявленный индекс цветопередачи не менее 80). И вот здесь хорошо видно, за счет чего достигается эта формально достаточно высокая величина. Сам производитель называет это «система Tricolor». Т.е. он использует люминофор из 3 компонентов, каждый из которых излучает свет в виде узкой полосы. (Конечно, и такую лампу сделать совсем непросто, т.к. требуется тщательный подбор комбинации люминофоров.) Именно наличие таких вертикальных полос (например, фиолетовая, зеленая, желтая) - признак низкокачественных источников света. Вторым следствием линейчатого спектра источника является физическое отсутствие некоторых цветов в принципе (на рисунке, например, практически нет желтого и очень мало голубого). Очевидно, что свет таких ламп для глаз малополезен несмотря на формально достаточно высокие показатели. Использовать такие лампы нужно в светильниках с качественными рассеивателями (хотя, конечно, спектра лампы это не изменит).
Вывод: в спектрах источников света с высоким индексом цветопередачи должны присутствовать все цвета спектра и отсутствовать интенсивные узкие полосы.
Отдельно хочу предостеречь от поспешности в анализе спектров. По роду деятельности я много общался со спектроскопистами и заметил железную закономерность: чем более квалифицированный и профессиональный специалист - тем более он осторожен и уклончив в своих выводах. От лучшего из них, профессора, заведующего лабораторией спектроскопии вообще в принципе было невозможно добиться внятного заключения (что меня вначале по молодости дико раздражало). Глаз, безусловно, лучший оптический прибор из существующих. Но анализ и интерпретация спектров - бесконечно сложная тема. Там действует огромное количество разных факторов. Поэтому настоятельно рекомендую только простейшую качественную оценку спектров глазами, без попыток хитрых умопостроений и далеко идущих выводов. Лучше всего попеременно смотреть на спектр оцениваемой лампы и на идеальный спектр дневного света или ЛН. Т.е. наглядное сравнение между собой.
Экология потребления. В идеале для оценки качества спектра излучения лампы необходим спектрофотометр. В крайнем случае можно использовать спектрофотометры для профилирования/калибровки мониторов (например, ColorMunki) - если такое устройство у вас есть.
В идеале для оценки качества спектра излучения лампы необходим спектрофотометр. В крайнем случае можно использовать спектрофотометры для профилирования/калибровки мониторов (например, ColorMunki) - если такое устройство у вас есть. Покупать же спектрофотометры домой для оценки ламп нет никакого смысла, они стоят от сотен до десятков тысяч долларов.
Тем не менее, для нужд геологов и ювелиров выпускают простейшие спектроскопы на основе диффракционной решетки. Их стоимость от 1200 до 2500 руб. И это забавная и полезная штука.
Выглядит спектроскоп так:
В окуляр (слева, где конус) нужно смотреть, при этом объектив (справа) должен быть направлен на источник излучения.
Диффракционная решетка разлагает свет на спектр (как радуга или оптическая призма).
Прежде чем вникать в спектры реальных ламп, напомню общую информацию. (Достаточно подробно это рассмотрено в книге в главе «Качество света»).
Здесь я покажу два спектра СДЛ с исключительно высоким индексом цветопередачи 97:
Холодный свет:
Можно видеть, что цветовая температура 5401 К, индекс 97. Главное же - можно видеть из каких видимых глазами цветов состоит спектр.
Теплый свет:
Температура 3046 К, индекс также 97.
Спектрофотометр - в отличие от спектроскопа - показывает не просто, какие цвета образуют спектр, но и дает их интенсивность. Хорошо видно, что в спектрах обеих ламп есть все цвета, составляющие белый («каждый охотник желает знать где сидит фазан», т.е. красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Различие в цветовой температуре достигается за счет относительного вклада холодных (синий-голубой) и теплых (желтый-красный) компонентов.
Вынужден упомянуть о том, что данный спектроскоп предназначен для мобильного использования с помощью глаз. Фиксировать картинку крайне неудобно, поскольку окуляр маленький и устройств для фиксации на камере нет. Поэтому одной рукой нужно удерживать камеру, другой спектроскоп, а голосом управлять съемкой. При этом еще нужно удерживать направление на источник света, небольшие отклонения от нормали приводят к искажению цветов спектра. Из почти десятка разноообразных камер, что есть у меня дома, лучшим оказался планшет «Самсунг». Камера там всего 5 мп, но хороший софт, а размер и положение объектива на корпусе устройства позволяют более-менее удобно пристроить спектроскоп. Баланс белого был зафиксирован как «дневной», ИСО 400. Снимки не обрабатывались, лишь выравнивались и обрезались. Цифры справа обозначают индекс цветопередачи источника (100 - дневной свет в облачную погоду, 99 - лампа накаливания). Качество фотографий меня не очень устраивает - но лучше я сделать не смог.
Итак, начнем сверху вниз и на конкретных примерах попытаемся понять, на что нужно обращать внимание в таких спектрах.
Дневной свет и лампа накаливания: идеальный спектр, в котором представлены все вышеперечисленные цвета.
СДЛ с индексами цветопередачи 87 и 84 также демонстрируют практически полный спектр. Проблемой обычно становится красная часть - если желтого и оранжевого, как правило, достаточно, то глубокие красные оттенки чаще всего отсутствуют. Не видно их и здесь. Также можно предположить (например, по количеству голубого в спектрах), что производители используют разные светодиоды 5736SMD. Т.е. мы имеем дело не с одной и той же лампой, приобретенной у разных продавцов - а с различными производителями.
СДЛ с индексом 78 (ее разбор приведен в главе «Пример оценочного тестирования» в книге) наряду с урезанной красной частью демонстрирует и малое количество голубого. (Может показаться, что в сравнении со спектром лампы с индексом 84 это не так. Но тут нужно вспомнить, что 84 - это теплая лампа, Т=2900. А 78 - холодная, Т=5750 К, там синего по определению намного больше). Именно в этом главные недостатки простых бюджетных СДЛ, которые формируют якобы белый свет за счет синего или пурпурного излучения светодиода и желто-оранжевого света люминофора. Справа от синего лежит голубой - но из описанной комбинации он «не получается». Поэтому в спектре СДЛ там обычно провал. За счет этого (плюс дефицит глубокого красного) и падает индекс цветопередачи.
Самый нижний спектр - это высококачественная компактная люминесцентная лампа (КЛЛ, Т=2700 К, ресурс 12000 часов, заявленный индекс цветопередачи не менее 80). И вот здесь хорошо видно, за счет чего достигается эта формально достаточно высокая величина. Сам производитель называет это «система Tricolor». Т.е. он использует люминофор из 3 компонентов, каждый из которых излучает свет в виде узкой полосы. (Конечно, и такую лампу сделать совсем непросто, т.к. требуется тщательный подбор комбинации люминофоров.) Именно наличие таких вертикальных полос (например, фиолетовая, зеленая, желтая) - признак низкокачественных источников света. Вторым следствием линейчатого спектра источника является физическое отсутствие некоторых цветов в принципе (на рисунке, например, практически нет желтого и очень мало голубого). Очевидно, что свет таких ламп для глаз малополезен несмотря на формально достаточно высокие показатели. Использовать такие лампы нужно в светильниках с качественными рассеивателями (хотя, конечно, спектра лампы это не изменит).
Вывод: в спектрах источников света с высоким индексом цветопередачи должны присутствовать все цвета спектра и отсутствовать интенсивные узкие полосы.
Отдельно хочу предостеречь от поспешности в анализе спектров. По роду деятельности я много общался со спектроскопистами и заметил железную закономерность: чем более квалифицированный и профессиональный специалист - тем более он осторожен и уклончив в своих выводах. От лучшего из них, профессора, заведующего лабораторией спектроскопии вообще в принципе было невозможно добиться внятного заключения (что меня вначале по молодости дико раздражало). Глаз, безусловно, лучший оптический прибор из существующих. Но анализ и интерпретация спектров - бесконечно сложная тема. Там действует огромное количество разных факторов. Поэтому настоятельно рекомендую только простейшую качественную оценку спектров глазами, без попыток хитрых умопостроений и далеко идущих выводов. Лучше всего попеременно смотреть на спектр оцениваемой лампы и на идеальный спектр дневного света или ЛН. Т.е. наглядное сравнение между собой. опубликовано
Есть ли вред здоровью от светодиодных ламп? Этот вопрос в последнее время волнует многих людей, так как восторженная шумиха вокруг них понемногу утихает и покупатели все чаще начинают задумываться о составе и вреде светодиодных ламп. Осложняется это тем, что в интернете можно найти малое количество действительно полезных и аргументированных статей на эту тему. Ультрафиолетовые лучи, влияние ламп на зрение и их мерцание – вот главные камни преткновения в этом вопросе. Есть ли на самом деле УФ-излучение, какой от него вред, что означает мерцание ламп – все это мы обсудим в нашей статье.
В светодиодной лампе источником света является светодиод. Как известно, белых светодиодов не существует, и белое приятное свечение получается несколькими способами:
Люминофор трех цветов (зеленый, красный, голубой) наносится на поверхность светодиода, излучающего ультрафиолет, благодаря чему получается белый свет;
Люминофор двух цветов (синий и желтый) наносится на светодиод, излучающий ультрафиолет;
На светодиод, излучающий синий цвет, наносится желтый люминофор;
Смешивается излучение кристаллов трех цветов (красный, голубой, зеленый), для чего используется оптическая система (метод RGB).
В привычных нам лампах белый свет получается способами с использованием люминофора. В связи с этим многие люди считают, что в светодиодных лампах может присутствовать излучение, которое способно навредить нашему зрению. Так это или нет?
Влияние светодиодных ламп на зрение
Принцип работы светодиодных ламп отличается от люминесцентных, которые как раз таки вырабатывают ультрафиолет при работе (при производстве люминесцентных ламп используют не пропускающее УФ-излучение стекло). В светодиодных лампах ультрафиолетовое излучение в видимом спектральном диапазоне отсутствует. Светодиоды излучают «обычный» свет без ИК- и УФ-лучей.
Также считается, что получение белого цвета с использованием кристалла, излучающего ультрафиолет, - это дорогостоящий способ, имеющий, к тому же, некоторые технологические проблемы. По этой причине до промышленных масштабов белые лампы на УФ светодиодах ещё не дошли.
Так, например, в производстве , по данным их сайта, используются планарные светодиоды Epistar (пр-во Тайвань). В документе на эти светодиоды можно увидеть, что сам кристалл излучает синий свет с длиной волны 455-465нм, а белый свет получается за счет желтого люминофора. Также для того, чтобы подтвердить все вышесказанные нами положения, мы отправили запрос техническому консультанту компании OSRAM и поинтересовались, как они получают белый свет светодиода в их лампах. Вот что они нам ответили: "В большинстве современных светодиодных ламп используются синие светодиоды. Поверх синего светодиода наносится слой люминофора, который позволяет преобразовать холодный синий свет в белый или теплый". Получается, что действительно в лампах, которые Вы покупаете себе домой, отсутствует УФ-излучение.
Таким образом, бояться ультрафиолетового излучения от светодиодных ламп не нужно, но все-таки не стоит смотреть на светодиод в упор. Ну и конечно же, светодиодные лампы не оказывают влияния на кожу (многие, кстати, думают иначе) и от них не выгорит одежда. Это важно, так как такой вопрос часто задают люди, заказывающие лампы для магазина одежды, или просто кто волнуется об этом. Одежда может выгореть не только от солнечного света (который, разумеется, излучает ультрафиолет), но и от люминесцентных и металлогалогенных ламп плохого качества. Но так она выгорит медленнее, чем если бы находилась под открытым солнцем. Чтобы избежать этого, стоит покупать лампы хороших производителей (лучше светодиодные), соблюдать расстояние от источника света до товара, ну и периодически перекладывать одежду.
Однако в вопросе о светодиодных лампах есть еще один нюанс, о котором стоит рассказать поподробнее. В ходе многих научных экспериментов ученые пришли к выводу, что яркий свет синего спектра светодиода влияет на выработку мелатонина в нашем организме. Мелатонин – это гормон, который регулирует наши суточные ритмы, отвечает за периодичность сна и т.д. То есть, благодаря ему мы настраиваемся на отдых и сон в конце дня. Большая доза синего света способствует замедлению выработки мелатонина, что может ухудшить самочувствие, вызвать бессонницу и дискомфорт.
Исследователи В. А. Капцов и В. Н. Дейнего в своей статье «Свет энергосберегающих и светодиодных ламп и здоровье человека» пишут о том, что «ежедневное дополнительное воздействие синего цвета на глаза молодого человека в подростковом возрасте к тридцати годам может вызвать дегенерацию сетчатки». Особенно они отмечают негативное влияние синего света на гормональную систему у детей и подростков.
Также согласно исследованию Французского национального агентства санитарной безопасности питания, окружающей среды и труда (Anses), световые волны голубого светодиода, использующегося при получении белого цвета, могут повредить сетчатке глаза при длительном воздействии света на нее.
Из этого следует, что постоянное использование светодиодных ламп с высокой цветовой температурой нежелательно (не выше 4000К) не только дома, но и в школах, и других учреждениях. Для дома хорошо подойдут светодиодные лампы с теплым светом, особенно это касается вечернего времени перед сном. Приятный теплый свет поможет расслабиться и приготовиться ко сну.
Мерцание светодиодных ламп
Это еще одна проблема, волнующая умы множества людей. На различных форумах часто можно встретить вопросы «Как убрать мерцание светодиодных ламп?», «Вредно ли мерцание ламп?», «Какие лампы не мерцают?» и т.д.
Пульсация характерна для всех светодиодных ламп. Это один из показателей, характеризующий источник света – светодиодную лампу. Существуют специальные санитарные нормы и требования, которые четко регламентируют коэффициент пульсации ламп для школ, больниц и других учреждений. Обычно этот показатель не должен превышать 10-20%. Однако, к сожалению, на жилые дома это не распространяется, и поэтому мы не всегда можем видеть на упаковках с лампами коэффициент мерцания. Увидеть этот эффект так просто мы не сможем, зато если навести на источник света камеру мобильного телефона, мерцание сразу будет заметно.
Люди неспроста интересуются о вреде этого явления. Если постоянно находиться в месте, где пульсируют лампы (офис, например), то это, возможно, отразится на организме. Человек может почувствовать недомогание, головную боль или головокружение, утомление.
Мы исследовали рынок светодиодных ламп и выявили тех производителей, у продукции которых можно не бояться мерцания. На основе эксперимента " ", можем смело посоветовать изделия фирм Gauss, Estares, Navigator, Electrostandart и Ecola. С ними Вы точно можете не переживать о своем самочувствии!
Какой же все-таки вывод можно сделать из нашей статьи?
1. Не используйте дома светодиодные лампы с высокой температурой свечения и не смотрите пристально на лампу просто так;
2. Не покупайте дешевые лампы, так как в них коэффициент пульсации значительно превышается! Может доходить до 50% и выше;
3. Не бойтесь ультрафиолетового излучения! Многие люди, говорящие о нем и пугающие Вас, зачастую сами не разобрались до конца в этом вопросе;
4. Светодиодные лампы – это действительно хороший вариант для освещения дома, у которого оочень много преимуществ.
Мы надеемся, что данная статья была для Вас полезна и разрушила Ваши некоторые сомнения по поводу вреда светодиодных ламп. Интернет-магазин НОВОСВЕТ 74 продает качественные светодиодные лампы, которые уж точно не нанесут вреда Вашим глазам и здоровью.
При использовании данного материала ссылка на автора обязательна!В последние годы массовое распространение получили светодиодные лампы, которые визуально схожи с лампами накаливания. Светодиодные устройства активно рекламируются, рекламодатели сообщают о прекрасных энергетических характеристиках продукции, большом эксплуатационном ресурсе лампочек и мощном освещении.
Однако практически никогда продавцы не говорят о том, что вред светодиодных ламп в значительной степени сводит на нет все преимущества этого вида осветительных устройств. В этой статье разберемся подробнее в том, влияют ли светодиодные факторы на ухудшение здоровья, и если да, то почему.
Негативные факторы
Существует комплекс негативных воздействий на человеческий организм, причиной которых являются светодиодные осветительные приборы .
Корпуса светодиодных ламп выполняются из экологически безопасных материалов - качественного пластика и стали. В устройствах высокой мощности радиатор производится из сплава алюминия. В отличие от люминесцентных ламп, в светодиодных изделиях не используются колбы с газом.
Влияние света на зрение
В данном случае значение имеет так называемая цветовая температура - показатель интенсивности излучения источника света. Чем выше температурный показатель, тем сильнее излучение в синем и голубом спектре. Для глазной сетчатки наиболее опасен слишком сильный синий свет, под воздействием которого она начинает деградировать. Холодный белый свет несет опасность для детей, поскольку структура их глаз еще недостаточно развита и возможно получение травмы.
Чтобы уменьшить раздражающее воздействие света, рекомендуется «разбавлять» свет от LED-источников лампами накаливания небольшой мощности (до 60 Вт). Также можно задействовать светодиодные устройства, дающие теплый белый свет. Такие световые источники (без повышенного коэффициента пульсации) не причиняют вреда здоровью.
Уровень цветовой температуры указывается на упаковке товара. Температурная норма находится в пределах 2500-3200 К.
Мерцание
Вред светодиодных ламп может выражаться в их мерцании с определенной частотой. Поражающее влияние на психику человека оказывают частоты в диапазоне 8-300 Гц. Причем такие мерцания незаметны и, тем не менее, могут отрицательно влиять на нервную систему.
Необходимо, однако, заметить, что в качественной продукции выходное напряжение драйвера тщательно фильтруется, в результате чего переменная составляющая сводится на нет. Так удается снизить уровень пульсаций до менее чем 1 %. Если в лампу вмонтирован импульсный блок питания, то коэффициент пульсаций может доходить до 10 %, не причиняя вреда человеку.
Обратите внимание! Устройства с хорошими драйверами не бывают дешевыми. Экономия в данном случае может осуществляться только в ущерб здоровью.
Влияние на выделение мелатонина
За качество сна, его ритм и периодичность, отвечает гормон под названием мелатонин. Также мелатонин стабилизирует окислительные процессы на безопасном уровне, что замедляет процессы старения. У здорового человека этот гормон достигает максимальной концентрации с наступлением темного времени суток. В результате появляется желание поспать. При работе по ночам организм подвергается воздействию многих раздражающих факторов, в число которых входит и искусственное освещение. Продолжительное и регулярное пребывание под действием светодиодного света особенно негативно сказывается на качестве зрения.
Обратите внимание! Долгое пребывание возле монитора со светодиодной подсветкой является одним из факторов, способствующих бессоннице.
Электромагнитное излучение
Вред светодиодных ламп, связанный с электромагнитным излучением, считается преувеличенным. Высокочастотные импульсы действительно ухудшают сигналы радиоаппаратуры и Wi-Fi приемников, находящихся поблизости. Однако для человеческого организма LED-лампы значительно менее ощутимы по сравнению с мобильными телефонами или микроволновыми печами.
Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение
Чтобы получить ответ на вопрос о вреде ультрафиолета и инфракрасных лучей, необходимо провести анализ двух вариантов получения белого светодиодного света. В первом случае в корпус помещаются три кристалла - белый, красный и зеленый. Эксперимент показывает, что длина волн не покидает пределов видимого спектра, а значит, светодиоды не создают поток света в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.
Второй вариант предусматривает получение белого света нанесением люминофора на синий светодиод. В результате смешения белого потока, создаваемого люминофором, и желтого - от светодиода – получаются разнообразные оттенки белого. Результаты опыта показывают очень незначительное ультрафиолетовое излучение, безопасное для человеческого организма. Интенсивность инфракрасного излучения в начале диапазона длинных волн находится в пределах 15 %, что намного меньше, чем в случае со стандартной лампой накаливания.
Стандартизация светодиодных ламп
Существует устойчивое мнение, что светодиодные осветительные приборы не стандартизированы. Отчасти такое утверждение можно считать неправильным. Да, отдельный стандарт отсутствует, но светодиодные лампы описаны в общей нормативной документации, которая нормирует влияние искусственного света на человека.
К примеру, в одном из пунктов ГОСТа, касающегося светобиологической безопасности, указываются условия и методы расчетов характеристик ламп, в том числе и светодиодных. В соответствии с буквой регламента все осветительные устройства непрерывной волны по уровню опасности для зрения подразделяются на четыре группы. Риски определяются по итогам эксперимента в результате измерения уровней ультрафиолетового и инфракрасного излучений. Также анализируется характер синего света и воздействие тепла на глазную сетчатку.
Один из пунктов Свода правил регламентирует требования к разным типам освещения. Так, например, светодиодные устройства упоминаются в разделе «Искусственное освещение». Нормируются технические параметры осветительного оборудования, указывается, что его характеристики не должны выходить за рамки значений, указанных в правилах.
К примеру, для ламп искусственного освещения цветовая температура может находиться в пределах от 2400 до 6800 К, а наивысший уровень ультрафиолетового излучения фиксируется на уровне 0,03 Вт на квадратный метр. Также описываются допустимые коэффициенты пульсации, световой отдачи и освещенности.
Продукция китайских производителей
Об опасности дешевой продукции сказано выше. Светодиодные устройства от китайских производителей в целом можно охарактеризовать как низкокачественные. Изделия дешевле 200 рублей за единицу часто оснащаются некачественным блоком преобразования напряжения. Вместо драйверов такие модели комплектуются блоком питания без трансформатора, который нейтрализует переменную составляющую с помощью полярного конденсатора. При этом небольшая емкость не позволяет конденсатору осуществить полноценную нейтрализацию. В результате коэффициент пульсаций в некоторых случаях достигает 60 %, что чрезвычайно вредно для человеческого глаза и психики.
Уменьшить негативное воздействие такой продукции можно двумя способами. В первом случае нужно заменить электролит на аналог с емкостью порядка 470 мкФ (в том случае, если это технически возможно). В любом случае такие лампы можно использовать лишь в помещениях с невысоким зрительным напряжением (туалет, коридор и т.п.). Другой способ предусматривает замену некачественного блока на драйвер с преобразователем импульсного типа.
Обратите внимание! Многие специалисты заявляют, что вред, причиняемый светодиодными лампами, преувеличен. Однако признают, что проблема синего света пока не нашла решения, а потому нужно обращать особое внимание на цветовую температуру.
Если значение параметра К превышает 4 тысячи единиц, следует отказаться от приобретения таких светодиодных ламп. Такие осветительные приборы предназначены для освещения улиц и производственных помещений.
Ещё 5 лет назад о светодиодном освещении слышали только специалисты. Но за последние несколько лет технология массового производства LED (от англ. light emitted diod - светоизлучающий диод) сделали эти устройства доступными для каждого, ведь средняя стоимость одной такой лампы для домашнего использования колеблется в пределах 150–200 рублей.
Большинство людей склонны с радостью воспринимать развитие прогресса, в то время как малая часть скептически относиться ко всему новому, считая, что человечество всё настойчивее пытается причинить себе вред. В действительности, истина, как и всегда, где-то посередине. В этой статье будут тщательно проанализированы польза и вред светодиодных ламп, чтобы каждый конечный потребитель смог сделать осознанный выбор за или против LED-освещения.
Влияние светодиодов на здоровье человека в сравнении с другими типами искусственного освещения
Говоря о влияние этого типа освещения на организм, необходимо рассматривать его в контексте с другими методами генерации искусственного света. Как известно, сейчас всё ещё довольно трудно полностью заменить естественное освещение, поэтому все возможные подходы являются лишь суррогатами. И в этом значении LED действительно имеет ряд преимуществ перед лампами других типов.
Мерцание
Конструкция большинства ламп для искусственного освещения приводит к одному неприятному эффекту - мерцанию. Это происходит из-за использования переменного тока, который приводит к ритмичному изменению яркости лампы частотой от 60 до 120 Гц. Проявление этого эффекта заметно, если наблюдать источник света через объектив видео- или фотокамеры. Это явление проходит мимо нашего сознания, тем не менее, оно может наносить вред в виде перегрузки зрительной и нервной систем, вызывая головную боль, а также усталость и дискомфортные ощущения в глазах. Проведённые ещё в 1989 году исследования показали, что световое мерцание снижает работоспособность среднего человека на 50%.
В свою очередь в конструкцию большинства светодиодных ламп входит специальный элемент - драйвер, трансформирующий переменный ток в постоянный, что лишает осветительные приборы этого типа неприятного «побочного эффекта». Однако низкокачественные LED-устройства мерцают точно так же, как люминесцентная лампы или лампы накаливания, поэтому в этом случае их польза и вред одинаковы.
Вибрационный шум
Фотограф Джон Отт в своей работе «Здоровье и Свет: влияние естественного и искусственного освещения на человека и других живых существ» описал негативное воздействие на организм характерного раздражающего звука, издаваемого люминесцентными лампами. Он отметил, что однотонная звуковая вибрация приводит к таким последствиям, как раздражительность, нервозность, быстрая утомляемость и снижение внимания. Светодиодные осветительные приборы (как и лампы накаливания) лишены такого недостатка.
Температура
Отличительной особенностью LED-ламп заключается в том, что в процессе работы они не накаляются. Это означает, что освещение такого типа является менее травмоопасным.
Традиционные люминесцентные лампы, а также компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) имеют в своём составе пары ртути - крайне токсического металла, который даже в малых дозах опасен для человека. Конечно, несколько разбитых лампочек не нанесут какого-либо вреда здоровью человечества, но производство и/или утилизация этих устройств сопряжены с большими рисками. Кроме того, сама культура утилизации таких изделий на бытовом уровне на практике полностью отсутствует, а существует только в теории.
В противоположность этому светодиодные осветительные приборы не требуют для своего производства ртути. Правда в их состав входят другие опасные вещества, о чём будет рассказано ниже.
Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что по ряду параметров LED-освещение действительно безопаснее для здоровья человека, чем его исторические предшественники. Однако в некоторых случаях светодиодные лампы вредны, когда созданы по «дешёвой» технологии, которыми пользуются недобросовестные производители.
Исследования негативного воздействия LED-освещения
Свойства каждого нового продукта могут иметь комплексное негативное воздействие, поэтому при анализе его безопасности изучаются все возможные аспекты. В большинстве своём наиболее опасны для здоровья и экологии оказываются процессы производства и/или утилизации. Но в ряде случаев, особенно это касается новейших малоизученных продуктов, негативное воздействие может проявляться в процессе эксплуатации. В таком случае ответ на вопрос, вредны ли светодиодные лампы для нашего здоровья, останется открытым, как минимум в течение 5–10 лет.
«Классические» белые LED-лампы
В свободной продаже светодиоды появились только в 1962 году. Но массово производить домашние осветительные приборы по этой технологии начали только с 1993 года, когда был открыт метод создания белого светодиода. Он заключался в пропускании света синего LED-элемента (в основе которого находилось соединения индия и галия) через слой люминофора.
Именно потенциальный вред от светодиодных источников света такого типа вызывал наибольшее опасение среди специалистов. Дело в том, что синий светодиод генерирует электромагнитные волны длиной 460–500 нм, что критически близко к параметрам опасного ультрафиолетового излучения. Наибольший резонанс вызвали эксперименты испанского университета Комплутенсе. Для своих экспериментов специалисты университета брали образцы сетчатки глаза здоровых людей и выращивали из них искусственные ткани. Затем «искусственные глаза» подвергались световому облучению с различными свойствами, в результате чего было выяснено, что белые LED-лампы вредны для здоровья в наибольшей степени: прямое непродолжительное (до 100 секунд) облучение уничтожает большое количество клеток сетчатки и серьёзно подавляет их регенерацию.
В 2014 группа учёных также попыталась дать ответ на вопрос «вредны ли белые светодиодные лампы для человеческого здоровья» и провели аналогичные исследования, которые, однако, были более приближены к реальным условиям. В эксперименте участвовала группа лабораторных крыс, которые некоторое время прожили в клетке с лампой, подвешенной на такой высоте, чтобы имитировать верхнее искусственное освещение в обычной квартире. После 9 суток такого облучения у крыс были обнаружены патологические изменения сетчатки глаза, вызванные отмиранием нервных клеток и замедлением процесса их регенерации. В данном опыте также были применены различные источники света, итогом чего было подтверждение предыдущей теории: увеличение длинны волны светового излучения прямо пропорционально темпам дегенеративных процессов в тканях сетчатки.
Новая технология «безопасных» светодиодов
Но в этом же году Нобелевскую премию по физике получила группа японских учёных, открывших новую технологию, позволяющую производить белые светодиодные лампы, вред от которых минимален. В качестве источника света используется комбинация из нескольких разноцветных диодов, излучения которых смешиваются под воздействием специальной линзы, давая в результате белый свет, что аналогично природному процессу формирования «бесцветного» естественного освещения.
Сейчас существуют три технологии создания белых LED-ламп:
- Люминофорные светодиоды (синее или ультрафиолетовое излучение пропускается через слой люминофора, в роли которого чаще всего выступает фосфор) - самый «старый», дешёвый и опасный вид.
- RGB-светодиоды (многоканальные), изобретённые в 2014 году. Для получения света может быть использовано различное количество базовых цветов.
- Гибридные светодиоды - совмещают в себе обе технологии.
Таким образом, можно сделать вывод, чем менее «холодное» и длинноволновое излучения производит светодиодная лампа, тем безопаснее она для зрения.
Однако напрямую разрушающее сетчатку световое излучение - не единственная опасность для здоровья человека, которую могут представлять осветительные приборы данного типа.
Нарушения выработки гормонов сна
В последнее время большое внимание исследователей занимает проблема нарушения нормального суточного цикла человека. Это явление связывают со многими техногенными факторами, одним из которых называют воздействие длинноволнового излучения на нашу гормональную систему. Было установлено, что длинноволновое излучение (больше всего такой вред проявляется не от светодиодных ламп, а от разнообразных LED-мониторов) угнетает выработку гормона сна - мелатонина, что приводит к бессоннице и/или серьёзным нарушениям режима дня. Следствием этого эффекта, который получил название «цифровой зрительный синдром», являются хроническая усталость, сильное ослабление зрения, раздражительность, головные боли, потеря аппетита и ряд других симптомов.
В случае обнаружения подобных признаков врачи рекомендуют ограничить время работы с различными гаджетами, генерирующими «нездоровый» свет, а также отказаться от просмотра телевизора или сёрфинга интернета через смартфон минимум за час до предполагаемого отхода ко сну.
Присутствие вредных элементов
Как уже было сказано выше, светодиодные лампы не содержат опасную ртуть, но в 2010 в научном журнале Environmental Science and Technology были опубликованы данные, указывающие на присутствие в некоторых LED-осветительных устройствах других веществ высокой степени вредности. В этот раз опасность обнаружили в красных светодиодах, которые часто применяются в разнообразных технических устройствах, начиная от новогодних гирлянд и заканчивая автомобильными фарами.
Группа учёных из Университета Калифорнии под предводительством профессора Оладеле Огунсейтана (Oladele Ogunseitan) нашла в таких осветительных устройствах значительные концентрации мышьяка, свинца и нескольких других опасных веществ. Помимо того, что они являются известными нейротоксинами, при длительном воздействии на организм эти компоненты могут спровоцировать образование злокачественных опухолей.
Также было обнаружено, что некоторые производители при создании современных белых LED-ламп применяют никель, могущий вызвать сильную аллергическую реакцию. И самой «безопасной» на этом фоне выглядит медь, которая хоть и не наносит прямой вред организму человека, однако может спровоцировать локальную экологическую катастрофу, если такие устройства будут утилизированы вблизи рек или озёр.
Конечно, концентрация этих веществ в одной лампе не опасна для человека, но 10,50,100 разбитых «грязных» светодиодов скорее всего приведут к токсическому отравлению. Особенно актуальна эта проблема для дорожных рабочих, которым нередко приходиться убирать разбитые фары или ламы уличного/дорожного освещения.
При этом стоит отметить, что в большинстве случае такие «добавки» необходимы лишь для удешевления процесса производства. Поэтому при правильном законодательном регулировании с этой негативной тенденцией вполне можно бороться, сделав экономичное LED-освещение значительно безопаснее.
Технология светодиодов является действительно важным технологическим прорывом. И, как и любое новое открытие, оно может наряду с явными преимуществами таить в себе скрытые угрозы. Но на основании уже существующих данных можно сделать вывод, что безопасность LED-устройств во многом зависит от производителя, и качественная светодиодная лампа не намного опаснее традиционной лампы накаливания.
Видео по теме
