Чем опасен синий свет? Вред светодиодных ламп для зрения и здоровья человека.

Головные боли, ухудшение зрения и памяти, бессонница, депрессия, ожирение, диабет и даже онкологические заболевания - есть мнение, что одна или сразу несколько из этих бед настигает вас прямо сейчас, медленно, но неотвратимо, а причина - в синем спектре излучения дисплея вашего устройства, хоть смартфона, хоть ПК. Чтобы защитить пользователей, всё больше производителей встраивают в своё ПО фильтры синего света. Разбираемся, это маркетинговая уловка или фильтры действительно помогают, опасны ли гаджеты для сна и здоровья, а если да, то как жить дальше.

Синее излучение: что это и вредит ли оно здоровью

По своей природе свет - электромагнитное излучение, видимый диапазон которого характеризуется длиной волны от 380 нм (граница с ультрафиолетом) до 780 нм (соответственно, граница с инфракрасным излучением).

Почему же наибольшее беспокойство учёных и врачей вызывает именно синий свет? Разберём по пунктам.

Сниженная чёткость изображения. Синий свет характеризуется относительно короткой длиной волны и высокой частотой колебаний. В отличие, например, от зелёного и красного, синие волны лишь частично достигают глазного дна, где находятся рецепторы. Остальное рассеивается на полпути, что делает картинку менее чёткой и, следовательно, заставляет сильнее напрягать глаза. Как следствие, при избытке синего цвета мы получаем повышенное глазное давление, усталость и головные боли.

Негативное влияние на сетчатку. Энергия фотонов обратно пропорциональна длине электромагнитной волны, а значит, коротковолновое фиолетовое и синее излучение обладает большей энергией, нежели любое другое. Попадая в рецепторы, оно вызывает химическую реакцию с высвобождением продуктов метаболизма, которые не могут полностью утилизироваться поверхностной тканью сетчатки - эпителием. Со временем это может серьёзно повредить сетчатку и вызвать ухудшение зрения вплоть до слепоты.

Нарушение сна. Эволюция неплохо натренировала человеческий организм: стемнело - хочется спать, рассвело - пора просыпаться. Этот цикл называется циркадным ритмом, а за его корректную работу отвечает гормон мелатонин, выработка которого обеспечивает крепкий и здоровый сон. Яркий свет, в том числе от дисплея, нарушает продуцирование этого «гормона сна», и даже если мы чувствуем усталость, уснуть не можем - мелатонина не хватает. А регулярные ночные бдения перед экраном и вовсе могут привести к хронической бессоннице.

К слову, и здесь своё влияние оказывает цвет и интенсивность излучения. Согласитесь, намного уютнее нам спится в приглушённом свете жёлтого ночника, нежели под яркой люминесцентной лампой (а лучше бы, конечно, в полной темноте). По той же причине крайне редко в телевизорах и прочей электронике диодные индикаторы бывают синего цвета - они сами по себе намного ярче красных и зелёных и к ним намного более чувствительно периферийное зрение.

Прочие опасности. Перечисленные выше последствия сегодня считаются доказанными за десятилетия независимых исследований в данной области. Тем не менее, учёные продолжают изучать особенности воздействия синего света на организм человека и получают неутешительные результаты. С большой вероятностью нарушение циркадного ритма существенно повышает уровень сахара в крови и может привести к диабету. Гормон лептин, отвечающий за чувство сытости, напротив, снижается, и в результате человек будет испытывать чувство голода даже если организму еда не нужна.

Таким образом, регулярное использование гаджетов на ночь может спровоцировать ожирение и диабет - вследствие большего количества поглощаемой еды вкупе с нарушенным циклом сна. Но и это ещё не всё. В Гарвардской медицинской школе предполагают, что смещение циклов и регулярное воздействие света ночью заметно повышает риск сердечно-сосудистых и даже онкологических заболеваний.

Кто подвержен негативному воздействию и весь ли синий свет вреден

Хорошо известно, что с возрастом хрусталик глаза мутнеет и, соответственно, пропускает меньше света, в том числе синего - видимый спектр с годами медленно смещается из коротковолнового в длинноволновый спектр. Наибольшая проницаемость для синего света - у глаз десятилетнего ребёнка, который уже активно пользуется гаджетами, но ещё не имеет сформировавшихся природных фильтров. Ровно по той же причине больше всего рискуют постоянные пользователи гаджетов с повышенной светочувствительностью или с искусственным хрусталиком без фильтра синего излучения.

Однозначного ответа, какое именно синее излучение вредно, а какое нет, на сегодняшний день не существует. В одних исследованиях утверждается, что наиболее вреден спектр от 415 до 455 нм, в других говорится об опасности волн вплоть до 510 нм. Таким образом, чтобы снизить связанные с синим излучением риски, лучше максимально оградить себя от всего коротковолнового видимого спектра.

Как снизить вред от синего излучения

Пауза перед сном. Врачи рекомендуют хотя бы за два часа перед сном воздержаться от использования любых устройств с экраном: смартфонов, планшетов, телевизоров и так далее. Этого времени как раз хватит для того, чтобы организм выработал достаточное количество мелатонина, и можно было спокойно уснуть. Идеальный вариант - пойти прогуляться, а детям ежедневное пребывание на свежем воздухе в течение нескольких часов и вовсе обязательно.

Блю-блокеры. В 1980-1990-е года, в эпоху расцвета персональных компьютеров, главной проблемой мониторов было излучение от электронно-лучевых трубок. Но уже тогда учёные исследовали особенности влияния синего света на организм человека. В результате возник рынок так называемых блю-блокеров - линз или очков, которые фильтруют синее излучение.

Самый доступный вариант - очки с линзами жёлтого или оранжевого цвета, которые можно купить за пару сотен рублей. Но при желании можно подобрать блокеры подороже, которые при большей эффективности (фильтрация до 100% ультрафиолета и до 98% вредных коротких волн) не будут искажать остальные цвета.

Программные средства. С недавних пор разработчики ОС и прошивок начали встраивать в некоторые из них программные ограничители синего излучения дисплеев. В разных устройствах они называются по-разному: Night Shift в iOS (и компьютерах с macOS), «Ночной режим» в Cyanogen OS, «Фильтр синего света» в устройствах Samsung, «Режим защиты зрения» в EMUI, «Режим чтения» в MIUI и так далее.

Эти режимы не станут панацеей, особенно для любителей посидеть в соцсетях на ночь глядя, но всё же способны снизить вредное воздействие на глаза. Если подобной опции нет в вашем устройстве, мы рекомендуем установить соответствующее приложение: f.lux для «рутованных» Android-устройств, или Night Filter для гаджетов без root-прав. На компьютеры и ноутбуки с Windows тот же f.lux можно скачать и установить - он обладает рядом пресетов, а также возможностью настройки расписания по своему усмотрению.

Выводы

Ночные бдения перед экраном смартфона или телевизора вообще не вписываются в здоровый образ жизни, но именно излучение синего спектра существенно усугубляет ситуацию. Его воздействие определенно ведёт к усталости и ухудшению зрения. Кроме того, оно нарушает цикл сна и, не исключено, ведёт к ожирению и диабету. Возможность же увеличения риска сердечно-сосудистых заболеваний и рака из-за воздействия света, требует дальнейшего изучения. Таким образом, есть все основания отказаться от использования любых гаджетов за несколько часов перед сном или хотя бы включать программные фильтры, которые сегодня большинство разработчиков предустанавливают в своё ПО. Хуже точно не будет.

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.

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.

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,

В 80-х годах ХХ века, когда персональные компьютеры только начинали широко использоваться, главной проблемой было мощное излучение. Первые мониторы выплескивали целый шквал рентгеновских лучей, электромагнитных полей низких и высоких частот. На фоне всеобщей паники родители не переставали нас ограничивать в работе за ПК, мотивируя все тем же излучением, которое производителям давно удалось решить. Даже было доказано, что современные компьютер не опасней телевизора. Измерения показали, что обычный электрический кабель, около рабочего стола, дает большее излучение, чем монитор.
Все дружно выдохнули с приходом LCD/TFT мониторов, — ни какого облучения, все счастливы, и могли спокойно объяснить родителям что не стоит больше волноваться.
Однако современные мониторы, телефоны, и прочие бытовые и осветительные приборы не менее опасны и излучают уже не электромагнитные поля, а лучи видимого спектра. Для глаз фиолетово-синяя область лучей (коротковолновая), является наиболее вредной. Ежедневное многочасовое пребывание за компьютером вызывает развитие глазных заболеваний, усталость глаз, головные боли, и нарушение сна, а в последствии и нарушению психики, именно из-за непрерывного воздействия квантов фиолетового и синего излучения, поскольку они ближе к ультрафиолетовой части спектра.
Мечта Накамура

В настоящее время синие светодиоды окружают нас везде. Первые рабочие синие светодиоды были разработаны японским ученым Shuji Nakamura, который исследовал чужие (закрытые как тупиковые) работы в этом направлении.

Накамура выстроил новую технику для изготовления светодиодов, а не использовал расширенные процессы, которые уже использовались для красных и зеленых светодиодов.
Таким образом ранние этапы создания светодиодов требовали очень дорого производственного процесса.

Когда Синие диоды стали появляться в продуктах, они быстро обрели популярность в промышленном дизайне. Каждый дизайнер хотел использовать синий светодиод, поскольку это был совершенно новый «свежий» цвет придающий продуктам высокотехнологичный вид. Позже «Синий свет» подешевел, и гонка продуктов за внимание покупателей сошла к минимуму, и вход пошла игра повышенной интенсивности синего светового эффекта.

Вы спросите а в чем разница? свет просто свет, и не важно какого он цвета.

На самом деле, синий свет вызывает большее зрительное напряжение и усталость, чем другие цвета. Он намного сложнее для человеческого глаза, затрудняет сосредоточение, отбрасывает больше бликов и ослепляющих эффектов. Он также влияет на внутренние биологические часы человека, а в последствии и на нарушение сна. Многие исследователи считают, что даже очень незначительный уровень синего света во время сна может ослабить иммунную систему и иметь негативные последствия для здоровья.
Наши глаза и мозг имеют множества проблем с синим светом

Эти проблемы просто побочные эффекты эволюции которая адаптировала нас к натуральному окружение нашей планеты.
Синий ярче в темноте

Помимо того, что синий диод сам по себе ярче в 20 раз, чем красный или зеленый, он выглядит еще ярче для нас в ночи, и создает иллюзию менее яркого окружающего света вокруг источника, так называемый Феномен (Сдвиг) Пуркинье который происходит по причине повышенной чувствительности колбочек в наших глазах к сине-зеленому свету.

Практическим примером Феномена Пуркинье может стать:
Прикольная синяя лампочка питания на Телевизоре может привлечь ваше внимание и позволить купить именно этот ТВ. Но привезя его домой и включив любимый канал ночью эта же самая лампочка питания станет для вас раздражающе яркой, и мешающей просмотру. Или же обычная музыкальная колонка стоящая возле монитора.
Cиний ярче в периферийном зрении

Сдвиг Пуркинье также заметен в нашем периферийном зрении, в условиях низкой освещенности, поскольку на краю сетчатки глаз колбочек намного больше чем по центру.
Синий препятствует четкости зрения

Это происходит потому, что фиолетово-синие (коротковолновые) лучи не доходят до сетчатки глаза в полном объеме – они попросту рассеиваются в воздухе. В зрачке же полностью преломляются только желтые и зеленые (длинноволновые) лучи. В результате такой неравномерности картинка, фокусирующаяся на сетчатке, частично теряет свою четкость.

Дилемма заключается в том, что на данный момент нет способов избавить глаза от такой нагрузки:
С одной стороны, нет средств позволяющих полностью убрать коротковолновую часть спектра с пути светового потока от монитора до глаз, что позволило бы повысить четкость изображения и снизить утомляемость глаз за счет уменьшения рассеивания света.

С другой, устранение фиолетового и синего излучения лишит видимую картинку полноцветности, а это также повышает нагрузку на глаза.
Мы наполовину слепы в синем свете.

Глаза современного человека устроены таким образом, что хорошо различают мелкие детали в первую очередь с зеленым или красным цветом. Это происходит потому что мы слабы в четком различии деталей в синих цветах, или наши глаза просто не пытаются это сделать.

Наиболее чувствительной точкой на сетчатке является центральное углубление, которое не имеет палочек для обнаружения синего света. Да, мы все дальтоники в наиболее чувствительной части наших глаз.

В дополнении ко всему, в центральной части сетчатки, пятно (macula), отфильтровывает синий цвет, с целью обострения нашего зрения.

Снайперы и спортсмены часто используют очки с тонированными желтыми линзами, что бы избавится от отвлекающего голубого света и иметь более четкое видение окружающей среды.
Синие блики мешают зрению

Двойную нагрузку на глаза создают блики и отражения от источника синего света. Несмотря на то, что сетчатка глаза не обрабатывает синий, никто не говорит что оставшиеся органы глаза не пытаются это сделать за нее.

Если мы хотим видеть мелкие детали на синем фоне, то напрягаем мышцы и косим глаза пытаясь выделить синий цвет и сконцентрировать внимание на деталях. Попытайтесь делать это очень продолжительное количество времени, и вы, вероятно, заработаете себе головную боль. Этого не произойдет на любом другом цветовом фоне, поскольку другие цвета спектра обеспечивают лучшую детализацию различных элементов.

Ослепительная боль в глазах

Интенсивный синий свет может вызвать долговременное фотохимическое повреждение сетчатки. Никто не станет утверждать, что вы вероятно, страдаете от такого рода травмы по причине многочасовых просмотров горящего синего диода с расстояния в несколько миллиметров. Тем не менее, существует предположение, что это может быть эволюционной движущей силой, — непосредственное чувство боли от яркого света с очень сильной составляющей синего. Инстинктивной реакцией нашего организма является уменьшение синего света попадающего в глаза, путем закрытия зрачок. Примером может послужить невозможность различать цвета некоторое время после вспышки фотокамеры.
Синий свет и нарушение сна

Свет в синей части спектра, подавляет уровень мелатонина в организме. Мелатонин, который иногда называют гормоном сна, играет ключевую роль в регуляции цикла сна и бодрствования. Таким образом, когда уровень мелатонина в организме высокий, мы спим, когда он мал, мы просыпаемся.

Синий свет, является своего рода естественным будильником, который будит все живое, как только небо становится синим после восхода солнца. Даже света одного яркого синего светодиода достаточно, чтобы подавить уровень мелатонина.

Многие люди стали осознавать что плохо спят именно по причине горящих индикаторов на панели ТВ, и на других бытовых приборах и гаджетах. Также под удар попали горящие мониторы и лампы дневного света.

Причиной по которой светодиоды рассматривается как потенциальная опасность для сна является то, что они нашли свое место в спальнях, в эфирных ионизаторах, зарядных устройствах, и других разнообразных корпусах. В некоторых «кустарных» продуктах они гораздо ярче, чем они должны быть. В отличие от традиционных ламп накаливания источниками такого вредного света, также являются люминесцентные лампы.
Промышленный Дизайн

Несколько лет назад многие компании озадачились данной проблемой, и в числе первых компаний откликнувшейся на данную проблему стала компания Logitech, которая пообещала произвести редизайн своих изделий в кротчайшие сроки.
Другие же менее сознательные компании в производственных странах как Китай даже слышать не хотят о возможных проблемах пользователей от всеми любимыми синими LED. Производители корпусов для ПК продолжают навешивать корпуса Синими подсветками, руководствуясь большим спросом и не утруждают себя написанием предупреждений о возможных проблемах, и не предлагают другие осветительные цвета.
В заключении

Несколько советов:
По постановлению Минзравмедпрома РФ, люди, имеющие дефекты зрения, при поступлении на работу, связанную с использованием компьютерной техники, обязаны пройти полное офтальмологическое обследование.

Если вы еще не ходите в очках и со зрением у вас все хорошо, не стесняйтесь заботиться о своем здоровье и подберите себе компьютерные очки, окружающие могут посмеяться, но в конечном итоге здоровее окажетесь именно вы.