Вимоги безпеки при використанні світлодіодного освітлення. Частина 1

Застосування світлодіодного освітлення – ключовий фактор.

Застосування світлодіодного освітлення є ключовим чинником, що підвищує ефективність використання електроенергії, що, в свою чергу, дозволяє створювати креативні ефекти, що не були можливі з використанням ламп розжарювання і люмінесцентних ламп.

Але вихідний спектр, як і у люмінесцентних ламп, значно відмінний від спектру сонячного світла, на який розрахований людське око.

Наскільки це важливо? Що вам необхідно знати про те, які наслідки для здоров’я несе застосування штучного світла?

Ось коротка відповідь: Для будь-якого виду освітлення існують рівні безпеки і небезпеки. Знання і стандарти допомагають виробникам і розробникам систем освітлення орієнтуватися в цій великій області.

Трохи біології.

Очам доводиться стикатися з великою кількістю рівнів освітленості і спектрів.

Два типу оптичних сенсорів на сітківці ока, плюс до всього змінюється діаметр зіниці, і повіки, які допомагають прискіпливіше, забезпечують сприйняття як мінімум 90% інтенсивності при розпізнаванні кольорів від фіолетового (довжина хвилі 400 нм) до червоного (700 нм), з порогами чутливості від 380 до 750 нм.

При самому тьмяному освітленні, палички-сенсори можуть розрізняти пересуваються об’єкти або зображення.

Оскільки палички-сенсори розрізняють тільки одного виду, в сутінках відсутня можливість колірного сприйняття.

Опинившись в темряві, палички і з’єднані з ними нерви стають більш чутливими, приблизно за 30 хвилин досягаючи свого максимуму, хоча велика частина змін відбувається за перші п’ять хвилин. І навпаки, вся додаткова чутливість може бути втрачена буквально за секунди – так нічний зір, якому необхідні хвилини на адаптацію, падає під час попадання спалахів світла в ваші очі.

Пікова чутливість паличок становить приблизно 498 нм, зазвичай перебуваючи між 400 і 600 нм. При 640 нм спрацьовування не буде, ось чому задні панелі більшості літаків і автомобілів мають яскраво виражену червоне підсвічування – так званий червоний конус (див. Нижче), що дозволяє створити гарне відображення на довжинах хвиль, які не можуть послабити нічний зір при прямому спостереженні. Синє або зелене освітлення не можуть впоратися з цим важливим завданням.

У міру того, як світло стає яскравішим, палички відключаються і включається другий тип оптичних сенсорів, які називаються колбочками.

Колбочки в 100 разів чутливіші, ніж палички. Колірне сприйняття можливо завдяки наявності в сітківці ока трьох типів колб: синіх (пік припадає на 419-420 нм), зелених (531-534 нм) і жовтих (558-564 нм), що відповідають одному з трьох видів фоточутливих білків.

Червоні колбочки називаються так через свою чутливості до довжин хвиль, що перевищує 700нм.

Різні комбінації трьох типів колб відповідають за сприйняття всіляких відтінків кольору при яскравому освітленні.

Колбочки сконцентровані в центрі сітківки ока. Навколо них знаходяться палички. З цієї причини астрономи, що шукають тьмяних зірок, повинні дивитися в телескоп краєм ока.

Вхідний світло максимально контролюється райдужною оболонкою ока, яка змінює діаметр зіниці від 2 до 7 мм автоматично для сигналів від колб і паличок відповідно.

Чутливі, але “сліпі” клітини.

Відкриті тільки кілька років тому, є ще й третій вид сенсорів очей, які не формують зображення. По суті, вони називаються “фоточутливими ретинального нейронами”. Дані види клітин також мають вплив на зіницю і відповідальні за синхронізацію природних циркадних ритмів мозку з сонячним світлом.

Фоточутливі нервові клітини є предметом інтенсивних досліджень. Їх сприйняття здійснюється за допомогою речовини, званого меланопсіном, який реагує на широкий діапазон кольорів, досягаючи піку при 480 нм (приблизно між спадами піків чутливості синього і зеленого кольорів), а також може мати і інші піки чутливості, тому що цей вид клітин все ще слабо вивчений зважаючи на свою складності.

Вкрай важливі для захисту очі, ці нервові клітини можуть впливати на зіницю, роблячи його мінімальним, в той час як колбочки і палички можуть тільки злегка скорочувати зіницю, з чого випливає, що він знову збільшиться через приблизно 10 секунд (див. Нижче щодо 480 нм ).

Як розповіли дослідники з Міссурі Ян Лі Чжоу і Даніель Ту у своїй роботі 2007 р .: “Внутрішня система сприйняття світла сітківкою (фоточутливі нервові клітини) генерує тривалі і посилені реакції на тривалий освітлення високої інтенсивності, таким чином змушуючи зіницю звузитися при яскравому світлі”.

На додаток до короткострокових періодів адаптації в секунди і хвилини, існують і більш тривалі періоди адаптації.

Наприклад, зіниця маленької дитини вразливий до ультрафіолету сонячного світла, в той час як дорослі захищені фільтруючими хімічними речовинами, які накопичувались в передній частині очі протягом декількох років. Також були запропоновані деякі захисні механізми – люди, які проживають у високих широтах, повинні бути більш обережні під час відпусток в теплих краях.

Око дорослого, спільно з фізіологічними реакціями на зразок прикриття століття і моргання, здатний впоратися з сонячним світлом на своїй рідній широті – за винятком випадків, описаних нижче.

Щоб нанести шкоду, освітлення повинно бути яскравим, а його спектр грає найважливішу роль при цьому.

Короткі довжини хвиль несуть в собі більше енергії, ніж довгі, тому сині фотони можуть завдати більше шкоди, ніж червоні.

Ультрафіолетові фотони будуть найбільш небезпечними. Однак, світлодіодне освітлення не випускає їх.

Якщо очей піддається впливу ультрафіолету (наприклад, з сонячного світла), то він поглинається передньою частиною очі. Великі дози можуть призвести до світлових спалахів в очах – хворобливого, але зазвичай оборотного, збитку від ультрафіолету. Тривале поглинання ультрафіолету кришталиком ока може послужити причиною розвитку катаракти.

Небезпека синього освітлення.

Зрідка ультрафіолет досягає сітківки, також викликаючи її пошкодження – це трапляється з маленькими дітьми і, наприклад, з тими, чиї кришталики очей були видалені з медичних причин.

Наші особи чимось зобов’язані енергії синього освітлення.

“У нас еволюціонувала захист від сонячного випромінювання. Коли сонце знаходиться високо в небі, то випромінювання більш синє – ось чому у нас є брови і вії. Коли ж сонце знаходиться низько, то, як правило, випромінювання більш червоне “- сказав Джон О’Хаген, глава лазерної і оптичної радіаційної дозиметричної групи британського Агентства із захисту здоров’я.

Негативний вплив синього освітлення високої інтенсивності досить добре вивчено. Воно має кумулятивну природу за своїм впливом.

Міжнародна комісія із захисту від неіонізуючого випромінювання (ICNIRP) збирає наукові докази по мірі їх надходження і, завдяки аналізу експертами, випускає передові вказівки та рекомендації щодо. Таким чином, її вплив усіма визнано і є основою для світових стандартів у забезпеченні безпеки освітлення.

ICNIRP пропонує “використання шоломів, окулярів, спеціального одягу та структур” для захисту очей і шкіри від згубного впливу сонячного ультрафіолету.

Здоров’я очей в довгостроковій перспективі.

Існує ймовірність того, що рівні синього освітлення, які не викликають пошкоджень протягом декількох годин, можуть заподіяти кумулятивний шкоди протягом декількох років. Передбачається, що так виникає вікова дегенерація жовтої плями (AMD).

З урахуванням вищесказаного, все ще немає повної ясності у взаємозв’язку синього освітлення і виникненні AMD.

“Недавні дослідження припускають, що синій край видимого спектру може сприяти пошкоджень сітківки і навіть викликати AMD” – говорить Американський фонд досліджень AMD. “Сітківка може бути пошкоджена високоенергетичної видимої радіацією синього / фіолетового освітлення, яка проникає в макулярної пігмент, що знаходиться в оці. Відповідно до досліджень Шипінський очного інституту, низька щільність макулярного пігменту може представляти фактор ризику для виникнення AMD, припускаючи більших збитків від впливу синього освітлення. “

Міркування о’Хагена.

“Я буду дуже здивований, якщо виявиться, що сині світлодіоди підвищують ризик виникнення AMD. Синє освітлення від сонця набагато небезпечніше. “- сказав він. “Наука ще не досягла однозначної думки щодо даного питання. З точки зору фізики, високоенергетичне синє або ультрафіолетове випромінювання може викликати пошкодження. Воно буде опромінювати сітківку дитини сонячним світлом, коли захисний механізм ще не придбаний. А це передбачає тривалий період часу перед тим, як виникне AMD “.

Також необхідно розуміти, що має місце кумулятивний вплив, яке викликає дані ефекти при спрацьовуванні певного порогу чутливості, що може означати, що накопичується тільки синє випромінювання певних рівнів. І знову-таки, потенційні ефекти незначні, що говорить про обмеженість розуміння сучасної науки.

ICNIRP опублікував графік ризику для синього випромінювання, який визначає небезпеку випромінювань за довжиною хвилі, що може послужити причиною встановлення норм для робочих змін на кожен день.

Даний графік показує, що досить потужне випромінювання в межах 400-500 нм пошкоджує очі. Якщо ж був видалений кришталик ока, то діапазон починається з 310 нм.

Око частково вразливий для випромінювань між 420 і 470 нм, що в точності збігається з діапазоном, для якого припиняється емісія в напівпровідниках світлодіодів InGaN: індиго і ультрафіолет.

Це характерно для світлодіодів всіх виробників, а також для більшості люмінесцентних ламп і розрядних ламп високої інтенсивності.

Спектр випромінювання різних люмінесцентних ламп широко варіюється. Їх почали випускати з 1950-х у вигляді тонких блакитних ламп, що генерують випромінювання в діапазоні 430-450 нм.

Дослідження, які проводилися до кінця 1980-х, так і не виявили шкоди для очей.

Розпечена лампа має безперервний спектр, подібний з сонячним світлом, за винятком того, що в ньому менше синього. Тому вони по суті безпечні при довгостроковому використанні, якщо не занадто яскраві.

Так де ж межі? Який потужністю повинно володіти випромінювання?

Починаючи від сонячного освітлення і закінчуючи переглядом телевізора – ще ніхто не сказав, що сила світла 300 кд / м2 від телевізійного екрану викликатиме пошкодження сітківки – за межами цих значень випромінювання небезпечно.

Дані обмеження визначаються інтенсивністю, спектром і часом, а також науковими знаннями.

Гарантований шкоду.

При певних интенсивностях очам завдається непоправної шкоди.

Якщо прямо дивитися на сонце (інтенсивність 1.6? 10 ^ 9 кд / м2), то за частки секунд буде завдано непоправної шкоди.

Дугова електрозварювання без захисту очей може призвести до аналогічних результатів. За пів секунди синє випромінювання від зварювання може пошкодити очі. Що говорити про зварювання протягом усього дня? На електричну дугу від зварювання не можна дивитися більш 0.47-4.36 з в день.

З іншого боку, незважаючи на спектр, в якому домінує синє випромінювання, око здатне впоратися з інтенсивністю 5000 кд / м2 ясного блакитного неба. Хоча, якщо уважно вдивлятися в небо протягом декількох років, то очі отримують кумулятивний збиток і навіть більше, якщо жити на залитій сонцем планеті, то в кінці кінців очі отримають кумулятивні пошкодження.

Інтенсивність люмінесцентних ламп становить 10000 кд / м2, що найімовірніше є максимально безпечним рівнем для очей, якщо дивитися безперервного на таке освітлення. Інтенсивність випромінювання нитки розжарювання електроламп взагалі може становити 10 мільйонів кд / м2.

Дані висновки випливають з детального дослідження безпеки застосування світлодіодів, яке проводили професор Франклін Бехер і офтальмологи паризького Університету ім. Декарта. Воно називається “Світлодіоди для побутового освітлення: чи існує ризик для очей?”.

Даний звіт звертає увагу на те, що інтенсивність яскравого сонячного світла на поверхні білої стіни з південної сторони може перевищувати 50000 кд / м2, що вимагає використання сонцезахисних окулярів для забезпечення безпеки очей. Те ж саме стосується снігу і піску в схожих умовах.

Дослідження, проведені науковою групою, досить неоднозначні, тому що світлодіод зі світловим потоком 212 лм при середній інтенсивності випромінювання 6.2? 10 ^ 7 кд / м2 не є небезпечним для очей, адже на нього можна дивитися з близької відстані.

Вимоги безпеки при використанні світлодіодного освітлення. Частина 2

Ссылка на основную публикацию