За останні 15 років ми стали свідками технологічної революції в сфері технологій штучного освітлення. В наші дні традиційна лампа розжарювання конструкції Едісона-Лодигіна в будинках, громадських місцях і у виробничих приміщеннях поступилася місцем звичайним і компактним люмінесцентним лампам, галогенних і металогалогенних ламп, багатобарвним та люменоформним светодиодам. У багатьох країнах, у тому числі і в Росії прийняті закони, що стимулюють використання сучасних енергозберігаючих джерел світла, замість традиційних, які споживають великі потужності ламп розжарювання. Наприклад, Федеральним законом РФ №261 «Про енергозбереження і про підвищення енергетичної ефективності» з 2009 року була введена заборона на імпорт, випуск і реалізацію ламп розжарювання потужністю 100 ват і більше, а для муніципальних і державних підприємств - заборона на закупівлі будь-яких ламп розжарювання для освітлення.

Зміна елементної бази сталася і у всіх видах пристроїв рідкокристалічними екранами. На зміну підсвічуванні екрану на основі мікрофлуоресцентних ламп також прийшли твердотільні джерела світла - світлодіоди, які стали стандартним рішенням в смартфонах, планшетах, ноутбуках, моніторах і телевізійних панелях. Технологічна революція привела до радикальної зміни навантаження на очі: більшість сучасників читають і дивляться для отримання інформації не на добре освітлену відбитим світлом папір, а на що випускають світло світлодіодні дисплеї.

Рядові споживачі швидко помітили різницю між світловим середовищем, створюваної традиційними лампами розжарювання і високотехнологічними джерелами світла, такими як світлодіоди. У деяких випадках перебування в середовищі з штучним освітленням на новій технологічній основі стало приводити до зниження продуктивності праці, до підвищеної стомлюваності і дратівливості, до втоми, порушень сну, і захворювань очей і порушеннями зору. Також стали відзначатися випадки погіршення стану людей, які страждають такими хронічними захворюваннями як епілепсія, мігрень, захворювання сітківки, хронічний актинічний дерматит і сонячна кропив'янка.

Проблема зі здоров'ям стали виникати через те, що світлодіоди, як і інші джерела світла нових поколінь були розроблені і стали проводитися в той час, коли промислові стандарти безпеки не були нормою. Проведені за останнє десятиліття дослідження показали, що не всі типи і конкретні моделі сучасних високотехнологічних джерел світла (світлодіоди, люмінесцентні лампи) можуть бути безпечні для здоров'я людини. Формально, з точки зору існуючі стандартів фотобіологічні безпеки джерел світла (Європейські EN 62471, IEC 62471, CIE S009 і російський ГОСТ Р МЕК 62471 «Светобіологіческая безпеку ламп і лампових систем») абсолютна більшість побутових джерел світла за умови правильного монтажу і використання відносяться до категорії «безпечні у використанні» ( «вільна група» ГОСТ Р МЕК 62471) і лише деякі до категорії «незначний ризик». За стандартами безпеки оцінюються такі ризики від впливу джерел світла:

1. Небезпеки ультрафіолетового випромінювання для очей і шкіри.

2. Небезпеки випромінювання діапазону УФ-А для очей.

3. Небезпеки випромінювання синього спектра для сітківки ока

4. Тепловий небезпеки ураження для сітківки.

5. Інфрачервона небезпеку для очей.

Промениста енергія від джерел світла може викликати пошкодження тканин організму людини за допомогою трьох основних механізмів, перші два з яких не залежать від спектрального складу світла і характерні для впливу випромінювання видимого, інфрачервоного і ультрафіолетового спектрів:

• Фотомеханічного - при тривалому поглинанні великої кількості енергії, що веде до пошкодження клітин.
• Фототермічна - в результаті короткого (100 мс -10 с) поглинання інтенсивного світла, що приводить до перегріву клітин.
• Фотохімічного - в результаті впливу світла певної довжини хвилі відбуваються специфічні фізіологічні зміни в клітинах, що призводять порушення їх діяльності або загибелі. Цей вид ушкоджень характерний для сітківки ока при поглинанні світла синього спектра з довжиною хвилі в діапазоні 400-490 нм випромінюваного світлодіодами

Ілюстрація №1. Синій спектр випромінювання світлодіодів - раніше невідома і серйозна загроза для здоров'я сітківки ока людини. (Якщо ви читаєте статтю на ЖК моніторі - просто затримайте погляд на зображенні нижче і прислухайтеся до своїх відчуттів).

У реальному житті небезпеки ураження шкіри, очей або сітківки фотомеханічними і фототермічна механізмами можуть виникнути лише при порушенні правил безпеки: зоровий контакт з потужним джерелом світла, з малих відстаней або протягом тривалого часу. При цьому теплове і потужне світлове випромінювання зазвичай явно помітно, і людина реагує на його вплив охоронними безумовними рефлексами і поведінковими реакціями, що переривають контакт з джерелами, що ушкоджує світлового випромінювання. Накопичується ефект теплового випромінювання протягом життя людини на кришталик ока призводить до денатурації білків в його складі, що призводить до пожовтіння і помутніння кришталика - виникнення катаракти. Для профілактики катаракти варто захищати очі від впливу будь-якого яскравого світла (особливо сонячного), не дивитися на електричну дугу зварювання, вогонь в багатті, печі або каміні.

Значну небезпеку для здоров'я очей є вплив ультрафіолетової (люмінесцентні і галогенні лампи) і синьої частини спектра світлового випромінювання світлодіодів, які суб'єктивно в загальному спектрі світлового випромінювання людиною не сприймаються, і вплив яких не може бути контрольовано безумовними або умовними рефлексами.

Багато видів штучних джерел світла при роботі випускають незначну кількість ультрафіолетового випромінювання: кварцові галогенні лампи, лінійні або компактні флуоресцентні лампи і лампи розжарювання. Найбільша кількість ультрафіолетового вивчення виробляють флуоресцентні лампи з одним шаром ізоляції робочого середовища (наприклад, лінійні лампи денного світла, встановлені без полікарбонатних світлорозсіювачів, або компактні флуоресцентні лампи без додаткового пластикового Світлорозсіювачі). Але навіть при найгіршому сценарії використання ламп з найбільшою емісією ультрафіолетового випромінювання еритемна доза, одержувана людиною за рік, не перевищує дози, одержуваної при тижневій відпустці влітку на Середземному морі. Однак певну небезпеку становлять лампи, що випускають ультрафіолетове випромінювання поддиапазона УФ-С, яке в природі практично повністю поглинається земною атмосферою і не досягає земної кори. Випромінювання цього діапазону не є природним для людського організму і може становити певну небезпеку, теоретично збільшуючи ризик розвитку раку шкіри на 10% і більше. Також постійний вплив ультрафіолетового випромінювання на людину може становити небезпеку при ряді хронічних захворювань (захворювання сітківки, сонячна кропив'янка, хронічні дерматити) і приводити до виникнення катаракти (помутніння кришталика ока).

Ілюстрація №2. Стандартне шкідливу дію світлового випромінювання на очі в залежності від довжини хвилі.

Набагато більшу, але поки ще недостатньо вивчену небезпеку може становити для здоров'я очей і сітківки випромінювання синьої частини видимого спектру в діапазоні від 400 до 490 нм випускається світлодіодами білого світла.

Ілюстрація №3. Порівняння потужності спектра випромінювання стандартних світлодіодів білого світла, флоуресцентних (люмінісцентних) ламп і традиційних ламп розжарювання.

На ілюстрації вище показано порівняння спектрально складу світла від різних джерел: світлодіодів білого світла, флуоресцентних (люмінісцентних) ламп і традиційних ламп розжарювання. Хоча суб'єктивно світло від усіх джерел сприймається як білий, спектральний склад випромінювання принципово різний. Пік синього спектра у світлодіодів обумовлений їх конструкцій: білі світлодіоди складаються з діода, що випускає потік синього світла, що проходить через поглинаючий синє світло жовтий люмінофор, що створює у людини сприйняття світу білого кольору. Максимум потужності випромінювання у світлодіодів білого світла доводиться на синю частину спектру (400-490 нм). Експериментальні дослідження показує, що вплив синього світла в діапазоні 400-460 нм є максимально небезпечним, що призводить до фотохимическому пошкодження клітин сітківки ока і їх загибелі. Синє випромінювання в діапазоні 470-490 нм може бути менш шкідливим для очей. З графіків видно, що і флуоресцентні лампи також випромінюють світло у шкідливому діапазоні, але інтенсивність випромінювання в 2-3 менша, ніж у світлодіодів білого світла.

Згодом люмінофор в світлодіодах білого світла деградує, і інтенсивність випромінювання в синьому спектрі збільшується. Теж відбувається і в електронних гаджетах: чим старіше екран або монітор зі світлодіодним підсвічуванням, тим інтенсивніше в ньому випромінювання синьої частини спектра. Патологічний вплив синього спектра на сітківку ока посилюється в темний час доби. Найбільше схильні до впливу, що ушкоджує синього спектра діти у віці до 10 років (через кращу проникності структур очі) і літні люди старше 60 років (через накопичення в клітинах сітківки пігменту ліпофусцину, активно поглинає світло синього спектра).

Ілюстрація №4. Порівняння потужності спектра випромінювання різних штучних джерел світла з денним сонячним світлом.

Шкідливу дію синьої частини спектра світлового випромінювання світлодіодів реалізується за рахунок фотохімічних механізмів: синє світло викликає накопичення в клітинах сітківки пігменту ліпофусцину (якого утворюється більше з віком) у вигляді гранул. Гранули ліпофусцину інтенсивно поглинають синій спектр світлового випромінювання, в результаті чого утворюється багато вільних кисневих радикалів (активна форма кисню), які, пошкоджують структури клітин сітківки, викликаючи їх загибель.

Крім шкідливої ​​дії синє світло довжиною хвилі 460 нм, що випускається світлодіодами білого світла і флуоресцентними (люмінесцентними) лампами здатний впливати на синтез фотопігмент меланопсіна, що регулює циркадні ритми і механізми сну за рахунок придушення активності гормону мелатоніну. Синє світло цієї довжини хвилі здатний при хронічному впливі зрушувати циркадні ритми людини, що, з одного боку, при контрольованому впливі може бути використано для лікування порушень сну, а з іншого при безконтрольною експозиції, в тому числі в нічний час, приводити до зрушення циркадних ритмів людини, що призводять до порушень сну .

Урізаний спектральний склад світла від люмінесцентних ламп і світлодіодів побічно зменшує регенеративні здатності (здатності до відновлення) тканин ока. Справа в тому, що видимий червоний і ближній інфрачервоний діапазон (IR-A) природного сонячного світла і ламп розжарювання викликає певний прогрів тканин, стимулюючи кровопостачання і живлення тканин, покращуючи виробництво енергії в клітинах. Світло від високотехнологічних пристроїв практично позбавлений цієї природної «лікувальної» частини спектра.

Небезпека синього спектра видимого випромінювання, що випускається світлодіодами білого світла, підтверджена численними експериментами над тваринами. Французьке Агентство з продовольчої, екологічної та професійної безпеки і здоров'я (ANSES) в 2010 році опублікувало доповідь «Світлодіодні системи освітлення: наслідки для здоров'я, з якими варто рахуватися» в якому йдеться «Синє світло ... визнаний шкідливим і небезпечним для сітківки ока, за рахунок викликається ним клітинного окисного стресу ». Синій спектр світлодіодного світла викликає фотохімічні пошкодження очей, ступінь якого залежить від накопиченої дози синього світла, в результаті сукупності інтенсивності і освітлення і тривалості його впливу. Агентство виділять три основних групи ризику: діти, світлочутливі люди і працівники, які проводять багато часу в умовах штучного освітлення.

Наукова комісія Євросоюзу за новими і знову виявлених ризиків для здоров'я (SCENIHR) також опублікувала в 2012 році свою думку з небезпеки для здоров'я світлодіодного освітлення, підтверджуючи, що синій спектр світлодіодного світла викликає фотохімічні пошкодження клітин сітківки ока як при інтенсивному (більше 10 Вт / м2 ) короткочасному впливі (> 1,5 години), так і при тривалому впливі з низькою інтенсивністю.

висновки:

1. Вплив на організм людини високотехнологічних джерел світла до кінця не вивчено. В даний час неможливо зробити остаточних висновків ні про безпеку, але й про небезпеку впливу на організм людини джерел світла, відмінних від традиційних ламп розжарювання.
2. В даний час неможливо визначити стандарти безпеки типів джерел світла через значної різниці внутрішніх конструктивних параметрів в залежності від конкретного виробника і конкретної партії товару.
3. Виходячи з спектрального складу випромінювання, найбільш безпечними для здоров'я людини джерелами світла є традиційні лампи розжарювання і деякі галогенні лампи. Їх рекомендується використовувати в спальнях, в дитячих і для освітлення робочих місць (особливо місць для роботи в темний час доби). Від використання світлодіодів в місцях тривалого перебування людей (особливо в темний час доби) краще відмовитися.
4. Для зниження емісії випромінювання ультрафіолетового діапазону рекомендується або відмовитися від використання флуоресцентних (люмінесцентних) ламп, або використовувати флуоресцентні лампи з подвійною оболонкою і установкою за полімерними Світлорозсіювачі. Не можна користуватися люмінесцентними лампами на відстані ближче, ніж 20 см до тіла людини. Галогенні лампи також можуть бути значними джерелами УФ випромінювання.
5. Для зниження можливого пошкодження сітківки випромінюванням синього спектра, що випускається світлодіодами холодного білого світла і, в меншій мірі, компактними флуоресцентними лампами слід: використовувати для освітлення джерела світла іншого типу, або використовувати світлодіоди теплого білого світла. При роботі в нічний час при штучному освітленні світлодіодами або флуоресцентними лампами рекомендується використовувати окуляри, які блокують синій спектр світлового випромінювання.
6. При роботі з пристроями, що мають рідкокристалічні екрани зі світлодіодним підсвічуванням рекомендується скорочувати час роботи з такими пристроями, давати відпочинок очам кожні 20 хвилин роботи, припиняти роботу як мінімум за дві години до сну і уникати роботи в нічний час. У налаштуванні колірної температури моніторів і екранів слід віддавати перевагу теплій колірній гамі. Особливо схильні до впливу синього спектра діти у віці до 10 років і люди похилого віку старше 60 років. При роботі в темний час доби в умовах штучного освітлення рекомендується носити окуляри, які блокують синій спектр світлового випромінювання, особливо. Постійне носіння окулярів, які блокують синій спектр в денний час може привести до порушення синтезу гормону меланопсіна і подальшим порушенням сну, і інших захворювань, пов'язаних з порушеннями циркадних ритмів (в тому числі до раку молочної залози, серцево-судинних і шлунково-кишкових захворювань).
7. При нічному водінні автомобіля рекомендується носити водійські окуляри з жовтими світлофільтрами для блокування синього спектра світла зустрічних світлодіодних фар і підвищення чіткості зображення.

Список літератури:

1. Health Effects of Artificial Light. Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR), 2012.
2. Systèmes d'éclairage utilisant des diodes électroluminescentes: des effets sanitaires à prendre en compte. ANSES 2010.
3. Gianluca T. Effects of blue light on the circadian system and eye physiology Mol Vis. 2016 року; 22: 61-72.
4. Lougheed T. Hidden blue hazard? LED lighting and retinal damage in rats. Environ Health Perspect, 2014. Vol.122: A81
5. Yu-Man Sh. et al. White Light-Emitting Diodes (LEDs) at Domestic Lighting Levels and Retinal Injury in a Rat Model Environ Health Perspect, 2014 року, Vol.122.