Светодиоды — убийцы зрения?

В наши дни традиционная лампа накаливания конструкции Эдисона-Лодыгина практически уступила место люминесцентным и галогенным лампам, многоцветным и люминофорным светодиодам. Во многих странах приняты законы, стимулирующие использование современных энергосберегающих источников света. Например, был введён запрет на импорт, выпуск и реализацию ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. Изменилась элементная база и во всех видах устройств с ЖК-экранами. На смену микрофлуоресцентным лампам в подсветке экрана также пришли светодиоды.

как светодиоды (LED) влияют на зрение
ассортимент LED матрицы

Что-то неладное…

Новомодные LED-светильники, ЖК-телевизоры, мониторы и гаджеты со светодиодной подсветкой экрана, оказывается, не так безобидны, как могло бы показаться на первый взгляд.

Частью потребителей была замечена разница в комфорте световой среды, создаваемой традиционными лампами накаливания и высокотехнологичными источниками света. Пребывание в среде с современным искусственным освещением иногда стало приводить к снижению производительности труда, к повышенной утомляемости и даже к заболеваниям.

Проблемы со здоровьем появились из-за того, что источники света новых поколений были разработаны и начали производиться в то время, когда промышленные стандарты безопасности ещё не стали нормой. Из-за особенности конструкции современных источников света спектр их излучения заметно отличается от спектра естественного дневного света и от света ламп накаливания (рис. 1), хотя субъективно свет от всех источников воспринимается как белый.

Светодиоды и конструктивные особенности

Пик синего цвета в спектре светодиодов обусловлен их конструкцией:
фактически это диоды, испускающие поток синего света, проходящего через жёлтый люминофор, поглощающий синий свет. Человек воспринимает такой свет как белый. Максимум мощности излучения у светодиодов белого света приходится на синюю часть спектра (400-490 нм).

Вредные части светового спектра

Кроме видимого света в глаз человека попадает и невидимое излучение, находящееся за краями радуги: ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК). Какие диапазоны спектра опасны для глаз?
Прежде всего, это сильное излучение в любой части спектра (рис. 2). Роговица и хрусталик глаза поглощает большую часть УФ-излучения, проходящего сквозь атмосферу Земли. Избыток УФ-лучей может вызывать воспаление тканей глаза, временную слепоту (снежная слепота) и даже катаракту (помутнение хрусталика). Катаракту может вызывать и длительное интенсивное ИК-излучение (катаракта сталеваров, стеклодувов). Но выяснилось, что и в видимой части спектра имеется опасный для здоровья глаз диапазон излучения-синий свет.

сравнение мощности спектра излучения светодиодов, люминесцентных ламп, и ламп накаливания.

рис.1 Сравнение мощности спектра излучения светодиодов, люминесцентных ламп, и ламп накаливания.

Плохой синий

Эксперименты показали, что воздействие синего света в диапазоне 400-460 нм является максимально опасным — оно приводит к фотохимическому повреждению клеток сетчатки глаза и их гибели. Синий свет в диапазоне 470-490 нм может быть менее вредным для глаз. На (рис.З) видно, что и флуоресцентные лампы также излучают свет во вредоносном диапазоне, но интенсивность излучения его в 2-3 меньше, чем у светодиодов белого света.

Со временем люминофор в светодиодах белого света деградирует, и интенсивность синего света увеличивается. То же происходит и в электронных гаджетах: чем старее экран или монитор со светодиодной подсветкой, тем интенсивное в нем излучение синей части спектра.

Повреждающему воздействию синей части спектра более всего подвержены дети в возрасте до 10 лет (из-за лучшей оптической прозрачности структур глаза) и пожилые люди старше 60 лет (из-за накопления в клетках сетчатки пигмента липофусцина, активно поглощающего свет «синего» спектра, который вызывает гибель клеток).

повреждающее действие светового излучения на глаза, в зависимости от длины волн.

рис.2 Повреждающее действие светового излучения на глаза, в зависимости от длины волн.

Повреждающее воздействие синего света обусловлено фотохимическими механизмами: он вызывает накопление в клетках сетчатки пигмента липофусцина (с возрастом его все больше) в виде гранул. Гранулы липофусцина интенсивно поглощают синий свет, в результате чего образуется много свободных кислородных радикалов (активная форма кислорода), повреждающих структуры клеток сетчатки, вызывая их гибель.

Кроме повреждающего действия синий свет длиной волны 460 нм, излучаемый светодиодами белого света и флуоресцентными (люминесцентными) лампами способен влиять на синтез фотопигмента меланопсина, регулирующего ритмы и механизмы сна за счет подавления активности гормона мелатонина.

спектр излучения дневного солнечного света и различных искусственных источников света.

рис.3 Спектр излучения дневного солнечного света и различных искусственных источников света.

Откуда такая информация

Опасность синей части спектра видимого излучения светодиодов белого света подтверждена экспериментами над животными (белых крыс и макака-резус). Различные группы животных помещали в среды, освещаемые светодиодами различной цветовой температуры. Помещения с контрольными группами животных имели освещение либо естественное, либо лампами накаливания.
После эксперимента изучали состояние клеток сетчатки глаз в различные сроки. Даже 24 часов пребывания в среде со светодиодным освещением было достаточно для повреждения и гибели части клеток сетчатки глаз. Сильнее всего пострадали глаза у животных в помещениях с освещением синим и холодным белым светом. В группах с теплым белым светом наблюдались менее выраженные повреждения глаз.

Французское агентство по продовольственной, экологической и профессиональной безопасности и здоровью (ANSES) в 2010 году опубликовало доклад «Светодиодные системы освещения: последствия для здоровья, с которыми стоит считаться». В нём говорится: «Синий свет… признан вредным и опасным для сетчатки глаза за счёт вызываемого им клеточного окислительного стресса». Синяя часть спектра светодиодного света вызывает фотохимическое повреждение глаз, степень которого зависит от накопленной дозы синего света, в результате совокупности интенсивности освещения и длительности его воздействия.

Научная комиссия Евросоюза по новым и вновь выявленным рискам для здоровья (ЅСЕNІНR) также опубликовала в 2012 году свое мнение по опасности для здоровья светодиодного освещения. Она подтвердила, что синяя часть спектра светодиодного света вызывает фотохимические повреждения клеток сетчатки глаза как при интенсивном кратковременном воздействии (часы), так и при длительном воздействии излучения низкой интенсивности.

Выводы

Исходя из спектрального состава излучения, наиболее безопасными для здоровья человека источниками света являются традиционные лампы накаливания и некоторые галогенные лампы. Их рекомендуется использовать в спальнях, в детских и для освещения рабочих мест.

Для снижения уровня ультрафиолетового облучения рекомендуется отказаться от использования флуоресцентных (люминесцентных) ламп. Либо использовать флуоресцентные лампы с двойной оболочкой или установленные за полимерными рассеивателями. Нельзя пользоваться люминесцентными лампами на расстоянии ближе, чем 20 см до тела человека.

Для снижения повреждения сетчатки излучением в синей части спектра, характерного для светодиодов холодного белого света, следует использовать для освещения источники света другого типа либо использовать светодиоды теплого белого света. При работе в ночное время при искусственном освещении светодиодами или флуоресцентными лампами, рекомендуется использовать очки, блокирующие синий спектр светового излучения.

При использовании устройств с ЖК-экранами, имеющими светодиодную подсветку, рекомендуется сокращать время работы с ними, давать отдых глазам каждые 20 минут работы. Лучше избегать работы в ночное время и заканчивать её как минимум за два часа до сна. В настройке цветовой температуры мониторов и экранов следует отдавать предпочтение теплой цветовой гамме. При работе в темное время суток рекомендуется носить очки, блокирующие синий спектр светового излучения.

Список литературы:

  1. Heflth Effects of Artificial Light Scientific Committee on Emerging and Newly identified Health Risks (SCENIHR) 2012.
  2. Systemes d`eclairage utilisant des diodes electroluminescentes: des effets sanitaires a prendre en comte. ANSES 2010.
  3. Gianluca T.Effects of blue light on the circadian system and eye physiology Mol Vis 2016; 22; 61-72.
  4. Lougheed T.Hidden blue hazard? LED lighting and retinal damage in rats. Environ Health Perspect, 20104 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. Vol.122.
  6. Good G.Light and Eye Damage. American optometric association, 2014.

Из доклада А.Демкина. Врач, научный сотрудник ВМедА им С.М. Кирова

Понравилась статья? Поделитесь ссылкой.