Последний десяток лет мы можем наблюдать возрастающую тенденцию использования светодиодов в различных устройствах: телевизоры, компьютеры, телефоны, а также для уличного, промышленного и бытового освещения. LED достаточно быстро захватывают просторы рынка и отодвигают другие более устаревшие осветительные технологии на второй план, такие как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы. Почему же так происходит? Все просто: ведь LED обладают высокой энергоэффективностью.
Министерство энергетики США предоставило информацию, по потреблению энергии светодиодами, LED потребляют энергии более чем на 70 % меньше и при этом их срок службы в 25 раз дольше, чем у лампы накаливания [1].
По оценкам, по сравнению с полным отсутствием светодиодов, при широком использовании светодиодов в США до 2027 года, в год можно было бы сэкономить количество энергии, эквивалентное электрической мощности 44 крупных электростанций, что дало бы общую экономию не менее 30 миллиардов долларов США, — сообщает Министерство энергетики [1]. Несмотря на наглядные плюсы светодиодов, мировая научная общественность уже долго спорит о вреде и пользе светодиодов на человека. Все дело в том, что LED излучают в синем и голубом спектре.
Некоторые исследователи считают, что сине-голубой диапазон негативно воздействует на зрение. В своей статье [2] А. М. Островский приводит пример воздействия на крыс света сине-голубого диапазона, при 3-часовом освещении и энергетической освещённости 0,64 Вт/ м2 в спектральной полосе 400–480 нм. Спустя сутки это приводило к массовой, хотя и частично обратимой, гибели фоторецепторных клеток сетчатки. С. С. Рамос [3] провела исследования воздействия LED экранов на пигментированных крыс, у которых сетчатка максимально похожа на человеческую. За 3 месяца непрерывного прямого воздействия было обнаружено, что 23 % световоспринимающих клеток погибло. Данные исследование нельзя считать абсолютно достоверными, так как сетчатки животных отличаются от человеческих и условия проведения экспериментов не приближены к реальным, так как большинство падающего на глаз света является отраженным, а не прямым.
Андрей Демкин в статье [4] высказывает мнение о том, что повреждение сетчатки реализуется за счет фотохимических механизмов. Синий свет вызывает накопление в клетках сетчатки пигмента липофусцина в виде гранул. И данные гранулы поглощают синий спектр светового излучения, в результате чего образуется много свободных кислородных радикалов, которые, повреждают структуры клеток сетчатки. Хотя в статье [5] И. А. Лугина сказано, что точный механизм образования липофусцина не изучен и его количественное содержание увеличивается с возрастом, в особенности, в митотически неактивных клетках. По этой причине липофусцин называют «пигментом старения».
Существует доказанное влияние синего света, это его влияние на циркадные ритмы. Синий спектр оказывает воздействие на меланопсин — светочувствительный рецептор. Меланопсин обладает функцией регулировки циркадные ритмов и механизмов сна из-за его способности угнетать активность гормона мелатонина. На кривой (рис. 1) отражено влияние спектрального состава излучения на уменьшение секреции мелатонина. Данная кривая имеет пик на длине волны 464 нм. На рисунке точками обозначены результаты исследования концентрации мелатонина при воздействии излучения на восьми длинах волн (440, 460, 480, 505, 530, 555, 575 и 600 нм). Исследования проводились с участием 72 здоровых людей. [6].
Рис. 1. Относительный спектр действия для подавления секреции мелатонина
Лишь определенная часть диапазона синего света отвечает за регуляцию «внутренних часов». В моде была теория замены утреннего кофе пребывание в помещении с синими лампами. Действительно, результаты многих экспериментов демонстрирую, что синий свет помогает проснуться, улучшает внимание и активизирует мыслительный процесс, влияя на психомоторные функции.
В статье [8] C. Мартина Бэйвена описывается добровольный эксперимент, проводимый над двадцатью одним здоровым человеком. Испытуемые выполняли компьютерные тесты психомоторной бдительности до и после каждого из четырех случайных назначенных пробных состояний, выполняемых в разные дни:
1) белый свет и плацебо;
2) белый свет и 240 мг кофеина;
3) синий свет и плацебо;
4) синий свет и 240 мг кофеина.
И только кофеин, и синий свет улучшили точность в визуальном испытании реакции, и наблюдался аддитивный эффект.
Хоть и воздействие на организм человека высокотехнологичных источников света до конца не изучено. Но уже сейчас можно сказать исходя из различных исследований, что светодиоды особенно белого света (синий кристалл и желтый люминофор) влияют на циркадные ритмы и механизмы сна.
Так как синий свет влияет на биологические часы, то нужно создавать «умные» автоматизированные лампы с изменяющейся цветовой температурой в зависимости от времени суток. Ведь спектр светодиодных источников освещения смещается от красной части к синей при увеличении цветовой температуры [8]. И с помощь данных ламп оптимально контролировать свои биологические часы.
Литература:
- U. S. Department of Energy, LED Lighting [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://energy.gov/energysaver/led-lighting (дата обращения: 22.12.2017).
- Зак П. П., Островский М. А. Потенциальная опасность освещения светодиодами для глаз детей и подростков // «Светотехника». — 2012. — № 3. — С. 4–6.
- Светодиодное излучение повреждает сетчатку: опасность LED-дисплеев для зрения [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://medbe.ru/interview/drugie-intervyu/svetodiodnoe-izluchenie-povrezhdaet-setchatku-opasnost-led-displeev-dlya-zreniya/ (дата обращения: 15.12.2017).
- Современные высокотехнологичные источники света и здоровье человека [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://dom.dacha-dom.ru/vred-svetodiodnich-lamp.html (дата обращения: 18.02.2018).
- Лугин И. А., Современные представления о липофусцине как о биомаркере старения // Синергия наук. — 2017. — Т. 1, № 18. — С. 1147–1156.
- Бижак Г., Кобав М. Б. Спектры излучения светодиодов и спектр действия для подавления секреции мелатонина // «Светотехника». — 2012. — № 3. — С. 11–16.
- Comparison of Blue Light and Caffeine Effects on Cognitive Function and Alertness in Humans [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0076707(дата обращения: 20.02.2018).
- Цветовая температура [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://photohandle.com/cvetovaja-temperatura/ (дата обращения: 20.02.2018).
