Требования безопасности при использовании светодиодного освещения. Часть 2

Хорошие производители светодиодов делают все правильно.

Светодиод

Производители светодиодов выпускают информацию по безопасному использованию своих устройств.

Например: производитель светодиодов Cree провел тестирование своей продукции, включая наиболее опасное для сетчатки глаза синее излучение от светодиодов. Далее выдержка из этого документа: “Результаты тестирования показали значительные риски для здоровья при использовании некоторых светодиодов видимого света Cree, если они не включают в себя светорассеиватели или вторичные оптические устройства. Данные риски нуждаются в информировании о потенциальном вреде, который наносится в случае длительного действия синего освещения от этих устройств.

На сегодняшний день тестирования показали, что синие и ярко-синие светодиоды Cree (с преобладанием длины волны 450-485 нм) несут большую потенциальную опасность для глаз, чем белые светодиоды того же производителя. Светодиоды других цветовых гамм, например зеленой и красной не несут существенного риска для здоровья глаз.”

Как правило, заявляет ICNIRP, что в целом для людей не представляют опасности те источники, чей спектр более белый и их интенсивность находится ниже 10000 кд/м2.

Всегда безопасны.

За годы исследований были опубликованы международные стандарты, которые описывают рамки между безопасным и опасным освещением.

IEC 62471 “Фотобиологическая безопасность светильников и систем освещения” в данный момент включает оптимальную оценку границ безопасности для светодиодного освещения. Исходным документом для Европы является EN62471, который является главной спецификацией для международных стандартов, включая BS EN 62471:2008 BS EN 62471:2008 Фотобиологическая безопасность светильников и систем.

Для тех, кто желает применять стандарты, данные документы окажут существенную помощь.

“IEC/TR 62778:2012 разъясняет, дает указания и оценку опасности от применения синего освещения для всех типов осветительных приборов, работающих на основе эмиссии в видимом спектре” – рассказывает производитель светодиодов Vishay. “С помощью оптических и спектральных вычислений показаны измерения фотобиологической безопасности, как описано в IEC 62471, который рассказывает о продукте и, в случае, если продукт являет собой часть системы освещения высокого уровня, как данная информация о компоненте (светодиоде или сигнальной лампочке) может быть применена в отношении высокоуровневой системы (например, осветительной арматуры).”

Когда-то светодиодные продукты даже были включены в стандарты безопасности для лазеров IEC 60825. Таким образом положение коренным образом изменилось.

IEC 62471 был создан на основе спецификации US ANSI/IESNA RP-27, которая была адаптирована Международной комиссией по вопросам освещения (CIE).

Прямо или косвенно, большинство стандартов относятся к ICNIRP.

В соответствии с о’Хагеном, британский Стандарт предназначен для опытной эксплуатации. “Предполагалось, что данный стандарт будет адаптирован под новые ограничения ICNIRP с основной поправкой на тепловой ожог сетчатки вместо ущерба от синего излучения.” – заявил он.

Группы риска.

Протестировав стандарты, светодиоды, осветительные арматуры и другие источники освещения разделили на четыре группы: “чистые” (полностью безопасные) и группы риска (RG) 1, 2 и 3. Все тестирования выполнялись на расстоянии 20 см между незащищенным глазом и источником света, что предполагало худший вариант применения, т.к. наблюдение вблизи расфокусирует изображение на сетчатке и означает низкую плотность энерго выделения. Исключение составляют близорукие люди без очков, у которых фокусировка изображения происходит ближе, а максимальный риск предполагает расстояние меньше 20 см.

“Чистые” светодиоды предполагают, что не важно, что вы делаете – вы не сможете причинить себе вреда – сказал о’Хаген.

Группа RG1 схожа с “чистыми” светодиодами из-за нормального ежедневного применения, т.к. никто не будет пристально глядеть на свет, потому что это будет не комфортно. “Предполагается, что вы будете смотреть на источник освещения максимум 10 с” – слова о’Хагена. Продукцию данной группы можно применять практически везде. Исключение составляют операционные, где пациенты, подвергаемые анестезии, будут ощущать себя не комфортно из-за расширенных зрачков.

Группа RG2 предполагает естественную защиту на основе реакции неприятия. Предполагается, что люди моргают каждые 0.25 с. По словам о’Хагена, “Дети попытаются преодолеть свою реакцию неприятия, потому продавать эти продукты потребителям является плохой идеей. Вы можете купить изделия группы RG2 в качестве сторожевого освещения, которое следует устанавливать выше уровня земли. Если у вас очень холодные белые светодиоды с длинным синим пиком, то вы подвержены группе риска RG2. Производители светодиодов справляются с этой проблемой, уменьшая синий пик и используя немного другой вид фосфора.”

Рис. 2

Обычный спектр белых светодиодов для холодной (5,000K для синего), нейтральной (4,100K для зеленого) и теплой (3,100K для красного) цветовой температуры. Светодиоды синего излучения будут иметь пик только слева.

Продукты группы RG3 должны рассматриваться с большой осторожностью и только тренированными людьми. “Портовое освещение скорее всего выполнено из продуктов группы RG3, но ввиду того, как и где они смонтированы, опасности для вас не представляют.” – сказал о’Хаген.

Итак, наиболее безопасными являются светодиоды “чистой” группы и группы RG1, а также некоторые представители RG2. Эти данные можно загрузить из сети интернет у ответственных производителей светодиодов как часть декларации безопасности.

Хотя светодиоды группы RG1 фактически безопасны, большинство органов регулирования (например, французское правительство) устанавливает правило для их использования – не должно быть прямой видимости света с внешней стороны прибора освещения, если только не смотреть на него с близкого расстояния.

Не играйтесь с…

Лазерная указка

И некоторые предметы домашнего быта заслуживают особого внимания. Как сказал о’Хаген: “Даже некоторые накаленные добела торшеры могут причинить вред, если они находятся напротив глаз. Некоторые светодиодные торшеры могут нанести ущерб глазам достаточно быстро.”

В качестве отступления можно сказать, что светодиоды в игрушках в данный момент запрещены другими стандартами IEC, которые причисляют их к лазерам.

Декларации безопасности также могут определять максимальное время, в течение которого на них можно смотреть.

Это максимальный промежуток времени, во время которого глаза могут быть подвержены воздействию источника излучения, находящегося на расстоянии 20 см, в рамках рабочей смены.

Это расстояние не всегда постоянно. Можно вычислить допустимую продолжительность времени для необходимого расстояния, дополнительно принимая во внимание затухание или фокусировку.

“Смотреть на светодиоды с расстояния в 20 см можно в течении 2000 с. Это значение обратно пропорционально квадрату расстояния от единственного источника или 1/d для массива светодиодов” – слова о’Хагена. “Наука еще не имеет однозначного понимания длительного использования синего освещения. ICNIRP не рекомендует подвергаться его воздействию на протяжении восьми часов в день.”

480 нм.

Все светодиодные светильники имеют спад в своем спектре для 480 нм (см. выше) – длина волны, к которым фото-ганглиозные клетки наиболее чувствительны.

Пик эмиссии светодиодов обычно приходится на 460 нм или для более коротких длин волн, к которым эти клетки менее чувствительны. Статья исследователей Заиди, Хилла и Пирсона, опубликованная PCM, наводит на мысли, что свет на длине 460 нм вызывает только частичную реакцию зрачка по сравнению со светом на длине 480 нм.

Таким образом, при интенсивном освещении, зрачок будет расширяться больше при светодиодном освещении, чем при действии аналогичного солнечного света – сетчатка будет получать больше высокоэнергетического синего излучения. Эффект будет больше при использовании холодных белых светодиодов в сравнении с теплыми белыми светодиодами. Худший эффект будет при использовании чисто синих светодиодов.

Является ли это актуальным для долгосрочного здоровья глаз при нормальной интенсивности освещения в помещениях, еще предстоит узнать.

Сон.

Долго данный термин обозначал ежедневной циркадный ритм, а освещение напрямую влияет на выработку мелатонина – гормона сна.

Недавние исследования показали, что фото-ганглиозные клетки отвечают за этот физиологический процесс в большей степени, чем колбочки и палочки.

Циркадный ритм — это биологическая зависимость организма от природного суточного периода, при котором синхронизация выполняется каждый день с помощью изменения в освещённости. Ритм влияет на большое количество физиологических процессов, происходящих с телом.

“Мы эволюционировали таким образом, что просыпаемся вместе с относительно красным спектром, а где-то ближе к середине утра включаются синие показатели спектра” – заявил о’Хаген.

Если повреждения сетчатки вызываются интенсивным воздействием, то нарушения сна могут возникнуть при обычном бытовом освещении.

Если человек находится в темноте много часов подряд, то освещение в 100 лк может произвести достаточно сильный эффект на уровень мелатонина. Меньший эффект будет в случае, если человек не успел приспособиться к темноте.

Те же результаты показали исследования, проведенные Джоанной Даффи и Чарльзом Чейслером из Женского госпиталя в Бригаме, штат Массачусетс. Они также были опубликованы PCM.

Работа при ночном освещении.

Работа при ночном освещении.

В целом предполагается, что на уровень мелатонина для приспособившегося к темноте человека не влияет свет освещенностью меньше 10 лк, а максимальный эффект достигается примерно при 1000 лк и выше. Половина чувствительности достигается около 200 лк.

Даффи и Чейслер также проанализировали спектр, используя излучение на 460 и 555 нм, и обнаружили большее влияние фото-ганглиозных клеток на выработку мелатонина и зависимость от циркадного ритма, чем влияние колбочек и палочек.

Группы стандартов также согласуются с вопросами безопасности и биоритмов, зависящих от чувствительности излечения на 480 нм.

“CIE работает над созданием документа, определяющего влияние соответствующих спектров на активность фото-ганглиозных клеток. CEN также имеет рабочую группу по данному вопросу” – заявил о’Хаген. “Примерно 15 исследовательских групп по всему миру работают над этим: Университеты Саррея, Манчестера и департамент офтальмологии Оксфордского университета занимаются научной работой.”

Независимо от поступающих нюансов в исследовании излучения на 480 нм, о’Хаген предлагает простой совет для людей, избегающих любых проявлений в нарушении сна, причиненных искусственным освещением: “Избегайте попадания яркого освещения в ваше лицо по утрам. Свет должен постепенно затухать до полной темноты вместе с солнцем. В середине ночи используйте красное освещение.”

Искусственное освещение в данном случае обозначает источники освещения: на 500 нм, галогенное освещение все еще находится на уровне 50% своего спектрального пика (580 нм) и даже обычные лампы накаливания – на уровне 25% своего 650 нм пика.

“Галогенные лампы, как и светодиодные, насыщенны синим излучением и подавляют выработку мелатонина” – заявил о’Хаген.

Даже несмотря на то, что они никогда не заменят каждую лампу накаливания, в будущем светодиоды определенно будут присутствовать в каждом доме, офисе, фабрике и на улицах.

При нормальной интенсивности в помещении любое влияние на здоровье может быть схожим с аналогичным влиянием люминесцентных ламп или ламп накаливания.

Что же делать?

Если вы являетесь разработчиком систем освещения, следуйте рекомендациям IEC 62471.

Избегайте такого дизайна, при котором потребители, особенно дети, смогут смотреть прямо на светодиоды с близкого расстояния.

В производстве систем освещения, где сложно обеспечить безопасность или требующих ярких источников света (например, для автобанов и улиц), используйте экраны и светофильтры, а также тестируйте понижение мощности излучения. Подобные подготовительные работы должны проводиться также монтажниками.

Если вы используете источники света из группы риска RG2 в общественных местах, не забудьте об этом предупредить.

Дома и на работе избегайте использования светодиодов холодного белого света, в частности, когда яркость достигает 10000 кд/м2.

Как потребитель, не смотрите на мощные источники освещения любого типа или располагайте их в местах, недоступных для детей. Подразумеваются мощные торшеры, светодиоды и другие приборы, а также небезопасные игрушки.