Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Архив номеров >> Энергоэффективное освещение >> >> Архив номеров

Анонсы

29.08.16 В октябре 2016 года Уфа станет центром энергетической отрасли подробнее >>>

29.08.16 Световое шоу и знакомство с энергосберегающими технологиями ждут москвичей в День города подробнее >>>

23.08.16 Ялта вновь собирает профессионалов в области энергетики подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

26.08.16 Детям будет тепло, а муниципалитету выгодно. Об опыте работы Павлово-Посадского района в области энергоэффективности (статья) подробнее >>>

25.08.16 Виктор Кудрявый "О реальных мерах повышения надежности и эффективности теплоснабжения" (статья) подробнее >>>

27.07.16 «К 2035 году солнечная энергия окажется почти бесплатной»: сотрудник Стэнфорда о стратегии Элона Маска подробнее >>>

21.07.16 Приглашаем авторов к сотрудничеству подробнее >>>

Все новости портала

Эта статья опубликована в журнале Энергосовет № 5 (24) за 2012 г

Скачать номер в формате pdf (4925 kБ)

Потенциальная опасность освещения светодиодами для глаз детей и подростков



Рубрика: Энергоэффективное освещение
Автор: П.П. Зак, М.А. Островский
Технология: Переход с традиционных источников света на светодиодное освещение
Эффект от внедрения:
- для объекта: сокращение потребления электроэнергии в 8 раз при замене ламп накаливания, в 2 раза при замене люминесцентных;
- для муниципального образования: при массовом использовании светодиодных светильников снимается опасность перегрузки городских и муниципальных электросетей в момент их включения .
Объекты внедрения: Системы освещения, Промышленность, Общедомовые системы, в.т.ч. многоквартирных домов, Административные и общественно-бытовые здания и сооружения.

Д-р биол. наук П.П. Зак1, проф., ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН» и старший научный сотрудник ФГБУН «МНТК микрохирургия глаза им. С.Н. Федорова» Росмедтехнологии»;

Д-р биол. наук М.А. Островский2, проф., академик РАН, зав. отделом фотохимии и фотобиологии ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН», зав. лабораторией молекулярной физиологии ФГБУН «МНТК микрохирургия глаза им. С.Н. Федорова Росмедтехнологии» и зав. кафедрой молекулярной физиологии биофака МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва

  

 1Проф. Зак Павел Павлович - лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники 2006 г. за «Научное обоснование, разработку и внедрение в офтальмологическую практику искусственных хрусталиков с естественной окраской». Основные направления научной деятельности: экспериментальное моделирование старения сетчатки глаза под действием света и разработка полимерных светофильтрующих материалов для защиты глаз. Основатель научно-медицинского направления «Спектральная коррекция зрения»

2Проф. Островский Михаил Аркадьевич - лауреат Премии Правительства РФ в области образования 2005 г. за учебник «Физиология человека». Лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники 2006 г. за «Научное обоснование, разработку и внедрение в офтальмологическую практику искусственных хрусталиков с естественной окраской». Президент Российского общества физиологов им. И.П. Павлова. Основатель отечественной научной школы по исследованию молекулярных механизмов зрения в норме и при патологии.

 

Современные белые светодиоды (СД) имеют выраженную полосу излучения в сине-голубой полосе 440-460 нм, полностью приходящуюся на спектр действия фотохимического повреждения сетчатки глаза и ее пигментного эпителия. Такое излучение представляет повышенную опасность для глаз детей и подростков, так как их хрусталики вдвое прозрачнее в сине-голубой области, чем глаза взрослых людей.

  

Фотохимическое повреждение сетчатки развивается в отдаленные сроки и вызывает постепенные необратимые нарушения зрения. Использование светильников с СД в детских учреждениях РФ может иметь непредсказуемые негативные и необратимые последствия для детского зрения и требует серьезного профессионального офтальмо-физиологического обоснования.

Публикация данной статьи вызвана испытаниям и светильников с СД в школах Москвы (московская школа № 1666 «Феникс» ЦАО), проводимыми ФГБУН «Научный центр здоровья детей» РАМН» по заказу ЗАО «Оптоган» и подготовкой документации в «Роспотребнадзор» на использование освещения светодиодами (ОССД) в детских учреждениях РФ (рабочее совещание в «НЦЗД» РАМН» от 03.05.2012).

В настоящее время практически все белые СД, выпускаемые самым и разным и компаниями, имеют повышенное излучение в наиболее опасной для глаза спектральной полосе 440-460 нм. Соответствующие примеры приведены на рис. 1.

 

Рис. 1. Относительные спектры излучения белых светодиодов

Рис. 1. Относительные спектры излучения белых светодиодов ЗАО «Оптоган» [1]
и соответствующие значения коррелированной цветовой температуры

 

Вопрос об опасности избыточного сине-голубого излучения остро встал в первой половине XX века в результате многочисленных световых ожогов сетчатки глаз морских летчиков США. В середине 1970-х группой физиологов в экспериментах на обезьянах [2] было показано, что различимые пороги светового повреждения сетчатки в голубой области спектра (440-460 нм) в 50-100 раз ниже, чем для света основного зрительного диапазона 500-700 нм (рис. 2). В дальнейшем этой же научной группой были получены многочисленные экспериментальные данные, которые легли в расчетную основу светогигиенических стандартов. При этом в экспериментах использовались малые длительности световой экспозиции, до 1000 с, не сопоставимые с длительностью повседневного освещения. Реальные дозы повреждения человеческой сетчатки светом сине-голубого диапазона могут оказаться близкими к полученным в экспериментах на крысах-альбиносах [3]: 3-часовое освещение при энергетической освещенности 0,64 Вт/м2 в спектральной полосе 400-480 нм спустя 1-2 дня приводит к массовой, хотя и частично обратимой, гибели фоторецепторных клеток сетчатки. Другим и словам и, было показано, что даже слабый свет фиолетово-сине-голубого диапазона потенциально опасен для зрения человека.

 

Повреждение сетчатки коротковолновым видимым излучением - медленная фотохимическая цепная реакция, результаты которой постепенно накапливаются в течение всей жизни. Одним из действующих начал фотохимического повреждения является липо

фусцин [4] - фототоксичный пигмент старости, который из-за избирательного поглощения света (рис. 2) в полосе 440-460 нм генерирует свободные радикалы, отравляющие пигментный эпителий сетчатки. Токсичные гранулы липофусцина постоянно и необратимо накапливаются в клетках пигментного эпителия сетчатки и являются одной из основных причин ее возрастных заболеваний. Накопление липофусцина зависит от интегральной световой нагрузки на глаза, и уже к 10-20-летнему возрасту количество липофусциновых гранул, ответственных за степень фотоповреждения, достигает половинного значения от накапливаемого в течение всей человеческой жизни [5].

 

Рис. 2. Спектр действия фотоповреждения сетчатки обезьяны макака

Рис. 2. Спектр действия фотоповреждения сетчатки обезьяны макака - резус при длительности световой
экспозиции 1000 с [2] (синяя линия) и относительный спектр поглощения фототоксичного пигмента старости липофусцина [4]

 

Множественная совокупность биологических и медицинских данных свидетельствует о том, что фототоксичные эффекты сине-голубого света являются кумулятивным и приводят к медленному необратимому падению зрительных функций. К настоящему моменту в мировой литературе накопилось до 1000 офтальмологических публикаций о конкретных механизмах этой «сине-голубой» опасности, подтверждающих ее серьезность в провоцировании необратимых возрастных потерь зрения. В качестве образца такой публикации можно сослаться на статью [6] по детской офтальмологии.

 

Одним из естественных защитных устройств глаза от «сине-голубой» опасности является хрусталик, ослабляющий свет в сине-голубой области спектра и этим снижающий степень фотоповреждения сетчатки. Существенно, что хрусталики детей практически вдвое прозрачнее в сине-голубой области спектра, чем хрусталики взрослых людей (рис. 3). Соответственно, риск фотоповреждения детских глаз минимум вдвое выше, чем глаз взрослых людей, хотя реальная опасность сине-голубой части излучения СД для детских глаз может быть оценена только дополнительными исследованиями. При этом можно заметить, что хрусталики глаз детей так же прозрачны для сине-голубого света, как оптические среды глаз крыс-альбиносов, использованных в работе [3].

К сожалению, отечественные специалисты, продвигающие и внедряющие ОССД, похоже, не ориентируются в медико-биологической литературе, появившейся в последние десятилетия и еще не вошедшей в технические справочники. В свою очередь, авторы данной небольшой статьи не в состоянии в ней дать хотя бы популярное представление об опасности необратимых отдаленных негативных последствий ОССД для глаз детей. С дополнительными сведениями по этим проблемам можно частично ознакомиться в наших русскоязычных обзорах [8, 9].(оранжевая линия) 

 

 

Рис. 3. Среднестатистические спектральные и возрастные зависимости коэффициента пропускания Т хрусталиков глаз людей

Рис. 3. Среднестатистические спектральные и возрастные зависимости коэффициента пропускания Т хрусталиков глаз людей [7]: а - хрусталики (5-15)-летних (1) и (45-55)-летних (2) людей. Вертикальная метка акцентирует
разницу в пропускании между хрусталиками очень молодых и взрослых людей; б - возрастная зависимость
коэффициента пропускания хрусталиков на длине волны 440 нм. Звездочками обозначены результаты
индивидуальных измерений значений Т

Из белых СД наименее опасными для зрения представляются СД с коррелированной цветовой температурой Тц не выше 4000 К, у которых уровень излучения в сине-голубой части спектра не больше, чем в желто-оранжевой. Поэтому белые СД с Тц порядка 6500 К уже вызывают опасения.

Высокие Тц светильников с СД принципиально можно снижать с помощью соответствующих цветных светофильтров до 2700-4000 К. В качестве таких светофильтров могут выступать соответствующим образом объемно окрашенные светорассеиватели светильников или же линзовые части СД, изготовляемые по тем же технологиям, что и используемые в производстве полимерных солнцезащитных очков и, отчасти, искусственных хрусталиков глаз [10, 11]. Применение такой спектральной коррекции не может давать заметных световых потерь, так как «вес» сине-голубой части спектра излучения в функции V(λ) незначителен. С физиологической точки зрения центральная зона сетчатки, ответственная за остроту зрения и работу при чтении, вообще не нуждается в участии сине-голубой составляющей в освещении [8], так как сформирована без участия синечувствительных колбочек и является сине-слепой [12]. По расчетам, применение указанных корригирующих светофильтров практически не влияет на индекс цветопередачи Ra белых СД. Собственно, наши предложения по возможному применению таких светофильтров сводятся к приближению белых СД по относительному спектру излучения к ЛН, которые в этом смысле не так уж плохи и на которые за сто с лишним лет применения не было никаких нареканий со стороны офтальмологов.

 

Заключение

В целом, по нашему мнению, в настоящий момент использование светильников с СД в детских учреждениях может иметь абсолютно непредсказуемые негативные последствия. Поэтому мы будем настаивать на проведении предварительных исследований по оценке безопасности белых СД для глаз детей и подростков с участием профильных специалистов в области физиологии зрения и детской офтальмологии.

 

Литература

1.  URL: http://www.optogan.ru (дата обращения 10.05.2012).

2.  Ham, W.T., Mueller, H.A., Sliney, D.H. Retinal sensitivity to damage from short wavelength light// Nature. - 1976. -Vol. 260.-№5547.-P. 153-155.

3.  Wu, J. et al. Blue light induced apoptosis in rat retina// Eye. - 1999. - Vol. 13. - P. 577-583.

4.  Яковлева М.А. и др. Вызванные видимым светом изменения спектров флуоресценции флуорофоров липофусциновых гранул, полученных из ретинального пигментного эпителия кадаверных глаз человека // Офтальмохирургия. - 2009. - № 5. - С. 59-64.

5.  Feeney-Burns, L., Eldred, C.E. The fate of the phagosome: conversion to «age pigment» and imact in human retinal pigment epithelium // Trans. Ophthalmol. Soc. UK. 1984.-Vol. 103.-P. 416-421.

6.  Kitchel, E. The Effects of Blue Light on Ocular Health // J. Vis. Impair. Blind. - 2000. Vol. 94. - № 6. - P. 357-361.

7.  Федорович И.Б., Зак П.П., Островский М.А. Повышенное пропускание хрусталика глаза в раннем детстве и его возрастное пожелтение // Доклады Академии Наук.-- 1994. - Т. 336. - № 6. - С. 12-17.

8.  Островский М.А. Молекулярные механизмы повреждающего действия света на структуры глаза и системы защиты от такого повреждения // Успехи биологической химии. - 2005. - Т. 45. - С. 173-204.

9.  Зак П.П., Егорова Т.С., Розенблюм Ю.З., Островский М.А. Спектральная коррекция зрения: научные основы и практические приложения. - М.: Научный мир, 2005. 192 с.

10.  Островский М.А. и др., Светофильтр для наблюдения в условиях плохой видимости // Авторское свидетельство СССР № 1399694. 1988.

11. Федоров С.Н. и др. Искусственный хрусталик глаза и полимерная композиция для изготовления искусственного хрусталика //Авторское свидетельство СССР №176113. 1992.

12. Wald, G. Blue-blindness in normal eye // J. Opt. Soc. Am. - 1967. - Vol. 5. -№11.-P. 1289-1292.

 

Благодарим журнал «Светотехника» (www.sveto-tekhnika.ru)
 за предоставленный материал.
 

Все статьи рубрики Энергоэффективное освещение

Посмотреть данную технологию более подробно,
Вы можете в Каталоге энергосберегающих технологий

Архив номеров

Выпуски за 2009 год: №1 (1), №2 (2), №3 (3), №4 (4), №5 (5),

Выпуски за 2010 год: №1 (6), №2 (7), №3 (8), №4 (9), №5 (10), №6 (11), №7 (12), №8 (13),

Выпуски за 2011 год: №1 (14), №2 (15), №3 (16), №4 (17), №5 (18), №6 (19),

Выпуски за 2012 год: №1 (20), №2 (21), №3 (22), №4 (23), №5 (24) , №6 (25),

Выпуски за 2013 год: №1 (26), №2 (27), №3 (28), №4 (29), №5 (30), №6 (31),

Выпуски за 2014 год: №1 (32), №2 (33), №3 (34), №4 (35), №5 (36), №6 (37),

Выпуски за 2015 год: №1 (38), №2 (39), №3 (40), №4 (41), №5 (42),

Выпуски за 2016 год: №1 (43), №2 (44).

Статьи по темам

Энергетика (6) ,
Энергоэффективное строительство (15) ,
Возобновляемые источники энергии (13) ,
Региональный опыт (3) ,
О работе НП "Энергоэффективный город" (0) ,
Энергоменеджмент (0) ,
Информация о работе Координационного совета (124) ,
Экономика и управление (113) ,
Теплоснабжение (65) ,
Энергоэффективное освещение (45) ,
Учет энергоресурсов (14) ,
Энергосервис и ЭСКО (35) ,
Электроснабжение (12) ,
Когенерация (4) ,
Мировой опыт энергосбережения (36) ,
Новые технологии (44) ,
Энергетические обследования и энергоаудит (27) ,
Обзор СМИ (5) ,


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2016
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее