Присутствие вредных элементов
Как уже было сказано выше, светодиодные лампы не содержат опасную ртуть, но в 2010 в научном журнале Environmental Science and Technology были опубликованы данные, указывающие на присутствие в некоторых LED-осветительных устройствах других веществ высокой степени вредности. В этот раз опасность обнаружили в красных светодиодах, которые часто применяются в разнообразных технических устройствах, начиная от новогодних гирлянд и заканчивая автомобильными фарами.
Группа учёных из Университета Калифорнии под предводительством профессора Оладеле Огунсейтана (Oladele Ogunseitan) нашла в таких осветительных устройствах значительные концентрации мышьяка, свинца и нескольких других опасных веществ. Помимо того, что они являются известными нейротоксинами, при длительном воздействии на организм эти компоненты могут спровоцировать образование злокачественных опухолей.
Также было обнаружено, что некоторые производители при создании современных белых LED-ламп применяют никель, могущий вызвать сильную аллергическую реакцию. И самой «безопасной» на этом фоне выглядит медь, которая хоть и не наносит прямой вред организму человека, однако может спровоцировать локальную экологическую катастрофу, если такие устройства будут утилизированы вблизи рек или озёр.
Конечно, концентрация этих веществ в одной лампе не опасна для человека, но 10,50,100 разбитых «грязных» светодиодов скорее всего приведут к токсическому отравлению. Особенно актуальна эта проблема для дорожных рабочих, которым нередко приходиться убирать разбитые фары или ламы уличного/дорожного освещения.
При этом стоит отметить, что в большинстве случае такие «добавки» необходимы лишь для удешевления процесса производства. Поэтому при правильном законодательном регулировании с этой негативной тенденцией вполне можно бороться, сделав экономичное LED-освещение значительно безопаснее.
Технология светодиодов является действительно важным технологическим прорывом. И, как и любое новое открытие, оно может наряду с явными преимуществами таить в себе скрытые угрозы. Но на основании уже существующих данных можно сделать вывод, что безопасность LED-устройств во многом зависит от производителя, и качественная светодиодная лампа не намного опаснее традиционной лампы накаливания.
Светодиодные лампы только недавно стали покорять быт людей, поэтому споры об их пользе или вреде пока не утихли. Чтобы разобраться в этом вопросе, проводилось множество масштабных исследований, а их результаты порой были диаметрально противоположными. Поэтому, давайте попробуем собрать воедино всю информацию и сделать выводы.
Положительная сторона светодиодных ламп
Данный осветительный прибор является высокотехнологическим продуктом. Срок службы — впечатляющий. Устройства работают в течение 2–4 лет, не теряя свои первоначальные характеристики. Качество освещения со временем не изменяется.
Положительные стороны осветительных приборов:
- Большой рабочий ресурс. При беспрерывном продолжительном использовании устройство будет работать до 100 000 часов.
- Осветительный прибор потребляет в 10 раз меньше энергии, чем у ламп накаливания и в 3 раза меньше, чем у люминесцентных ламп.
- С экологической точки зрения осветительные приборы безопасны. В них отсутствуют вредные вещества. Ртути нет, значит можно утилизировать с другим мусором.
- Не излучают ультрафиолет, который больше всего негативно сказывается на здоровье глаз.
- Они не нагреваются в процессе работы. Выделяют минимум тепла. Но такие устройства нуждаются в дополнительной системе кондиционирования.
- Осветительные приборы обладают высоким процентом ударостойкости. Если случайно выпадет из рук, то не распадется на мелкие кусочки.
- Нагревается через несколько секунд и готова к полноценной работе.
Достоинства и недостатки светодиодов
Светодиоды – СИД (светоизлучающий диод) или LED – как источники электрического искусственного света обладают множеством достоинств. По сравнению с традиционными лампами накаливания ЛН, в т.ч. и галогенными, они более энергоэффективны. Это подтверждается таким параметром, как светоотдача. Например, светоотдача, т.е. отношение количества света, которое выдает источник света к потребленной мощности у разных источников имеет такие значения, в Лм/Вт:
- у обычных ламп накаливания – от 4-5 до 12-13;
- у галогенных – от 14 до 17-18;
- у люминесцентных – от 45-50 до 70;
- у разрядных металлогалогенных – от 75-80 до 100-105;
- у светодиодов и мощных разрядных натриевых ламп – около 110-115;
- у перспективных светодиодов – около 250-270.
К другим плюсам относятся:
- длительный срок эксплуатации, который больше номинального срока службы ламп накаливания в 10-100 раз;
- к.п.д. значительно больший, чем у других источников света;
- высочайшая надежность обеспечена механической прочностью твердотельного кристалла, пайкой по большим плоскостям контактных площадок, небольшими размерами и массой корпуса приборов и пр.;
- электрическая безопасность – рабочее напряжение не превышает 12-18 В и только некоторые светодиодные изделия питаются от сети 230 В напрямую;
- безопасность для здоровья человека и природы – материалы, используемые в конструкции нейтральны или малоопасны, в то время в других энергоэффективных источниках света – разрядных лампах, люминесцентных трубчатых, компактных, индукционных и т.п. используется ртуть – материал 1-й группы опасности, который имеет свойства накапливаться в организме человека и животных;
- достаточно высокое качество света: разная цветовая температура, точное цветовоспроизведение, малый уровень пульсаций светового потока и т.п.;
- работа в разных климатических условиях: при высокой влажности и запыленности воздуха, при температуре минус 50-60℃;
- мгновенный выход на рабочий режим. Разрядным лампам на это требуется от 30 сек до нескольких минут;
- неограниченное число включений. Люминесцентные источники света имеют от 7-8 до 20-25 тыс. включений;
- высокая стабильность параметров во времени.
Тематическое видео
https://youtube.com/watch?v=98BEXvYukKM
Белые светодиоды с трехкомпонентным люминофором имеют в спектре излучения 3-5 спектральных линий, а современные газоразрядные лампы – 2-3. Поэтому светодиоды имеют более высокий коэффициент цветопередачи, чем люминесцентные лампы.
Но и светодиоды имеют свои минусы:
- ограничение по верхней рабочей температуре, не превышающей 80-100℃;
- высокая стоимость, но она компенсируется длительной работой и минимумом техобслуживания.
У некоторых разновидностей светодиодов при производстве обеспечивают нужный оттенок белого света – от супертеплого до очень холодного, или практически любой цвет. Регулируемые светодиоды – RGB-триады, тройки разноцветных кристаллов в одном корпусе, позволяют получить любой белый или цветовой оттенок. В светильниках, лентах и линейках, модулях на светодиодной основе эти возможности еще больше.
Чем отличаются источники света
За эталон нужно принять солнечный свет, поскольку он содержит наиболее полный спектр светового излучения. Из всех искусственных осветительных приборов, наиболее приближена к солнцу лампочка накаливания. Сравните спектральные характеристики разных источников.
На графиках изображены различные спектры осветительных приборов. Лампа накаливания имеет гладкий спектр, возрастающий к области красных цветов. Спектр люминесцентных источников света довольно рваный, плюс низкий индекс цветопередачи (около 70).
Работа в помещениях с таким освещением вызывает повышенную усталость и головные боли, а также искаженное восприятие цвета.
Спектр светодиодных ламп более полный и ровный. Имеет повышенную интенсивность в области длин волн 450нм, для холодного свечения, и в области 600нм, для «тёплых» ламп соответственно. LED источники обеспечивают нормальную цветопередачу с индексом CRI более 80. Светодиодные лампы имеют крайне низкую интенсивность ультрафиолетового излучения.
Если сравнить спектр диодных и популярных люминесцентных ламп, становится понятно почему последние используются все реже. Спектр КЛЛ совершенно далеки от эталона, а их индекс цветопередачи оставляет желать лучшего.
На основании этого можно сделать вывод, что по характеристикам спектра светодиодные лампы безвредны для здоровья.
Устройство светодиодной лампы
Светодиодная лампа включает в себя полусферический рассеиватель, светодиоды на основе чипов, теплопроводящую печатную плату, драйвер, обеспечивающий бесперебойную работу, полимерное основание, которое служит для защиты от пробоя и латунный цоколь с покрытием из никеля, создающий соединение с патроном
Внешний вид современной светодиодной лампы
В качестве освещения чаще используются белые светодиоды. Есть предположения, что на смену лампочкам вскоре придёт подобное LED – освещение. Так за последние годы возросший спрос увеличил предложение, светоотдача повысилась в 1,5 раза, а цена упала в три раза. Наша промышленность начала производство светодиодных ламп, используя новейшие технологии. Внешне они уже мало чем отличаются от традиционных «лампочек Ильича», но принцип действия совершенно иной.
Вред светодиодных ламп: правда или миф?
Ни инфра, ни ультра?
Если не принимать во внимание принцип действия, то все источники искусственного освещения, к которым относятся и светодиоды, различаются спектром излучаемого света. Точнее, шириной этого спектра — и в этом отношении светодиодные лампы весьма выгодно отличаются от всех других
LED-приборы излучают свет в узком диапазоне, а основной цвет излучения зависит от использованных при изготовлении светодиода химических элементов. Именно поэтому «белых» светодиодов не существует — белый цвет, как известно, в спектре отсутствует, а в природе получается в результате смешивания нескольких цветов.
Инфракрасная составляющая, безвредная для здоровья человека, но весьма вредная для работы инфракрасных камер и датчиков, в спектре осветительных светодиодов отсутствует. Зато с другой составляющей — ультрафиолетовой, полезной не только для загара, но и для развития онкологических заболеваний, дело не так просто. Обычно утверждается, что ультрафиолет в спектре излучения светодиодных ламп отсутствует полностью — это, мягко говоря, не соответствует действительности.
Дело в том, что, как уже было сказано, белого свечения светодиода можно добиться только комбинированием нескольких разных цветов. И так уж получилось, что на сегодня наиболее массовый и доступный (читай — дешевый) способ получения белого света — нанесение цветного люминофора (состава, светящегося при подаче электрического напряжения) на поверхность УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО светодиода. Конечный результат — белый свет, но с УФ составляющей…
Тем не менее, убедительных статистических данных, доказывающих вредность светодиодного света по причине присутствия в его спектре инфракрасной или ультрафиолетовой составляющей, на сегодня не существует. Все выдаваемые за истину в последней инстанции выводы на эту тему на сегодняшний день — из области домыслов.
Вредно ли светодиодное освещение? Не все так радужно…
Вред от светодиодного освещения может возникнуть совсем с другой стороны — психологической. Уж слишком эта технология нова и непривычна, а все непривычное у людей вызывает дискомфорт…
Большой плюс LED-освещения — светодиодный свет не мерцает (как этим грешат люминесцентные лампы); однако это касается изделий только высокого уровня с качественными блоками питания (драйверами). К сожалению, хорошая светодиодная продукция отнюдь не дешевая, а вовсю штампуемые нашими китайскими братьями и их подражателями дешевые светодиодные лампы со встроенными драйверами «моргают» ничуть не хуже люминесцентных. О пользе такого мерцания для зрения говорить бессмысленно — ее не существует. А вред — да, имеется.
Для любителей спокойной и размеренной жизни светодиоды тоже не слишком полезны. Фокус в том, что светодиодный свет, как ни странно, провоцирует человеческий организм на повышенное выделение гормона серотонина, повышающего работоспособность. Но при этом параллельно «глушится» выработка «успокоительного» гормона мелатонина, и отдыхать человеку совсем не хочется…
Не такие уж они и вредные…
В общем и целом, светодиодное освещение скорее полезно, нежели вредно. Но это справедливо в отношении известных брендов, отвечающих за качество и соответствие заявленным параметрам своей продукции. Прочие поделки тоже, в общем-то, вполне пригодны для организации искусственного освещения — но в качестве основного света (в гостиной, кухне или столовой, кабинете) их использовать совершенно не рекомендуется. Коридор, туалет, кладовка, подъезд, подсобные помещения — вот идеальные места для недорогих светодиодных ламп.
Влияние спектра освещения на глаза
Если сравнивать со светом Солнца, то излучение от LED ламп имеет похожий полный спектр. Но в последних синий спектр освещения выше.
Повышенные показатели в данном спектре негативно сказываются на зрительном восприятии человека. Это экспериментально доказано, но пока только на животных. Клетки окружали 6 светодиодных светильников, работающих по 16 часов в сутки.
Животных разделили на 3 группы:
- контрольная — не подвергалась воздействию LED излучения;
- вторая группа подвергалась воздействию светодиодного освещения;
- третья группа подвергалась светодиодному излучению аналогично второй, но устранили процент фиолетового и синего спектра.
Проводилась оценка количества нейронов, присутствующих в сетчатке животных 2 и 3 группы. Полученные результаты сопоставили с показаниями 1 группы — контрольной. Проведено исследование экспрессии генов, что объясняет процесс гибели клеток в сетчатке.
Кроме того, нарушается синтез метанонина. Повышается астенопия и зрительное напряжение.
В LED светильниках с белым цветом самый коротковолновой диапазон видимого излучения на высоком уровне. Работать с ними долго нельзя, вредят зрению.
В Light-Emitting Diode с желтым светом, синий спектр есть, но на уровне солнечного излучения. Такое соотношение считается нормой. Такие светодиодные устройства не вредят зрению человека.
Почему дети особенно подвержены риску повреждения глаз
Физиология человека защищает себя от света в целом естественными пигментами глазного дна (макулы) и хромофорами в хрусталике. У детей до 4 лет макула недоразвитая.
По этой причине дети имеют прозрачный хрусталик, тогда как у взрослых он содержит желтые хромофоры, которые преграждают проникновение синего и фиолетового спектра.
Мифы о вреде
Миф №1. Спектр отличается от лампы накаливания
Спектр по длине волны
Да, спектр другой, но это не делает его вредным. Комфортным уже давно было признано люминесцентное освещение, которое приближено к дневному свету. Чистый белый свет воспринимается комфортней, чем теплый белый, потому что не желтит.
Миф №2. Мигают (мерцают), и этим наносят вред
Пример мигания в моем коридоре
Этим грешат дешёвые светодиодные лампы, с плохим источником питания. В данном случае, отчасти, вы становитесь заложником своей жадности, когда хотите купить жигули, а чтоб ездили как мерседес. Для жилых помещений купите хорошие, они сберегут ваше здоровье и многократно окупятся. В подсобные помещения может ставить сколь угодно дешевые, лишь бы светили. Чтобы судить о вредности, посмотрите на лампочку через камеру любой цифровой камеры, хоть фотокамеры, хоть телефона. Более подробно в моей статье Почему мигает светодиодная лампа.
Теплопередача
Конструкция LED-ламп не предусматривает нить накаливания, обеспечивающую не только световое излучение, но и выделение тепловой энергии, которая может повышать температуру воздуха и близлежащих объектов. Указанное обстоятельство гарантирует качественное освещение парфюмерной продукции, музейных экспонатов, цветов и прочих предметов, для которых важны строгие условия хранения. Но определенный процент теплопередачи в светоизлучающих диодах исключать нельзя, что связано с особенностями процесса полупроводникового p-n перехода. Чтобы нивелировать риск перегрева деталей в LED-лампах производители вынуждены оснащать изделия элементами, обеспечивающими качественный теплоотвод.
Как выбрать хорошую
Большинство осветительных приборов сделаны из небольших светодиодов, помещенных в специальную колбу, которая позволяет их устанавливать в местах, где ранее были традиционные лампочки. Самой большой проблемой, помимо высокой цены, является количество испускаемого света. Однако производители все чаще справляются с этой проблемой, предлагая более эффективные решения.
Светодиоды потребляют мало электричества, что позволяет найти лампы 7-10 Вт
И вот в чем проблема — как найти эквивалент традиционной лампочке? В этом случае нужно обращать внимание на декларации производителей
Чтобы избежать ошибок, посмотрите приведенную таблицу, в которой дано количество светового потока, предусмотренного для эквивалента традиционной лампы указанной мощности. И именно этим параметром в люменах следует руководствоваться при покупке светодиодных лампочек.
Минимальное мерцание
Степень пульсации света – важнейший параметр при выборе лампы для жилого помещения. Орган зрения человека чувствителен к приборам с высокими показателями мерцания, что провоцирует частые головные боли и бессонницу. Коэффициент пульсации света фиксируется в процентах. Производители расходных материалов для бра и люстр должны соблюдать нормативы, указанные в СНиП 23-05-95 и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.
Мерцание светодиодной лампы.
Показатель мерцания лампы, оснащенной вольфрамовой нитью, достигает диапазона от 15 до 18%. У светодиодных источников освещения он ниже в 4-5 раз, поскольку они оснащены драйверами, подающими к кристаллу электрический ток. Но некоторые поставщики расходных материалов в целях их удешевления ограничиваются тривиальными микросхемами. Низкопробные изделия, позиционируемые как LED-лампы, обладают коэффициентом пульсации света в 40%, что в 2 раза превышает допустимые значения.
Нарушения выработки гормонов сна
В последнее время большое внимание исследователей занимает проблема нарушения нормального суточного цикла человека. Это явление связывают со многими техногенными факторами, одним из которых называют воздействие длинноволнового излучения на нашу гормональную систему. Было установлено, что длинноволновое излучение (больше всего такой вред проявляется не от светодиодных ламп, а от разнообразных LED-мониторов) угнетает выработку гормона сна — мелатонина, что приводит к бессоннице и/или серьёзным нарушениям режима дня
Следствием этого эффекта, который получил название «цифровой зрительный синдром», являются хроническая усталость, сильное ослабление зрения, раздражительность, головные боли, потеря аппетита и ряд других симптомов
Было установлено, что длинноволновое излучение (больше всего такой вред проявляется не от светодиодных ламп, а от разнообразных LED-мониторов) угнетает выработку гормона сна — мелатонина, что приводит к бессоннице и/или серьёзным нарушениям режима дня. Следствием этого эффекта, который получил название «цифровой зрительный синдром», являются хроническая усталость, сильное ослабление зрения, раздражительность, головные боли, потеря аппетита и ряд других симптомов.
В случае обнаружения подобных признаков врачи рекомендуют ограничить время работы с различными гаджетами, генерирующими «нездоровый» свет, а также отказаться от просмотра телевизора или сёрфинга интернета через смартфон минимум за час до предполагаемого отхода ко сну.
Отрицательная сторона светодиодных ламп
Светодиодное освещение стало чрезвычайно популярным из-за энергосберегающих преимуществ, но оно не полезно для зрительного анализатора человека. Светодиодные лампы приносят больше вреда, чем пользы.
Любой источник освещения, по сути, является излучением и считается угрозой для здоровья глаз, но не все частоты одинаково вредны. Освещение от LED очень низкочастотное, подобно солнечному свету. Оно может отрицательно сказаться на глазах, светодиодное освещение не содержит ультрафиолетовых лучей (УФ), которые могут быть вредны и привести к катаракте.
Бытовые светодиодные лампы имеют температурную цветность от 3000 К до 6500 К. Свет от них не теплый, а естественный белый и холодный белый.
Освещение от светодиодов способно привести к фотохимическому повреждению, которое вызвано химической реакцией поглощения ультрафиолетового, инфракрасного излучения или видимого света. Фотохимическое повреждение связано с возрастной макулярной дегенерацией — одной из ведущих причин слепоты.
Исходя из этого, следует, что лишь при постоянном воздействии светодиодных ламп на глаза возможен вред.
Светодиодные устройства пульсируют. Мерцание влияет на состояние человека в целом, появляется головокружение, тошнота, болезненность в глазах. Постоянное мерцание приводит к более тяжелым последствиям. Перед глазами появляются яркие вспышки, вокруг предметов круги.
Пульсация зависит от источника освещения. В LED лампах есть специальные стабилизаторы, влияющие на величину или сглаживание. Движение электрического заряда в проводнике становится стабильным, но пульсация все равно присутствует.
Мерцание негативно сказывается на функционировании центральной нервной системы. Невидимые пульсации проникают в головной мозг и ухудшают здоровье в целом.
Сократить подобное влияние на организм можно, покупают качественные изделия. LED лампы, удовлетворяющие санитарным нормам, которые действуют на территории РФ с низкой частотой мерцания.
Недостатки светодиодных ламп
Но при этом светодиодные лампы имеют один существенный недостаток – высокую цену. Зато они обладают другими неоспоримыми преимуществами.
Первое – срок службы. Он колеблется в рамках 20000-50000 часов беспрерывной работы. Это более 6 лет работы без выключения осветительного прибора. Данный показатель в 50 раз выше среднего значения рабочего времени лампы накалывания и в 5 раз превышает срок службы люминесцентной лампы.
Во-вторых, твердотельные источники света – экологически безопасные. А значит – диодные лампы не содержат вредных веществ таких, как ртуть, которые способны навредить человеку и окружающей среде.
В-третьих, современные приборы освещения на базе светодиодов изготавливаются со встроенным блоком питания. Устройство защищает диодный светильник от нежелательного перегрева, или перебоев питания. К тому же светодиоду не будут страшны скачки напряжения.
Источники вреда для здоровья
Чтоб доказать или опровергнуть вред светодиодных ламп для здоровья, определим источники ущерба для организма. Условно разделим их на 2 группы: характеристики прибора и неправильная эксплуатация.
Характеристики осветительного прибора, которые наносят вред организму:
- Спектральные характеристики источника света;
- излучения в инфракрасном спектре;
- пульсации светового потока.
Вторая группа, это вред здоровью не от самого источника света, а от неправильного его использования. Давайте рассмотрим каждый фактор освещения, который влияет на ваше здоровье и определимся, вреден ли светодиодный свет для глаз.
Применение в животноводстве
Свет играет важнейшую роль для жизни животных. Недостаток естественного освещения легко компенсируют светодиодные лампы.
Используя многообразие цветового спектра диодных источников, можно влиять на процессы, происходящие в организме животного, добиваясь улучшения жизненных показателей.
Днём лучше использовать коротковолновое излучение, вызывая, например, у коров состояние бодрости, что благотворно сказывается на росте и созревании молодняка и на увеличении молочной продуктивности. Ночью в помещениях включают красную подсветку, что делает сон животных более спокойным.
