УДК 721.0110
В статье анализируются вопросы биологического воздействия излучения ряда светодиодных и традиционных источников света (ИС) с различным спектром излучения (коррелированной цветовой температурой Т). Понятие биологического воздействия связывается с меланопсинсодержащими рецепторами глазной сетчатки, сигналы от которых поступают в эпифиз и регулируют концентрацию гормона мелатонина в крови. Показано, что в зависимости от типа ИС и особенностей его спектра биологическое воздействие может меняться в широких пределах даже при одном и том же зрительном действии.
Приводятся рекомендации по применению светодиодов в системах декоративного наружного освещения зданий в ночное время, в качестве основного источника света в жилых домах, административных, медицинских, образовательных учреждениях, в музеях, магазинах, ресторанах и в других типах зданий.
Результаты, изложенные в данной работе, получены в рамках выполнения Государственного контракта с Министерством образования и науки Российской федерации № 12.527.12.5006 от 4 июня 2012 г. и договора о научно-техническом сотрудничестве между НТЦ микроэлектроники и БААРХ.
Введение. Гигиенические принципы формирования световой архитектурной среды включают оптимальное и правильное использование естественного света и рациональное искусственное освещение, как закрытых помещений, так и территорий городской застройки. Большую часть времени житель современного города проводит в закрытых помещениях разного назначения, в которых ощущаются дефицит естественного света, что и позволяет говорить об определенной степени денатурированности световой среды. Многоэтажная уплотненная городская застройка и загрязнение атмосферного воздуха городов уменьшают наружную освещенность более чем на 40%. Архитектура зданий жилой и общественной сферы приобретает новые черты: увеличивается этажность, изменяется геометрия планов, расширяются используемые площади и глубина помещений. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость соседними зданиями, растительными формами, солнцезащитными устройствами, а зачастую несоответствие размеров окон глубине помещений приводят к дефициту естественного света в помещениях. Задержка естественного света остеклением светопроемов составляет, в среднем, 45%. Загрязненные стекла задерживают 50-70% света. Затенение противостоящими зданиями, солнцезащитными устройствами, озеленением и пр. приводит к дополнительной потере естественного света. Ориентация окон на северные румбы горизонта также уменьшает освещенность и облученность помещений. Особо ощутима при этом потеря естественной ультрафиолетовой радиации — она ниже, чем при южной ориентации, в 40 раз. Еще более неблагоприятны условия световой среды в помещениях, полностью лишенных естественного света, номенклатура и число которых в современном городе весьма велики и продолжают увеличиваться, в частности, за счет освоения подземного горизонта города.
Недостаток естественного света и увеличение времени пребывания людей при искусственном освещении ухудшают условия работы зрительного аппарата человека и создают предпосылки для развития у населения синдрома “солнечного (или светового) голодания”, вызывающего различные заболевания глаз, а по последним данным ведущего и к стрессовым ситуациям. Поэтому ухудшение качества световой среды отнесено к экологическим факторам, неблагоприятным для жизнедеятельности человека.
Методика эксперимента. В последние годы в связи с быстрым распространением светодиодных ИС (СД ИС) усилился интерес не только к техническим характеристикам (световая отдача, качество цветопередачи, Т, цена за 1 клм и др.), но и к медико-биологическим аспектам новых технологий освещения, базируемых на светодиодах (СД). При этом существенны вопросы как непосредственной опасности поражения зрительных органов излучением СД, так и возможные последствия для психофизиологического и физического здоровья людей длительного нахождения при освещении светодиодами. Разумеется, тема «свет и здоровье» не нова, однако сейчас её актуальность усиливается по крайней мере тремя обстоятельствами:
- люди проводят всё больше времени, включая светлую часть суток, при искусственном освещении, что обусловлено, в частности, расширяющимся строительством производственных и офисных безоконных помещений;
- новые СД ИС отличаются спектром излучения от традиционных «ламповых». Так, для наиболее распространённых сейчас белых СД с люминофорным преобразованием голубого излучения характерно наличие сильной голубой полосы с максимумом на длинах волн 450-460 нм и дефицит излучения в красной области, 630-750 нм. При использовании белых СД на основе принципа цветосмешения СПБ-принцип) впервые в технике освещения реализуется возможность динамичного управления их цветностью излучения 1. Благодаря этому можно, в частности, имитировать суточные изменения естественного света или, наоборот, создавать специальную световую среду, активно влияющую на биологические процессы в организме человека;
- важные открытия в области физиологии световосприятия, сделанные в последнее десятилетие, ведут к пересмотру представлений о «правильном» освещении, в основном учитывающем пока что выполнение норм по освещённости.
Совокупное биологическое и зрительное воздействие света определяется множеством процессов, активно изучаемых и дискутируемых в последнее время. Данная работа посвящена одному из механизмов светового воздействия — каналу биологических часов, синхронизирующему внутренние процессы в организме с состоянием световой среды.
По современным представлениям человеческий глаз имеет два канала восприятия излучения:
зрительный канал, сенсорами для которого являются хорошо известные 3 типа колбочек (цветное дневное зрение) и палочки («серое» сумеречное зрение);
открытый сравнительно недавно незрительный (так называемый, биологический) канал на основе меланопсинсо- держащих ганглиозных клеток сетчатки, сигналы от которых поступают непосредственно в эпифиз — нейроэндокринный орган, регулирующий секрецию гормона мелатонина в кровь. В простейшем представлении биологическое действие заключается в том, что сильное освещение подавляет секрецию мелатонина, вызывая состояние активности, а слабая освещённость или её отсутствие способствуют выработке мелатонина, приводя к состоянию расслабления и сна. Для примера, разница в концентрации мелатонина в крови спящего и бодрствующего ребёнка достигает 40 крат.
Отметим, что канал биологических часов в том или ином виде существует у всех живых организмов и является следствием длительной эволюции в условиях суточной цикличности солнечного освещения. Последние медико-биологические исследования подтверждают, что отклонения от естественных суточных колебаний содержания мелатонина в крови, сложившихся в ходе биологической эволюции, не исчерпываются нарушениями психического состояния (бессонница, депрессия, тревога, но, накапливаясь в течение длительного времени, ведут к тяжёлым последствиям для общего здоровья человека: преждевременное старение, потеря репродуктивной функции, развитие рака груди и др.
1 В статье [3] это качество названо «smart light».
В этой связи заметный интерес представляет исследование различных искусственных ИС с точки зрения биологического действия, а именно оценка их влияния на концентрацию мелатонина в крови при одном и том же зрительном эффекте (Т и освещённости). На сегодня такое исследование может быть проведено без участия «медицинской составляющей», опираясь на давно известную ФОССЭ для дневного зрения V(X) и сравнительно недавно установленный спектр биологического (подавление секреции мелатонина) действия B(X).
Как видно из таблицы, заметно выделяются степенью биологической активности «по мелатонину», до 230310%, холодно-белые СД ИС с Т > 6000 K (интересно, что такие же ИС оказывают и наибольшее влияние на электроэнцефалограмму головного мозга). Для ИС с Т =3200-4500 К (нейтрально-белые) характерны примерно в 1,2-1,5 раза большие BioEq, чем у ЛН общего пользования. Наконец, для СД-ламп тёпло-белого света, синтезируемого по принципу цветосмешения, значения BioEq даже меньше, чем у ЛН.
Полученные результаты, коррелируют с данными работы на близкую тему, но в то же время мнения о реальной опасности освещения, «перегруженного» голубой компонентой, заметно разнятся. Кроме того, на взгляд некоторых специалистов, цитируемых в обзоре, освещение белыми люмино- форными СД даёт пятикратное снижение уровня мелатонина в крови по сравнению с освещением НЛВД, и следует вводить тотальный запрет на вечерненочное освещение с использованием ИС с заметной долей излучения с длинами волн короче 540 нм. Вместе с тем другие исследователи подчеркивают, что важны не только спектральные характеристики ИС, но и длительность освещения. Так, в том же обзоре приводятся данные, что час пребывания в условиях освещения холоднобелыми СД снижает содержание мелатонина в крови всего лишь на 3-8%.
Основываясь на данных исследованиях можно сделать некоторые выводы и предложения по применению светоидных источников света (ИС) с различным спектром излучения в зданиях различного назначения.
Музеи и выставки. Музейное освещение по праву считается самым сложным из всех типов освещения архитектурной среды. Освещение экспозиции, обустройство которой разрабатывается индивидуально, становится непростой творческой задачей для архитекторов, дизайнеров, светотехников,
искусствоведов. Авторы должны очень бережно и корректно противопоставить или подчинить в архитектуре экстерьера и интерьеров хрупкие и монументальные объекты экспозиции, дневной свет и искусственное освещение, “холодные” и “теплые”, гладкие и структурированные материалы, Но как бы ни были удачны композиции выставочных интерьеров и
подбор экспонатов, они не будут производить нужного впечатления, пока свет не станет полноправным компонентом художественного оформления выставки.
Естественный дневной свет, хотя и обладает идеальной колористической характеристикой и при больших светопроемах обеспечивает достаточно высокий уровень общей освещенности интерьера, все более отходит на второй план в качестве источника освещения экспозиции. Дневной свет изменчив, зависит от времени года, погоды, его интенсивность заметно меняется в течение дня, в зимние дни он не обеспечивает освещение экспозиции в вечерние часы работы выставки. Солнечный свет разрушительно действует на старинные полотна, поэтому освещать галерею или выставочный зал с произведениями живописи нужно только с помощью искусственного света. Только используя искусственный свет можно организовывать представление экспозиции по задуманному дизайнерскому сценарию как театрализованное действие, влиять на настроение посетителей, создавать атмосферу эмоциональной напряженности, используя светодинамические приемы.
Несмотря на то, что одной из главных задач освещения выставочных помещений является обеспечение благоприятных условий восприятия экспонатов, следует помнить об органической связи освещения экспозиции с архитектурой сооружения и интерьера выставки. Разделы выставки могут иметь различное световое и цветовое оформление. Свет ориентирует посетителя, акцентирует главные экспонаты. Приемы освещения зон концентрации внимания на экспонатах существенно отличаются от зон отдыха и общего обзора выставки. Интерьер залов отображается общим светом весьма сдержанно, визуально оставаясь на заднем плане.
При разработке проекта освещения экспозиции решается комплекс важных задач. Во-первых, следует максимально качественно представить достоверность культурной или исторической ценности (форму, фактуру, оттенок, материал изготовления), а с другой, устранить в поле зрения человека при восприятии объекта экспозиции вероятные негативные факторы — блики, ослепляющий свет, контрастные переходы. Во-вторых, необходимо обеспечить безопасность и сохранность всех экспонатов. Сохранность представляемых в музее экспонатов обуславливается соблюдением верхних границ допускаемых норм освещения,, в отличие, например, от учебных заведений, больниц и других типов зданий, где нормируются нижние нормы освещенности. Например, для тканей, бумаги и акварельных красок уровень освещенности не может превышать 50 люкс, для масляной живописи 150 люкс, для драгоценных металлов, ювелирных украшений и камней ограничение составляет 500 люкс. Помимо этого, необходимо свести к минимуму или полностью исключить наличие ультрафиолетового и инфракрасного излучений. Ультрафиолетовое излучение разрушительно влияет на произведения искусства, под его действием нарушаются и могут распадаться молекулярные связи, а инфракрасное излучение может способствовать внешнему устареванию материалов и ускорять все химические реакции через рост температурного режима. Более того, вредность для экспонатов ультрафиолетового излучения увеличивается оттого, что его лучи имеют свойство накапливаться (аккумулятивный эффект).
Значения биологического эквивалента BioEq для всех типов источников света, участвовавших в эксперименте
1 ип источника
Визуальное
восприятие
Биологический
эквивалент
Примечание: рекомендации к применению
Ф, лм
Тц K
Ra
BioEq, %
ЛН
100
2800
100
Условно принято за «эталон» Bio. Eq=100%
КЛЛ
100
2860
80
83
Безопасно
4350
79
158
Нежелательно
НЛВД
100
-
-
52
Безопасно
СД-лампы с люминофором
100
2698
81
87
Безопасно
3198
88
144
Нежелательно
6379
73
231
Опасно
СД-лампы RGBA
100
2500
91
74
Безопасно
3200
93
ТТ5
Безопасно
4500
93
168
Нежелательно
6500
93
206
Опасно
10000
94
232
Опасно
СД-лампы RGBWc
100
1800
54
56
Безопасно
2500
57
83
Безопасно
4500
73
180
Нежелательно
6500
88
247
Опасно
10000
86
309
Опасно
Угол падения прямого света на плоские экспонаты (картины, плакаты, гравюры, ткани и т. п.) при расположении их на стенах помещения или вертикальных стендах назначают в пределах от 45° до 75° по отношению к горизонтали. При углах, больших 75°, на экспонатах создаются тени (от рамок и фактуры), искажающие облик экспонатов; при углах менее 45° отблески от экспонатов с блестящей фактурой будут попадать в глаза посетителей. Угол падения прямого света на объемные экспонаты выбирают в пределах от 30° до 50°; такое направление падения света в наилучшей степени выявляет форму и детали объемных экспонатов.
Главная задача освещения выставочного зала - это правильная подсветка экспонатов. При проектировании освещения нужно исключить явление слепимости, когда прямой или отраженный зеркальной поверхностью луч от источника света попадает в глаза. Для подсвета должна применяться специальная осветительная арматура, которую размещают, как правило, скрыто от посетителей за подвесными потолками или встраивают в мебель или экспозиционное оборудование.
Очень высокие требования предъявляются при освещении экспозиции к светопередаче, поэтому чрезвычайно важное значение имеет выбор ламп. Искусственное освещение необходимо осуществлять преимущественно источниками света, излучение которых по спектру приближается к дневному. Применение прогрессивных светодиодных осветительных систем в экспозиционных залах музеев и выставок отвечает основным требованиям, предъявляемым к освещению экспонатов, и открывает новые технические и художественные возможности в показе экспозиции.
Светодиоды не содержат длины волн, соответствующие инфракрасному или ультрафиолетовому диапазону, поэтому являются удачным решением для освещения экспозиционных залов. Как известно, светодиоды потребляют электроэнергию в совершенно небольших размерах, что дает возможность хорошо освещать крупные объекты и большие площади. Светодиоды не содержат ртуть, как люминисцентные лампы, и поэтому не причинят ни малейшего вреда экспонируемым объектам.
С помощью светодиодов можно организовать разнообразные приемы подсветки объекта. Полотна без рамы нуждаются в подсветке с разных сторон - в этом случае установка светодиодной ленты будет наилучшим решением. Большие полотна обычно освещаются с удаленного расстояния - светильники при этом крепятся сверху и предусматривают изменение угла подсветки таким образом, чтобы на картине не возникало бликов и теней. При подсветке фотографий главное не допускать появление бликов и желательно иметь возможность регулировать яркость света. Светодиодная лента позволяет организовать подсветку фотографий оптимальным способом. Лента предусматривает управление мощностью светодиодов, обеспечивая стабильный световой поток нужной яркости для конкретного объекта.
Музеи и выставки нуждаются в уважительном отношении к освещению, сохраняющем яркость красок на холстах и оберегающем экспонаты от разрушения, и применение светодиодного освещении здесь оптимально.
Офисы. Современные планировочные решения офисных зданий, характеризующиеся устройством большезальных рабочих помещений, что ухудшает естественную световую среду для работающих, так как в течение всего рабочего дня используется система совмещенного освещения. Некачественное офисное освещение приводит к снижению производительности труда на 30%, для компании это означает потерю 1/3 прибыли. Соблюдение достаточного уровня освещенности важно для производственного процесса и для психологического комфорта работников. Наибольшая освещенность (600 лк) требуется для освещения офисов, где производятся работы, связанные с графическим дизайном, черчением. Чуть меньше - 500 лк - требуется для освещения кабинетов, работа в которых связана с напряженными зрительными работами (чтение, обработка данных, письмо).
Самый распространенный источник света для офисных помещений на сегодня — люминисцентная лампа. Эти лампы, конечно, справляются со своей основной задачей — создают освещенность, регламентируемую нормативами, но при этом у них очень невысокий индекс цветопередачи (50-70), в их свете все выглядит бледно и не очень натурально. Еще один недостаток: человек периферийным зрением улавливает пульсацию светового потока таких ламп. Применение светодиодного освещения для офисов позволяюе сэкономить электроэнергию и создает комфортные условия труда для сотрудников,. Их преимущество состоит в максимально приближенном свете к натуральному световому потоку, отсутствии мерцания, утомляющего глаза, большая четкость освещаемых объектов. В офисных помещениях требуется обеспечение хорошей цветопередачи, желательно с Ra выше 90. При решении освещения следует исключить эффект мерцания. Даже если сотрудник не замечает мерцание, его наличие со временем приводит к психологическому дискомфорту, а затем и к серьёзным психическим проблемам. Офисные светодиодные светильники значительно уменьшают расходы на кондиционирование помещений, поскольку они не излучают направленно-тепловой энергии. Большим плюсом таких светильников является также большой срок эксплуатации - до 70 000 часов, а также легкость монтажа. И, наконец, - это их полная экологическая безопасность.
Современные формы организации бизнеса, культивирующие практику многопользовательских рабочих мест, «блуждающего» персонала и размещения большого числа людей на т.н. «открытых пространствах» (open space), делают индивидуальный подход к освещению особенно актуальным. В офисах нового поколения, оснащенных осветительными системами персонального пользования, люди могут самостоятельно управлять освещением, настраивая его в соответствии со своими предпочтениями, настроением и рабочими задачами. Такое гибкое и динамичное освещение позволяет людям в полной мере реализовать свой трудовой и творческий потенциал.
Самые актуальные тенденции офисного освещения на сегодняшний день — это управление светом и активный свет. Управление светом подразумевает возможность настраивания различных световых сцен в зависимости от конкретной ситуации, например, времени суток или характера работы сотрудников. Активный свет представляет собой систему освещения, при которой освещение автоматически меняется в течение дня в зависимости от погоды, времени суток и других факторов, влияющих на интенсивность света. Специальные датчики фиксируют изменение внешней освещённости и в соответствии с этим дают сигнал о необходимости изменения освещения внутри помещения. При этом меняются и интенсивность, и цветность света.
Торговые здания. Главная задача искусственного освещения торговых площадей — создать благоприятные визуальные и психологические условия для покупателей и продавцов, «вести» покупателя по магазину, ориентируя в пространстве товаров, выгодно представлять покупателю товар.
В магазинах, как правило, используется как естественное, так и искусственное освещение. Естественное освещение используют в светлое время суток для торгового зала небольшой глубины при соблюдении геометрического светового коэффициента (соотношение площади окон к площади пола) не более 1:8.
Для освещения торговых ширококорпусных объектов, а также освещения торговых залов в темное время суток применяется искусственное освещение с использованием электроламп накаливания и ламп люминесцентного излучения — натриевых и ртутных. Уровень освещенности в пределах норм достигается системой общего, местного и комбинированного освещения. По белорусским нормам общий уровень освещенности в торговых залах должен быть менее: в супермаркетах — 500 лк, продовольственных магазинов - 400 лк, посудных, мебельных магазинов - 200 лк (этот параметр замеряется на расстоянии 0,8 м от пола). При недостаточной освещенности торгового пространства зрение покупателей будет постоянно напряжено, слишком большое количество света также может привести к отрицательному эффекту. Некоторые коммерческие предприятия, исходя из собственной концепции оформления магазинов и вне зависимости от месторасположения объектов, делают освещение торгового пространства очень ярким: до 2500-3000 лк.
Добиться необходимого уровня освещенности можно различными способами. Наиболее простой вариант - равномерный общий свет. Более ярко в этом случае, как правило, освещается только расчетно-кассовая зона. Такой подход характерен для продовольственных сетей и крупноформатных магазинов, занимающих большие площади (например, гипермаркетов), для которых на первый план выходят затраты на электроэнергию. Более интересное решение заключается в
сочетании общего и местного акцентного освещения, когда часть светильников создает равномерный световой фон, на котором с помощью локальной подсветки более яркими световыми пятнами выделяются определенные функциональные зоны торгового зала. Многоуровневый свет характерен в первую очередь для магазинов непродовольственного формата. Как правило, дополнительно освещаются пристенное и островное оборудование, касса и, конечно же, витрины и примерочные
Популярность светодиодного освещения для торговых помещений растет с каждым днем, потому что имеет много преимуществ, по сравнению с традиционными галогенными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Применяя светодиодное торговое освещение, можно в несколько раз сократить расходы электроэнергии, поэтому такая подсветка считается наиболее экономичной. Подобные светильники выделяют намного меньше тепла, что оказывает благоприятное влияние на режим кондиционирования помещения и способствует лучшему самочувствию посетителей и работающего персонала. Уникальные характеристики светодиодного яркого и направленного света дают простор фантазии дизайнеров, а интересное сочетание оттенков способно впечатлить требовательных клиентов изысками витринного оформления. Значение индекса цветопередачи светодиодов в диапазоне 90-100 требуется в магазинах по продаже тканей и произведений искусства. Светодиоды не излучают вредных ультрафиолетовых лучей, разрушающих материалы и обесцвечивающих краски, что делает их идеальным для установки в витринах магазинов. В ювелирных магазинах светодиодные светильники помогут не только осветить ювелирные изделия, но и представить драгоценные камни в сверкающем многоцветье переливов.
Подсветка витрин должна привлекать внимание покупателей и быть особенно эффектной. У специалистов по световому оформлению витрин имеется большой выбор световых решений: от высокомощных ламп Spot для подсветки манекенов до светодиодных ламп LED с особой технологией постоянной смены цветов. Таким образом, витрина подсвечивается каждый раз по-новому, что является удачным для показа приходящих на смену модных тенденций и проведения рекламных акций. Витрины многоярусные получат превосходное освещение с помощью светодиодных лент, которые не будут загораживать обзор выставленных товаров. Витрины, в которых выставлены скоропортящиеся продукты, при освещении с помощью светодиодов позволят сохранить их свежесть на указанное время хранения без каких бы то ни было искажений. Кроме того, холодильные витрины будут отлично освещены светодиодными лампами или лентами, так как они практически не чувствительны к низким температурам.
Однако, следует отметить, что как бы ни были удачны композиции товарной выкладки и подбор выставленных товаров, они не будут производить нужного впечатления, пока свет не станет компонентом оформления интерьера магазина в целом..
Школы. Как показывает практика, существует взаимозависимость между успешной учебой, состоянием здоровья школьников и состоянием окружающей среды в школе, поэтому создание хороших условия для обучения — это инвестиции в будущее. В 2011 году были проведены исследования в школе с участием детей разного возраста. Дети, занимавшиеся в классах со светодиодными светильниками, за 2 месяца в конце года показали в 80 % случаев увеличение остроты зрения!. Однако степень угрозы передозировки облучением холодно-белым светом люминофорных светодиодов остается предметом активных дискуссий и требует дальнейших медико-биологических исследований для их использования в учреждениях для детей. Поэтому в нормативные документы по проектированию образовательных учреждений рекомендации по светодиодному освещению пока еще не вошли. Но значительные преимущества их перед другими источниками света делают проблему актуальной и диктуют необходимость проведения дальнейших исследований в области освещения учебных помещений.
Освещение школьных зданий имеет большое значение для правильной организации учебного процесса, создания комфортных условий для выполнения сложных зрительных задач, а также в деле эффективного использования электроэнергии, расходуемой на освещение. Однако наиболее важным при этом является вопрос гигиены зрения, поскольку в России и в Беларуси сложилось крайне неблагоприятное положение с состоянием зрения детей и юношества. Известны статистические данные, в соответствии с которыми 22-25 % молодых людей заканчивают школу с дефектами зрения, при этом патология возрастает за период обучения в 2,4-2,5 раза. Ещё в 1870 году Ф.Ф. Эрисман доказал, что развитие близорукости школьников является следствием систематического напряжения органа зрения при недостаточной освещенности. Для улучшения естественного освещения в пасмурные дни и во время занятий второй смены школьные здания оборудуются источниками искусственного света. Обследования состояния освещения школ, проводимые в России в начале 80-х годов прошлого века, затем в начале этого века показали, что нормы освещения не выполняются и наполовину и, в целом, прослеживается даже тенденция ухудшения условий освещения школ. Так, даже в обследованных школах Москвы освещенность на досках составляет 130-140 лк при норме 500 лк, в классах на рабочих местах освещенность составляет от 50-100 лк до 250—260 лк при норме 400 лк. Большинство школ, освещенных устаревшими люминесцентными лампами, имеют уровень пульсации светового потока в 2,5-3 раза превышающий максимально допустимый. Таким образом, возникает серьезная необходимость обеспечить правильное освещение школ, которое означает соблюдение основных требований к освещению при применении новых современных светотехнологий.
В настоящее время для искусственного освещения в школах, как правило, применяются люминесцентные лампы, на недостатки использования которых было указано выше. В основных помещениях зданий школ следует применять систему общего освещения. Исключением является классная доска, для освещения которой необходимо устанавливать специальные светильники. Комбинированную систему освещения следует применять в кабинетах информатики и вычислительной техники, в мастерских (например, по обработке металлов древесины). Для того чтобы искусственное освещение не способствовало снижению работоспособности и не ухудшало зрительных функций учащихся, оно должно отвечать целому ряду гигиенических требований: достаточный уровень освещенности, равномерное распределение света по всей площади помещения и яркостных контрастов в помещении, отсутствии прямой и отраженной блескости. Основной характеристикой освещения является освещенность на рабочей поверхности, причем, согласно отечественным документам — минимальная освещенность. Мешающим зрению побочным действием являются прямая и отраженная блескость, возникающая за счет большого контраста между очень светлыми и очень темными поверхностями или при взгляде на светящиеся предметы.
Для обеспечения психофизиологического комфорта в помещениях выбор источников света осуществляется по их цветовым характеристикам: цветовой температуре Тц и индексу цветопередачи Rа. Для классов, помещений, где дети общаются между собой (столовые, игровые комнаты, спортзалы) и где очень важно правильное восприятие лица и рук, рекомендованы источники света с Т = 3000-4500 К (тепло-белые и белые) при индексе цветопередачи Rа> 80. В кабинетах рисования следует применять источники света с Т не менее 5000 К.
Важное требование к организации освещения в школах — ограничение пульсации светового потока. Не воспринимаемая зрительно, пульсация отрицательно влияет на биологическую активность мозга. Может появиться напряжение в глазах, усталость и головная боль. Количественной характеристикой пульсации принят коэффициент пульсации, значение которого для большинства школьных помещений не должно превышать 10%, а в помещениях, где учащиеся работают с компьютерами — 5%. Даже при использовании лю- минисцентных ламп последнего поколения или светодиодов есть опасность невыполнения требований по качественным параметрам, нужно применять качественные оптические рассеиватели или отражатели.
На правильное распределение яркости на деке парты и классной доске влияет и распределение яркости по помещению, определяемое коэффициентами отражения, фактурой и цветом поверхностей потолка, стен, парт, пола.
Повышение энергоэффективности осветительных установок школ при улучшении экологической обстановки возможно при использовании современных источников света и светильников, а также систем управления освещением. В классных комнатах обычно много дневного света. Для снижения энергопотребления следует использовать системы управления освещением, чаще всего это светильники с датчиками освещенности, которые позволяют включать светильники и регулировать поток света в зависимости от удаленности от окон и уровня естественной освещенности. Системы управления освещением с датчиками освещенности, автоматически изменяющие долю искусственного света в зависимости от уровня естественного, создают большой дополнительный потенциал экономии для школ. Ученые пришли к выводу, что светодиодное освещение в образовательных учреждениях имеет право на жизнь, необходимо лишь законодательно закрепить его.
Жилые дома. Гигиенические принципы формирования внутрижилищной среды включают оптимальное и правильное использование естественного света, инсоляции и искусственного освещения. Однако обеспечение здоровой световой среды в жилище населением зачастую недооценивается. Окна чрезмерно занавешиваются шторами, заставляются высокими растениями, затеняются близко посаженными деревьями. До 50% ультрафиолетовых лучей задерживается загрязненным стеклом. Широко распространенным в искусственном освещении жилища лампам накаливания и люминесцентным газоразрядным лампам присущи неблагоприятные свойства, отсутствующие у естественного света (монотонность излучения, пульсирующий световой поток, линейчатый спектр излучения, дефицит ультрафиолетовой составляющей и др.).
Основные гигиенические требования к освещению жилища заключаются в том, что света должно быть достаточно, освещение должно соответствовать назначению помещения, быть регулируемым и безопасным, не оказывать слепящего и вредного воздействия на человека и на внутреннюю среду помещения.
Немаловажное значение имеет и рациональное, с гигиенической точки зрения, искусственное освещение помещений жилого дома. Средний уровень общей освещенности в жилых помещениях должен быть не менее 150 лк при совместном действии всех светильников, установленных в помещении, кроме настольных. Еще некоторое время назад наиболее часто используемым осветительным прибором считалась люстра, размещенная посередине потолка. При таком способе не все участки комнаты одинаково освещались. Лампы предыдущего поколения сегодня заменяет светодиодное освещение. Светодиодные устройства — это не обычная люстра (хотя существует и светодиодная люстра), это целая система из маленьких, ярких лампочек. Именно поэтому такие конструкции предназначены для многофункционального использования в интерьерах жилых помещений, они должны подбираться не только с учетом индивидуальных пожеланий, но и с учетом размеров помещений, их функционального зонирования и решения отдельных зон. Применение светодиодных технологий в освещении жилого дома или квартиры дает ряд преимуществ: благоприятное и безопасное для человека качество света, хорошая цветопередача и повышенная яркость при низком энергопотреблении, возможность создать креативное освещение интерьера комнаты, придавая неповторимость и индивидуальность жилому помещению.
Важное качество светодиодного освещения - визуальнопсихологическая корректировка размеров комнат. Наилучшим вариантом освещения больших комнат является контурная подсветка или многоуровневые подвесы. В помещениях средних размеров рекомендуется применять подвесные конструкции или располагать светодиоды в виде различных геометрических фигур. Маленькие комнаты необходимо визуально расширять. Это легко удается с помощью светодиодных лент, используемых в качестве контурного освещения.
Сегодня дизайнеры практикуют освещение комнаты светодиодной лентой. Это наиболее эффектный и впечатляющий метод. Чаще всего светодиодная лента используется как подсветка. С ее помощью можно видоизменить натяжной потолок или же мебель. Сейчас достаточно популярной считается идея «звездного неба». Используя светодиоды, можно подчеркнуть карниз. Пожалуй, самый инновационный подход к освещению квартиры - это обои со светодиодами.
Если в комнате много растений, то из них можно сделать живой уголок и украсить светодиодной лентой. Декоративная подсветка цветов и растений на основе светодиодов не разрушает температурный режим, соблюдаемый в озелененных зонах квартиры. Очень низкий уровень нагреваемости светодиодов даёт возможность располагать источники освещения достаточно близко к растениям, что позволяет сформировать единый световой ряд в квартире.
В последнее время остро стоит вопрос об экономии электроэнергии, режим ее экономии распространяется и на жилище. Экономии электроэнергии в быту необходимо добиваться не ухудшением условий освещения, а борьбой с нерациональным расходованием электричества и путем максимального использования естественного света.
Заключение
Наши исследования показывают, что современные ИС, применяемые для наружного и внутреннего освещения, могут заметно, до 6 крат, различаться по BioEq генерируемого ими света в зависимости от их типа и Т. Особенно высокие BioEq присущи ИС, содержащим люминофорные СД холодно-белого света (с Т >6000 K). Освещение таким светом потенциально опасно нарушением норм концентрации мелатонина в крови, что, в свою очередь, ведёт к ряду быстро или медленно развивающихся заболеваний. Реальная степень угрозы передозировки облучением холоднобелым светом люминофор- ных СД остаётся предметом активных дискуссий и требует дальнейших медикобиологических исследований. Однако и сейчас, до получения общепризнанных медицинских выводов по указанной проблеме, следует проявлять предусмотрительность и осторожность в выборе характера освещения и, по крайней мере, ограничивать применение СД холодно-белого света в детских и лечебных учреждениях, а также при работе в вечернее и ночное время.
На наш взгляд, главная перспектива создания здоровой световой среды связана с новыми технологиями освещения, базируемыми на СД ИС, меняющих свой спектр (цветность, TJ в течение суток: более тёплые тона — утром и вечером, а более холодные — в середине дня. Одним из подтверждений продвижения по этому пути служит недавнее сообщение компании Philips о благотворном влиянии такого освещения на пациентов кардиологического отделения медицинского центра Маастрихтского университета.
Поступила в редакцию 11.02.2013 г.