Светлое будущее. Часть 4: здоровье — 01.06.2012

Цикл статей о новых типах источников света и их влиянии на здоровье завершаем рассказом о побочных излучениях и таком часто игнорируемом соотечественниками параметре, как экологичность различных видов ламп.

Помимо видимого света (400-700 нм), любая лампа выделяет и побочные излучения. Они не принимают участия в освещении, впустую расходуют энергию, а главное, могут неблагоприятно влиять на организм. В данном случае побочное излучение — синоним паразитного. Это инфракрасные (ИК) и ультрафиолетовые (УФ) лучи, а также электромагнитное излучение (ЭМИ) разных диапазонов. Рассмотрим, как ведут себя в этом смысле различные источники света.

ЛН излучает огромное количество ИК (75% потребляемой энергии) и небольшое — УФ, а ЭМИ за неимением электроники отсутствует. ИК-излучение вызывает сильный нагрев светильника и плафона, что накладывает ограничения на подбор материалов и мощность лампы и даже может привести к пожару. При близком расположении ЛН (настольная лампа) порой ощущается нежелательное тепло. Кардинально это не улучшить, остаются меры предосторожности и вентиляции.

У галогенок, особенно низковольтных, уровень УФ-излучения особенно высок. Если не принимать специальных мер (фильтрующие добавки в кварц колбы, защитные стекла в лампах), свет ГЛН способен испортить множество предметов — от музейных экспонатов до товаров на витрине и лака на письменном столе. Для здоровья УФ совсем не полезен, провоцирует кожные и глазные заболевания. Излишне напоминать, что УФ-фильтры гарантированно есть в фирменных лампочках, а что там делают китайцы — бог весть.

Что касается ИК, то концентрированный поток тепла в зеркальных галогенках бывает довольно неприятен. Здесь помогают дихроичные (интерференционные) отражатели, которые направляют вперед лишь 1/3 ИК-излучения, а 2/3 пропускают назад. Таким образом, освещаемые предметы нагреваются значительно меньше. Свет ГЛН с дихроичным отражателем можно назвать холодным, правда, он слегка зеленит. Кроме того, такие лампы не подходят для натяжных потолков.

ИК-излучение галогенок можно задействовать с большей пользой. Если на шарообразную колбу нанести теплоотражающее покрытие, то излучение будет попадать на спираль и дополнительно ее нагревать. Такие лампочки называются IRC (Infrared Coating), они имеют наивысшую цветовую температуру и светоотдачу в своем классе — 3100 К и 22-27 лм/Вт соответственно. Экономия энергии по сравнению с обычными ГЛН достигает 30%, а ЛН — 50%. Особенно эффективна комбинация IRC и дихроичного отражателя. IRC-галогенки бывают только низковольтными и только ведущих марок, так что цена у них немаленькая (200-300 руб.).

Полезное применение найдено и УФ-излучению. Если на колбу нанести двуокись титана (в тонком слое она прозрачна), то лампочка станет очищать воздух. УФ активирует каталитические реакции на поверхности TiO2, в ходе которых вредные примеси окисляются до углекислого газа и воды. Галогенки-«очистители» в продаже пока не попадались, но идея интересная.

КЛЛ характеризуются умеренным ИК- (30-35% потребления) и заметным УФ-излучением, нередко представляет проблему и ЭМИ. Слабый нагрев ламп (до 70 °С) устраняет всякую пожароопасность, позволяет использовать светильники из нестойких материалов (пластик, ткань, бумага), а также снижает общее тепловыделение в помещении — летом это немаловажно, особенно при наличии кондиционера.

Как известно, УФ-излучение в КЛЛ первично. Не все оно преобразуется в видимый свет люминофором — около 1% пробивается наружу (тонкое, 0,3 мм, стекло колбы для УФ не помеха). По мере деградации и разрушения люминофорного слоя процент УФ-лучей увеличивается, а в дешевых китайских лампочках, где на люминофоре сэкономили, он изначально повышен. В обычных условиях остаточный УФ не представляет проблемы. Однако КЛЛ, применяемые в настольных светильниках, находятся так близко от человека, что пренебрегать УФ-лучами уже нельзя — их интенсивность в таких условиях сравнима с солнечной.

Вредное воздействие УФ на кожу хорошо известно: разрушение коллагена и эластина, ускоренное старение, вероятность роста раковых клеток. У людей с чувствительной кожей излучение КЛЛ может вызывать сыпь, экземы, псориаз и отеки. Чаще других на это жалуются специалисты, работающие за ярко освещенным столом (ювелиры, радиомонтажники и прочие). Особую опасность УФ-лучи представляют для нежной кожи младенцев. Свет КЛЛ способен даже спровоцировать приступ эпилепсии, а для людей с искусственным хрусталиком старого типа (без УФ-фильтров) он и вовсе непереносим. Медики советуют находиться не ближе 40-50 см от лампы, по возможности ограничивать время облучения, а также использовать дополнительное защитное стекло (в светильнике или на самой лампе).

КЛЛ свойственно еще и электромагнитное излучение, исходящее из ЭПРА. Пользы оно никому не приносит, но 10-15% людей, особо чувствительных к ЭМИ, вблизи лампы могут испытывать мигрень, вялость, головокружение и прочие неприятные симптомы. ЭМИ воздействует и на инфраструктуру — есть сведения, что КЛЛ нарушают работу сетей Wi-Fi, а радиоприемник на средних волнах от них просто глохнет. Кроме того, дешевые лампы не имеют помехоподавляющих фильтров в ЭПРА и дают наводки в электросеть, что негативно влияет на чувствительную аппаратуру (например, звуковую и медицинскую). Вообще сейчас, после того как окончательно доказан вред излучения сотовых телефонов, стоит повнимательнее отнестись к источникам ЭМИ в жилище. И КЛЛ из них — не последний.

Наконец, лампочки можно учуять — издаваемый КЛЛ запах мы тоже причислим к излучениям. При нагреве испаряется пластификатор из корпуса, также пахнет лак, покрывающий детали ЭПРА. Весь вопрос — в силе и продолжительности «ароматов». Нормальные лампочки ощутимо пахнут лишь первые 2-3 часа, с чем при эксплуатации вполне можно смириться. А вот «дешевый Китай», случается, воняет неделями. У многих нервы не выдерживают, и КЛЛ летит в ведро. Предсказать это невозможно (кто знает, сколько пластификатора бухнул дядя Ляо), остается брать качественные модели с гарантией.

СДЛ в смысле паразитных излучений наиболее чисты. УФ и ИК просто неоткуда взяться, а ЭМИ незначительно ввиду малой мощности ламп, к тому же металлический корпус его частично экранирует.

К паразитным излучениям СДЛ следует отнести высокий уровень синего в спектре, который растет по мере деградации покрывающего люминофора. «Синюшные» светодиоды оказываются весьма небезразличными для здоровья. Дело в том, что синий свет, как сейчас доказано, подавляет выработку мелатонина. Этот гормон необходим для нормальной работы наших биологических часов, он также обладает антиоксидантными и противоопухолевыми свойствами. Последнее очень важно для предупреждения рака молочной железы у женщин (о частоте и смертоносности этой болезни не говорит только ленивый). Ввиду важности и новизны вопроса остановимся на нем подробнее.

Невизуальное биологическое действие света — та самая блокировка мелатонина — было обнаружено всего 10 лет назад, в 2002 году, и еще не успело найти отражение в нормативных документах. Вновь открытый тип фоторецепторов в глазу имеет нервные связи с шишковидной железой мозга (эпифизом), которая и регулирует секрецию мелатонина. Совсем недавно аналогичные рецепторы были найдены в области среднего уха. Их можно возбуждать через слуховой проход, что породило интересный гаджет — световые наушники, помогающие справиться с джет-лагом при длительных перелетах (их уже можно купить в Европе по высокой пока цене в 290 долл.).

Пик чувствительности упомянутых рецепторов находится в диапазоне 440-500 нм (сине-голубой цвет). Следовательно, холодный белый свет с повышенной долей синего производит больший биологический эффект, чем свет с высокой долей красного (тепло-белый). В естественных условиях мелатонин выделяется в темное время суток — с 21 до 7 часов. Пик выработки приходится на 2-4 часа ночи. Однако синтез мелатонина подавляется любым светом, имеющим подъем в сине-голубом диапазоне. Это как бы сигнал организму, что наступил день. Если такое повторяется из ночи в ночь, то здоровью наносится ощутимый ущерб. Любимые некоторыми синие ночники проникают даже в закрытые глаза, поэтому в спальне такого быть не должно.

СДЛ, имеющие в основе синий светодиод, как раз и отличаются резким пиком на 450 нм. При их свете выработка мелатонина снижается в 5 раз по сравнению с желтым светом натриевой лампы, в котором синий практически отсутствует. Металлогалогенные лампы с их более ровным спектром снижают выработку «всего» втрое. Выходит, «желтушные» ЛН для позднего вечера и ночи — самое безопасное решение. Ничем не хуже и СДЛ теплого света (2700-3000 К), где энергетическая доля синего невысока, — доказано, что их биологическое действие такое же или даже меньше, чем у ЛН. СДЛ нейтрального света (4000-5000 К) оказывают более высокое биологическое действие, их разумнее включать утром и ранним вечером. А вот от дешевых синюшных диодиков и лент (6000-8000 К), которые так модны в качестве дежурной подсветки, лучше вообще отказаться. От греха.

Экологичность

Обсудим, как различные источники света влияют на окружающую среду — наши дома и города, какие опасности в них таятся и как их избежать. Понятно, что речь пойдет в первую очередь про КЛЛ — «ртутную гадость», по мнению некоторых, не имеющую права на жизнь. Но все по порядку.

ЛН предельно просты по устройству: стекло да металл. Правда, при более близком знакомстве оказывается, что в рядовой лампочке используется три сорта стекла и не менее семи металлов. Но экологической девственности это не отменяет — ЛН ничем не грозят окружающей среде, их разрешено выбрасывать с бытовым мусором. Разбитая дома лампочка требует лишь совка с веником, максимум пылесоса. О приеме перегоревших ЛН на переработку ничего не слышно — содержание вольфрама, молибдена и прочего цветмета слишком мало, чтобы всерьез озаботиться этим вопросом.

СДЛ тоже считаются экологически безопасными: содержание потенциально опасных соединений (мышьяк и пр.) незначительно, да и упрятаны они глубоко в кристаллах. Тем не менее отслужившая свой срок СДЛ — это электронный, а не бытовой мусор. В развитых странах для электроники отведены специальные контейнеры и площадки. Переработка позволяет извлечь из хлама 50-60% ценных элементов, что выгодно как в экологическом, так и в экономическом плане. У нас такие контейнеры — пока что редкость, но направление будет развиваться.

КЛЛ – страшный сон экологов. Каждая лампа содержит 2-5 мг ртути, а этот металл относится к чрезвычайно опасным веществам (первый класс опасности по официальной классификации — наравне с цианидами или полонием). При нормальной эксплуатации это ничем не грозит (КЛЛ представляет собой замкнутую систему), но стоит стеклянной колбе треснуть или разбиться — и ситуация меняется. Пары ртути попадают в воздух и могут вызвать серьезное отравление.

ПДК для жилых помещений составляет всего 0,3 мкг/м3, так что одна КЛЛ способна заразить несколько тысяч кубометров воздуха. По данным Роспотребнадзора, в закрытом помещении с единственной разбитой лампой концентрация паров ртути доходит до 100-160 ПДК. Это — реальная опасность. Как считают врачи, уже двукратное превышение ПДК в течение 2-3 недель ведет к хроническому отравлению, а детям достаточно и полуторакратного. Токсичный металл легко попадает в организм через легкие и кожу и медленно из него выводится.

Поэтому первое, что нужно сделать после аварии с КЛЛ, — это открыть все окна и устроить интенсивное проветривание. Остальные действия различаются в зависимости от того, разбилась включенная или выключенная лампа.

В первом случае вся ртуть находится в виде нагретых паров, которые, попадая в воздух, немедленно охлаждаются, конденсируются и адсорбируются ближайшими предметами интерьера. Ртуть прочно удерживается на ворсистых поверхностях и в пористых материалах (ковры, обивка мебели, подушки, мягкие игрушки и т.п.), а также на одежде, подошвах обуви и волосах, превращая их в подвижные вторичные источники загрязнения. Поэтому после инцидента следует безжалостно выбросить все загрязненные предметы и устроить длительное, на несколько дней, проветривание, в течение которого в помещении находиться не рекомендуется. При очистке нельзя пользоваться пылесосом и стиральной машиной. Для обработки того, что выбросить нельзя (например, ковровое покрытие) желательно обратиться к специалистам. Профессиональная демеркуризация с приборными замерами паров ртути надежно очистит интерьер.

Если же лампа разбилась в выключенном состоянии, то все значительно проще. В современных КЛЛ ртуть находится в виде амальгамы, из которой она при комнатной температуре и атмосферном давлении почти не испаряется. Более того, шарик сплава находится в специальном отростке и не выпадает из разбитой лампы. Благодаря этому не требуется трудоемкая демеркуризация — достаточно собрать осколки и проветрить помещение. Тем не менее правильная последовательность работ весьма важна. Приведем инструкцию от МЧС.

Чтобы свести к минимуму воздействие паров ртути на находящихся в помещении людей и животных, выполните шаги очистки и утилизации, описанные ниже.

При подготовке к очистке помещения надо вывести людей и животных из комнаты, где разбилась лампа;

Проветрить помещение в течение 5-10 минут, открыв окно;

Подготовить материалы, необходимые для очистки помещения от порошка и осколков разбившейся лампочки: средство защиты дыхания (респиратор), плотная бумага или картон, скотч, влажные бумажные полотенца или одноразовые влажные салфетки, герметичный контейнер — стеклянная банка с плотно закрывающейся металлической крышкой или пластиковый пакет (так как пластиковые пакеты пропускают испарение ртути, необходимо удалить пластиковый пакет из дома сразу же после очистки);

Для очистки помещения, надев респиратор, надо собрать плотной бумагой осколки лампочки и рассыпавшийся порошок. Мелкие осколки и остатки порошка удалить скотчем;

Тщательно протереть место, где были осколки лампы, одноразовыми влажными салфетками. Использованные уборочные материалы, остатки лампы и респиратор сложить в герметичный контейнер;

Вынести контейнер на улицу. Нельзя использовать для уборки этого помещения пылесос!

Продолжать проветривать помещение, где была разбита лампочка, в течение нескольких часов, не допуская в него людей.

Как избежать вышеописанных неприятностей? Понятно, что КЛЛ требуют аккуратного обращения, и ставить их без защиты в детскую комнату или тренажерный зал не стоит. В подобных случаях помогут прочные закрытые светильники либо лампы с внешней оболочкой — она делается из ударопрочного пластика, сохраняющего герметичность в любой ситуации. Нередко колба трескается при различных манипуляциях с КЛЛ (вкручивание в патрон и т.п.), поэтому лампу следует всегда держать за пластиковый корпус.

Отдельный вопрос — утилизация вышедших из строя КЛЛ. Понятно, что их нельзя выбрасывать вместе с обычным бытовым мусором, путь которого — на свалку. Там ртуть из ламп в результате деятельности микроорганизмов преобразуется в намного более токсичную метилртуть, которая заражает почву и воду. Кроме того, лампы прекрасно поддаются переработке (90%, по данным Osram). В развитых странах повсеместно доступны контейнеры для сбора КЛЛ и прочих опасных отходов, появляются они и у нас. В Москве, где ежегодно образуется 10 млн отработанных ламп (из них 85% попадает на переработку — рекорд для России), контейнеры уже имеются в каждом микрорайоне. За сбор и утилизацию ЛЛ и КЛЛ отвечают управляющие компании и ДЕЗы.

Другое дело — культура обращения с КЛЛ в быту (на производстве этому худо-бедно научились). Даже в просвещенной Европе 20% сгоревших «сберегаек» летит в помойку, а у нас этот процент доходит до 90 (у нас и градусники выбрасывают, чего уж там). Похоже, изменить менталитет населения не удается, что и станет основной причиной отказа от «ртутной гадости» в скором времени. Ведь отравленная земля и вода — это гораздо хуже, чем большие счета за свет…

 Заключение

Мы обстоятельно рассмотрели гигиенические и экологические характеристики всех основных источников света. Какие можно сделать выводы? На сегодняшний день для локального освещения, особенно связанного со зрительной работой (настольные и «околокомпьютерные» светильники), лучший вариант — качественные низковольтные галогенки, снабженные хорошим электронным трансформатором. Важнее всего то, что на любом этапе эксплуатации они абсолютно безвредны для зрения. ГЛН еще и довольно экономичны, если учесть их низкую цену, срок службы и потребляемую мощность (редко больше 50 Вт). Недаром в начальственных кабинетах других настольных ламп и не встретишь. В бывшем здании ЦК КПСС «сберегайки» поставили на волне президентских инициатив, но они не продержались и полугода — после массовых жалоб в темноватые абажуры сталинских времен вернули ЛН (и не абы какие, а молочные осрамовские криптонки 2*75 Вт).

Галогенкам наступают на пятки передовые светодиодные решения — естественно, не китайской разработки (смотрите на корейские, тайваньские или европейские модели). Их главный недостаток — высокая цена, но она снижается по мере отработки технологий и расширения производства. Многих пользователей привлекают уникальная долговечность и низкие эксплуатационные расходы. Что же до влияния на организм, то лучшие СДЛ (прежде всего теплого света) имеют отличный спектр и цветопередачу плюс нулевые пульсации, причем все это стабильно во времени. К ним постепенно подтягиваются середнячки («честный Китай»), а к «дешевому Китаю» знающий человек и относится соответственно, держа его на подсобных ролях и не строя иллюзий насчет долгой службы.

КЛЛ сейчас на пике популярности — технологии отлажены, цены большей частью гуманные, народ привык. В гипермаркетах десятки метров прилавков уставлены лампочками на любой вкус. Их вполне можно применять для общего освещения, особенно если сделать грамотный светотехнический расчет, исходя из реального, а не заявленного светового потока и заложившись на неизбежное потускнение (коэффициент запаса 20-40%).

Большое преимущество КЛЛ — возможность поднять освещенность без замены светильников, а также зонировать пространство по цветовой температуре. Яркий свет особенно важен для людей среднего и старшего возраста, с уже ослабленным зрением. Подмечено, что для равного зрительного комфорта человеку 50 лет требуется втрое большая освещенность, чем двадцатилетнему. Этот факт на Западе уже учитывается в трудовых контрактах, нам же остается личная инициатива. Вообще, в европейских нормах освещенности EN 12464-1:2011 требования выше, чем в российских СНиП 23-05-95, поэтому советуем ориентироваться на первые.

При всех достоинствах не стоит применять КЛЛ в настольных светильниках, а также детских комнатах — пульсации и УФ-излучение там как минимум нежелательны. Береженого Бог бережет, а глаза по гарантии не поменяешь. Ахиллесова пята «сберегаек» — использование ядовитой ртути. Именно по этой причине разрядно-люминесцентная технология заходит в тупик и вряд ли протянет более 10-15 лет. Несмотря на большой прогресс в конструкциях КЛЛ (за последние 10 лет содержание ртути снизилось втрое, размеры — вдвое, а светоотдача выросла на 30%), будущее — за твердотельными источниками света, экологически безопасными и значительно более эффективными.

Светодиодная технология обладает впечатляющим потенциалом, она сейчас бурно развивается. Когда СДЛ избавятся от детских болезней, а их цена снизится (ориентировочно через 2-3 года), начнется вытеснение «ртутной гадости» с прилавков и из домов. По прогнозам Philips, к 2020 году доля светодиодного освещения в развитых странах составит 75%. И это правильно. Увы, до тех пор нас ждет немало злоупотреблений — как со стороны недобросовестных производителей, так и со стороны алчных продавцов. Неизбежны конструктивные недочеты, низкое качество комплектующих и банальный обман — тема-то новая. Здесь нам поможет только твердое понимание особенностей СДЛ и КЛЛ, ради чего и написан этот цикл материалов.

Следующая статья, последняя в цикле, будет посвящена практическим советам по установке и эксплуатации энергосберегающих ламп. Здесь немало тонкостей — от совместимости с инфраструктурой освещения до борьбы с перегревом и хитростей обмена по гарантии.

По материалам сайта 3D News