Пульсация света. Челябинские ученые выяснили, какие лампы менее вредны для здоровья

Челябинские ученые поделились результатами своих исследований, мыслями и идеями. Как ламповый вред свести к минимуму, не допустить депрессивного синдрома?

Это и стало главной темой нашего разговора с кандидатом технических наук Романом Баниным, заведующим кафедрой «Электрооборудование и электротехнологии» энергофакультета ЮУрГАУ.

Эффект сумерек

— Почему лампы дневного света и другие, еще не так давно считавшиеся безопасными, наносят ущерб организму?

— Всему виной так называемая пульсация светового потока, его изменение во времени. Это является следствием влияния переменного тока на работу источника света. Световая пульсация частотой до 300 Гц снижает зрительную работоспособность, негативно сказывается на нервной системе человека, зрительном восприятии. Она приводит к утомляемости, потерям работоспособности и концентрации внимания.

Исследования, проведенные в Южно-Уральском медуниверситете, говорят о том, что люминесцентное освещение может привести к бессоннице, десинхронозу, когда человек как бы теряется во времени, путает день с ночью. Сбиваются биоритмы организма, появляется повышенная тревожность, снижается долговременная память, способность к обучению, пространственной ориентации.

Кроме того, при искусственном освещении движущихся или вращающихся предметов пульсирующим световым потоком может появиться и стробоскопический эффект — искажение зрительного восприятия. К примеру, при освещении цеха газоразрядными лампами порой возникает иллюзия того, что стремительно вращающиеся детали станка неподвижны, а это может привести к травматизму на производстве.

По мнению экспертов, небезопасны не только бытовые и производственные, но и неоновые лампы уличной рекламы: их яркий мерцающий свет угнетает психику, раздражающе действует на мозг.

— Свет каких ламп особенно опасен для человека?

— В ходе измерений оказалось, что наиболее высокий коэффициент пульсаций у люминесцентных ламп с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом (ПРА). Этим уже озаботились и на государственном уровне: правительством РФ принято постановление за подписью премьер-министра Дмитрия Медведева, которым государственным и муниципальным учреждениям с 1 июля 2016 года запрещено покупать люминесцентные лампы с цоколем G13, а также спиралевидные энергосберегающие.

— У традиционных газовых ламп есть и другие минусы?

— У них наблюдается так называемый сумеречный эффект: при той же освещенности, по сравнению с лампой накаливания, нам кажется, что у люминесцентной не хватает света. Дело в том, что за сотни тысяч лет эволюции люди привыкли к яркости солнечного света, и субъективно его искусственный аналог недотягивает до него. Поэтому до недавнего времени эта «визуальная сдвижка» учитывалась в нормативах освещенности, но теперь она убрана из них.

Лампы на три фазы

— Но ведь сегодня можно купить самые разные лампы — галогенные, светодиодные… Какие из них можно назвать безвредными?

— Пульсация света есть у всех ламп, но в разной степени. Даже у традиционных ламп накаливания, она хоть и меньше, чем у газонаполненных люминесценток, все же присутствует — от 5 до 20 %. Пожалуй, самыми безвредными можно назвать светодиодные, которые в последние годы получили широкое распространение: они не только сберегают электроэнергию, но и меньше мерцают. Однако их воздействие на организм, особенно детский, еще недостаточно изучено, поэтому на применение светодиодов, например, в детских садах наложены ограничения.

— А как уменьшить световую угрозу?

— Наиболее безопасен естественный солнечный свет, хотя, как мы выяснили, и у него есть небольшая пульсация — менее 2 процентов. Причем, как оказалось, коэффициент пульсации при совместном освещении, по сравнению с полностью искусственным, снижается в разы! Поэтому мы рекомендуем совмещенное с солнечным, комбинированное освещение.

А, например, искажающего зрение стробоскопического эффекта можно избежать, используя лампы, работающие на три фазы. Тем самым даже при большой осветительной нагрузке в производственных цехах можно добиться симметрии по фазам сети. Можно чередовать лампы с разными фазами: световые потоки, складываясь, компенсируют пульсацию.

В бытовых условиях для этого применяется двухламповая схема: одна лампа включена только с дросселем, а вторая — с дросселем и конденсатором. Этим достигается сдвиг по фазе, и световые потоки компенсируют пульсацию.

— Влияет ли на пульсацию света напряжение в сети?

— В ходе исследований выяснилось, что у разных световых источников характер зависимости коэффициента пульсации от напряжения кардинально отличается. А значит, по-разному влияет и на здоровье человека. Так, для ламп накаливания при снижении напряжения пульсация уменьшается, а у газоразрядных, наоборот, повышается. Причем у люминесцентных ламп с индуктивным и индуктивно-емкостным балластом пульсация начинает расти при снижении напряжения сети до 190 В, а у источников света с активным балластом  практически сразу, уже при 210 вольтах! У газоразрядных ламп высокого давления, как мы выяснили, нет единой зависимости пульсации от питающего напряжения: у одних она не меняется, у других сначала уменьшается, а потом, достигнув точки минимума, вновь растет.

Безопасный и экономичный

— А как со светодиодными лампами?

— Это самый экономичный вид. У таких светильников есть большой плюс: искусственный свет можно максимально приблизить к естественному, солнечному, комбинируя светодиоды с разной длиной волны. Наряду с безопасностью это особенно ценно для тепличных комплексов: для них подбирают световой режим, наиболее полезный для растений. Причем драйверы у таких ламп нередко уже обладают функцией стабилизации напряжения.

Но и светодиоды не панацея от пульсации: многое зависит от схемотехники — качества блоков питания, драйверов. У недобросовестных производителей, ради экономии не ставящих на них дополнительные защитные компоненты, пульсация может достигать 40 % ! Но у тех, кто заботится о здоровье людей, она минимальная — менее 5 %.

— Растет ли пульсация со временем, когда срок службы лампы подходит к концу?

— Пока это только гипотеза, но если подтвердится, то откроются новые возможности для диагностики и ремонта источников света. Сегодня, если светильник выходит из строя, обычно меняют лампу. Но мы придумали, как поставить пульсацию на службу по продлению его жизни. Она будет играть роль диагноста: как только усилится, значит, нужен ремонт. Сейчас для этого разрабатываем прибор, который позволит добиваться весомой экономии на покупке дорогостоящих ламп.

Добавлю, что мы продолжаем свои исследования, и хочется верить, что когда‑нибудь будет изобретен искусственный свет завтрашнего дня — полностью безопасный и экономичный, не уступающий солнечному.