ПОРІВНЯЛЬНЕ ТЕСТУВАННЯ БІОЛОГІЧНОЇ АКТИВНОСТІ СВІТЛА ЛАМП РОЗЖАРЮВАННЯ ТА СВІТЛОДІОДНИХ ЛАМП

Світло служить не тільки засобом отримання зорової інформації – воно спричиняє на людину і незоровий вплив. У процесі еволюції регулярна зміна дня і ночі стала основним фактором, що керує біологічними процесами в організмі. Крім зорових рецепторів (паличок та колбочок), які забезпечують отримання і первинну обробку інформації, що передається світлом про навколишній світ, є іще один, третій тип фоторецепторів. Він відкритий зовсім недавно, і називається чутливим рецептором циркадного циклу [1-2]. В людському організмі ці рецептори відіграють роль датчиків для центрального «біологічного годинника». Біологічний годинник регулює ряд біологічних процесів, що протікають в організмі людини, причому це відбувається на основі інформації про освітленість. Це відкриття змінило підходи до встановлення вимог до освітлення, особливо для освітлення з використанням нових інноваційних джерел світла, таких як світлодіодні(СВД) лампи та світильники. На сьогодні проблеми пов'язані з біологічною активністю світла нових світлодіодних ламп та світильників ще не достатньо вивчені і більшість споживачів не інформовані про ці властивості світла, тому тема дослідження е актуальною.
Метою роботи є порівняльні дослідження біологічної активності світла світлодіодних ламп з світлом ламп розжарювання;
За останні роки про вплив світла на здоров'я та самопочуття людини опубліковано багато наукових праць [1-8]. Світло, що попадає на гангліозні клітини сітківки спричиняє сигнали, які поступають безпосередньо в нейроклітинний орган, який регулює секрецію гормону мелатоніну в кров. Мелатонін приймає участь у протіканні циклу «сон-бадьорість». Показано, що високі рівні освітленості, які мають місце протягом дня, зменшують секрецію мелатоніну в організмі людини, що призводить до підвищення активності організму. При падінні освітленості нижче певного рівня секреція мелатоніну підвищуються. Центральний біологічний годинник впливає ще на біологічні годинники окремих органів, в першу чергу на легені, серце, підшлункову залозу, нирки. Тому зміна активності організму супроводжується зміною температури тіла, кров'яного тиску, частоти пульсу та інше.
Синє світло впливає також на рівень кортизолу, що виробляється організмом людини [9]. На думку авторів роботи [10] світлодіодні лампи з високою часткою синього світла є стимулятором гормональної системи, що допомагає швидше просинатись, покращувати настрій і працездатність, але зловживати короткохвильовим світлом не потрібно, так як будь-яка стимуляція придушує власні механізми синтезу гормонів.
На сьогодні дослідження біологічної активності світла можуть бути проведені без «медичної складової», спираючись на відомі залежності спектру пригнічення секреції мелатоніну функції В(λ).  [5].
Для розрахунку біологічного еквіваленту випромінення світлодіодів, нами використана спрощена методика [3]. Пригнічення секреції мелатоніну під дією світла з різною довжиною хвилі можна визначити за допомогою функції циркадної ефективності. Коефіцієнт циркадної ефективності ас можна розрахувати на основі координати колірності МКО (х, у) за виразом [3]:
Нами досліджувалась циркадна ефективність комерційних зразків світлодіодних ламп різних торгівельних марок. Для дослідження були вибрані лампи з різною колірною температурою. Біологічну активність світла світлодіодних ламп порівнювали з світлом галогенної лампи розжарювання (2800 К). Були також досліджені компактні люмінесцентні лампи. Розрахунок координат колірності та корельованої колірності температури проводили на основі вимірювання спектру випромінювання згідно з рекомендаціями [12,]. Відносний біологічний еквівалент розраховували як відношення ас СВД ламп до ас ламп розжарювання. Результати дослідження наведені у табл. 1

Як видно із отриманих результатів відносний біологічний еквівалент світла ламп зі збільшенням корельованої колірної температури зростає. Світло світлодіодів може перевищувати біологічну активність в порівнянні з лампами розжарювання, до 300 %.
Реальна ступінь загрози передозування світлом світлодіодів з високою колірною температурою є зараз предметом дискусії і медико-біологічних досліджень для побутового освітлення, дитячих та шкільних закладів. До отримання загальновизнаних медичних висновків доцільно утримуватися від використання світло діодів з колірною температурою більшою за 3500К [12].
Висновки:
1) спектральний склад світла є важливим параметром штучних джерел світла, який впливає не тільки на зорову функцію, але і на здоров'я людини. Біологічна активність світла світлодіоних ламп з колірною температурою більшою за 6000 К перевищує біологічну активність світла ламп розжарювання більш як у 3 рази;
2) для житлового освітлення, дитячих та шкільних закладів доцільно рекомендувати використовувати світлодіодні лампи з біологічною активністю світла, яка не перевищує цю величину для ламп розжарювання. Це можна обґрунтувати тим, що за столітню історію використання цих ламп для освітлення житла негативного впливу на фізичне та психологічне здоров'я людей виявлено не було.

1. Berson D. M Phototransduction by Retinal Ganglion Cel1s That Set the Circadian Clock / D. М. Berson, F. А. Dunn, М. Takao // Science. – 2002. – Vol. 295. – Р. 1070.
2. Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Nove1 Circadian Photoreceptor / G. Brainard, J. Hanifi n, J. Greeson, В. Byrne, G. Glickman, Е. Gerner, М. Roilag // Journal of Neuroscience. – 2001. – VoI. 21. – №. 16. – Р. 6405.
3. Биске К., Галл Д. Определение и измерение циркодометрических величин // Светотехника. – 2006. – № 1. – С. 49-51.
4. Адриан В. Комментарий к спектру действия излучения для регуляции секреции мелатонина // Светотехника. – 2008. – 1. – С. 39-41.
5. О биологическом эквиваленте излучения светодиодных и традиционных источников света с цветовой температурой 1800-10000 К/ Аладов А. В., Закгейм А. Л., Мизеров М. Н., Черняков А. Е. // Светотехника. – 2012. – № 3. – C.7-10.
6. Thapan К. An action spectrum for melatonin suppression: evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans / К. Thapan, J. Arendt, D. Skene // J. Physiol. — 2001. — Vo1. 535 (pt 1). — Р. 261.
7. Боммель В. Лампы для прямой замены ламп накаливания и здоровье людей / Ваут ван Боммель // Светотехника. – 2011. – № 2. – С. 20-24.
8. Бижак Г. Спектры излучения светодиодов и спектр действия для подавления секреции мелатонина / Г. Бижак, М. Б. Кобав / Светотехника. – 2012. – №3.– С.11-16.
9. Figueiro M.G., Rea M.S. Short-Wavelength Light Enhances Cortisol Awakening Response in Sleep-Restricted Adolescents. Int. J. Endocrinol. 2012; 2012: 301935.
10. Дейнего В.Н., Светодиодное освещение как фактор стимуляции гормональной системы. / Дейнего В.Н., Капцов В.А. // Гигиена и санитария. 2015. – № 5. – С. 45-48.
11. Колориметрія : ДСТУ CIE 015:2017 (CIE 015:2004, IDT) : чинний з 2019-01-01. – К.: Держспоживстандарт України, 2019. – 60 с. (Національний стандарт України).
12. Кожушко Г.М. Сучасні підходи та проблеми освітлення дошкільних та загальноосвітніх закладів / Г.М. Кожушко, В.Г. Мартіросова, Н.С. Смірнова, Т.В. Сахно // Промислова електроенергетика та електротехніка. – 2018. – № 4-6. – С. 28-32.