Vhodná teplota chromatičnosti LED osvětlení
NightShift: ...

Co je to teplota chromatičnosti LED osvětlení?

planckuv zakon z wikipedie Termín teplota chromatičnosti čili barevná teplota vychází z Planckova vyzařovacího zákona pro černé těleso, který dává do souvislosti distribuci vlnových délek v závislosti na teplotě tělesa. Prakticky jde o notoricky známý jev: čím vyšší teplota rozžhaveného železa, tím bělejší je, od červené přes žlutou až do bílé. Rozžhavené vlákno obyčejné žárovky má kolem 2700 K, denní světlo odpovídá teplotě asi 5000 K.

Zdroj světla dané teploty má vliv na vnímání barev okem. Nízká teplota pod 3000 K obsahuje převážně červenou a žlutou barvu, naopak LED o teplotě 6000 K obsahuje převážně modrou barvu.

Nejnovější výzkumy včetně naší zkušenosti ukazují, že právě obsah vlnových délek ve světle, které dopadá na naší pokožku a do očí má vliv na biologickou funkci obratlovců. Defakto nejde o nic převratného, to co vnímáme zcela intuitivně: večer na nás působí teplé světlo krbu nebo ztlumené žárovky útulně a navozuje klid, naopak "studené" (denní) světlo obsahující převážně modrou navozuje aktivitu.

Melatonin - hormon biologické noci

U člověka má hormon melatonin vliv na hypotalamo-hypofyzární systém a vzestup jeho hladiny je spojen s nutkáním ke spánku, ovlivňuje cirkadiánní rytmus. Bylo prokázáno, že modré světlo potlačuje jeho produkci a tím oddaluje nástup spánku. Viz. wiki: Je to principiálně modré až modrozelené světlo mezi 440 do 500 nm, které lampa vecer se zarovkou potlačuje tvorbu melatoninu. Vláknové žárovky produkují relativně málo modré složky světla, oheň a svíčka žádnou. Vlnové délky nad 550 nm nepotlačují tvorbu melatoninu ani za jasného svitu.

Z toho plyne docela jednoduchý závěr: pokud se chceme dobře vyspat, pak není vhodné svítit asi dvě až tři hodiny před spánkem zdrojem světla, který má teplotu žhaveného vlákna více jak 1800 K. To je také důvod, proč mnozí lidé odmítají zářivkové a LEDkové osvětlení, protože je nezklidní a nepřipraví na spánek. Mnohem vhodnější je svítit obyčejnou nebo halogenovou žárovkou na třetinový výkon. Také vám vydrží dvacetkrát déle a zároveň ušetříte peníze za elektřinu. Stávající bílá LED je večer před spaním naprosto nevhodná a nezdravá do obýváku, koupelny natož do ložnice. Stejně nevhodné je svítit i obyčejnou žárovkou na plný výkon. Světlo žárovky obsahuje méně modré než bílá LED, takže nadělá i menší paseku v hormonech těla.

Naopak přes den, na práci, jsou bílé LED (4000K) i zářivky bezproblémové a troufám si říct i lepší. Více modré složky ve spektru přes den je naopak prospěšné, když nemůžeme jít ven. Stimuluje tvorbu serotoninu a podporuje kognitivní funkce mozku. lampa pres den s LED 4000K Vyvíjel jsem možná desítky napaječů a pracovních osvětlení. Sám jsem si tak naběhnul, používal jsem totiž bílé LED večer!

Jakmile zajde Slunce, vyhýbejte se modré, nebo budete řešit nějakou chronickou nemoc, jako jsem já leta řešil tzv. Dyshidrotický ekzém. Stačilo vyházet LEDky, po západu Slunce svítit halogenkami na 30% a přestat čumět do počítače. Vše se po roce uzdravilo bez prášků. Polovodičový přechod GaN emitující modré světlo je základem pro bílé LEDky. Celé spektrum bílé se vytvoří konverzí v luminoforech na čipu, který emituje modré světlo.

Méně je tento jev známý ve spojistosti se sledováním monitorů a televizí, které mají nastavenou vyšší teplotu. Proto používám aplikaci f.lux nebo RedShift, která sníží teplotu LCD monitoru po západu Slunce na 2500 K, lépe s počítačem ani nepracovat. V časopisu vesmír 1/2016 vyšel článek na téma novinky v imunologii právě na toto téma "ponocování", výzkum poukazuje na možný vliv i na autoimunitní onemocnění. Nově jsem proto přidal skript do webových stránek, který mění barevné schéma podle denní doby. Pravidelné narušování cirkadiáního cyklu po dobu deseti až dvaceti let vede takřka jistě k nádorovému onemocnění, autoimunitním chorobám a zřejmě i alergiím - vším co se týká imunity. Vzhledem k nerozumnému masovému nasazování bílých LED všude se bude situace stále jen zhoršovat. Kdo to nepochopí, tak prostě zemře. Mezitím si projde letitou anabází "léčení". Statistiky jasně ukazují setrvalý růst rakovin, autoimunitních chorob i alergií desítky let. Jediný objektivní faktor, který prokazatelně ovlivňuje hormonálně naše těla je právě světlo v noci. A právě množství modrého světla v noci setrvale narůstá, nyní hlavně díky bílým LED, monitorům, LCD TV apod. Já jsem taky trpěl představou fantastických energetických "úspor", až jsem si "nabil sám hubu". Dnes, pokud vůbec, svítím večer žárovkami na 20-30% výkonu (40W->10W), přecházím na žluté+jantarové+červené monochromatické LED, které pak mají spektrum jako oheň. V obýváku večer mi pak stačí výkon pouhých 1,5W.

Lze zkonstruovat LED svítidlo, aby nevyzařovalo modrou? Ano. Lze to i dnes, ale musí se použít jiné polovodiče, které emitují žlutou, oranžovou a červenou barvu a žádnou modrou. Bohužel, takovou lampu jsem zatím neviděl a asi si jí sám zkonstruuji. Nelze použít výkřik technologie: InGaN nebo GaN z kterých se vyrábí vlastně všechny bílé LEDky (často na substrátu SiC). Dnes existují i takzavné jantarové (phosphor converted amber) PC Amber využívající jako zdroj záření čip GaN.

Jsou bílé LEDky tedy špatné? Odpověď zní: Obecně nejsou. Jsou vhodné pro přisvícení přes den na práci a ráno když se potřebujete "nakopnout" a soustředit. Ráno je po východu Slunce rozsvítím na hodinu. Na večer a na noc jsou z dlouhodobého hlediska zlo stejně jako televize a monitory včetně smartphonů (každý zdroj bílého světla obsahující modrou až zelenou složku spektra). Ve dne se pracuje a večer odpočívá a spí. Když jdete párkrát za rok na koncert plný světelných efektů tak to opravdu, ale opravdu význam nemá a ten zážitek za to jistě stojí, než sedět doma na zadku ;-). Nebezpečí je v pravidelnosti. Ostatně stejně jako s cigaretami.

Uvědomte si také, prosím, že LED neznamená jen bílou LED. Jde o polovodičový zdroj světla různé vlnové délky, která závisí na technologii (použitém polovodiči od infračervené po ultrafialovou). Pojem LEDka používám jen jako hovorový výraz používaný mezi laiky mající význam "náhrada žárovek". Naopak správná aplikace a kombinace LED čipů umožňuje vytvořit světlo, které nám přestane narušovat cirkadiání cyklus. Čili pro výrobce je to výzva a ne ohrožení, jak by to někdo mohl vnímat ! cirkadiani cyklus

Film Lights Out částečně vysvětluje aktuální stav výzkumu ve spojení s rakovinou prsu, diabetu a obezity u lidí pracujících na směny. Upozornil mě na něj Hynek Medřický s kterým na tomto tématu už spolupracujeme.

   

Teplota chromatičnosti veřejného LED osvětlení

Vpravo - LEDkový mor na Žofíně v 22h v noci. Na to už je potřeba používat ochranné červené brýle, které odstraní zhoubnou modrou barvu ze spektra! Stejně "genitální" inovace nás čeká v MHD a v metru! Noční LEDový mor na Žofíně

Ačkoliv se výrobci LED osvětlení snaží tlačit úsporné osvětlení, obvykle vám nacpou lampy osazené čipy s teplotou mezi 5000 - 6000 K kde vychází nejvyšší účinnost lumen z wattu, což je právě vhodné jen někde. Pro drtivou většinu lidí, kteří se večer přesunují po ulici domů, "osvícení" modrým světlem asi nebude nijak významné, ale problém je v tom, že mnoho bytů a ložnic je "zamořeno" tímto světlem z veřejného osvětlení.

Vzhledem k tomu, že teplota chromatičnosti osvětlení má vliv na funkci spánku, je nanejvýš vhodné lampy s nízkým stožárem blízko obydlí osazené typicky 50-70 W sodíkovou výbojkou nahradit LED osvětlením o teplotě maximálně 2500 K které obsahuje málo modré barvy. Ideálně použít PC Amber LED, které modrou neobsahují vůbec! Vhodnou optikou osvětlovací soustavy lze dosáhnout opravdu výrazných úspor, protože sodíkové výbojky do 100 W mají výrazně nižší účinnost než LED. Pokud mám být upřímný, tak vůbec svícení v noci je celé pošahané (až sebevražedné), ale to vám dojde až pochopíte hluboký význam střídání tmy a světla, sami si nabijete ústa a vyléčíte se jako já jenom tím, že budete dodržovat přísný světlený režim. Snad jediné co by šlo připustit je svícení v noci červenou až žlutou, která nemá vliv na produkci melatoninu. Žluté vysokotlaké sodíkové výbojky jsou asi nejmenší zlo. V LED by to šlo udělat lépe s pomocí červených, jantarových a žlutých LED, které nepoužívají InGaN nebo GaN čipy jako zdroj modrého světla pro excitaci luminoforů.

Bohužel realita k roku 2015 je taková, že nahrazovat sodíkové výbojky o výkonu nad 250 W LEDkovými nemá zatím ani ekonomický smysl, protože účinnost obou zdrojů je srovnatelná. Samozřejmě je to předmětem posouzení konkrétního místa.