Светлое будущее. Часть 4: здоровье (продолжение)

Обсужденная в прошлом выпуске цветовая температура не полностью характеризует тот или иной источник света. Очень важно то, как передаются цвета различных предметов. Формализованный индекс цветопередачи (Color Rendering Index, CRI) как раз и характеризует, насколько цвет произвольного объекта, освещаемого данным ИС, соответствует его естественному цвету. Индекс выводится по результатам оценки 14 стандартных цветов, сложных для передачи (например, сиреневого и горчичного). Важно помнить, что CRI измеряется исключительно для выбранной цветовой температуры и теряет смысл без нее.

У всех ЛН индекс цветопередачи считается равным 100, хотя они слабо передают синие тона. Дело в том, что идеальный источник света с той же цветовой температурой будет освещать предметы точно так же — так проявляет себя непрерывный спектр. В этом аспекте даже небольшое повышение ЦТ в галогенках дает существенно лучшую субъективную цветопередачу. Особенно «наполненными» выглядят человеческая кожа и волосы, дерево и различные предметы интерьера теплых оттенков.

Вот почему без ГЛН, преимущественно низковольтных, не обходится почти ни один дизайнерский проект, а кинооператоры до сих пор возятся с пышущими жаром софитами (как бы это ни удивляло зомбированного «энергосберегающей» рекламой обывателя). И на кухне галогенки более чем уместны — хлеб, зелень и мясо выглядят наиболее аппетитно, а «трудных» синих продуктов в обиходе крайне мало. Вот наблюдение: уличный фастфуд освещается, как правило, мощными КЛЛ, но зону выдачи блюд подсвечивает галогенный прожектор. Очевидно, это привлекает покупателей.

КЛЛ намного разнообразнее по цветопередаче. Для разных модельных рядов CRI может принимать значения от 60 до 98. Диапазон 60-79 — это самые дешевые лампы с примитивным галофосфатным люминофором, который излучает в основном желтый и синий свет, в то время как красной и зеленой компонент присутствует меньше. Такая смесь с неполным спектром воспринимается как белый свет, однако цвета предметов в нем искажаются и тускнеют, получая мертвенный оттенок. В этом лампы похожи на пресловутые ДРЛ-ки высокого давления, чей свет в свое время даже вошел в художественную литературу (см. повесть Георгия Семенова «Уличные фонари»).

При всей дешевизне и высокой светоотдаче подобная продукция непригодна для мест с постоянным пребыванием людей (жилые помещения и рабочие места). Ее назначение — подсобки и склады, а также коммунальное и транспортное хозяйство — подъезды, гаражи и проч. Если вы увидите в офисном потолочном светильнике трубки с маркировкой 640 или 765 (первая цифра как раз и указывает на CRI, а остальные на ЦТ) — знайте, это нарушение СНиПов. Работодатель экономит на зрении сотрудников. Нужно использовать современные ЛЛ класса 840 — сами увидите, насколько это приятнее.

Трубки класса 640 (сверху) до сих пор самые ходовые в наших офисах, но от них пора отказываться. У 840-х ламп (снизу) цветопередача значительно лучше, а стоят они копейки

Галофосфатные лампы нередко имеют маркировку ECO или PRO. Многие думают, что это что-то вроде экологичного продукта, производитель которого заботится о природе. Увы, его волнует лишь свой карман. ECO расшифровывается как «экономичная» серия, где производственные затраты урезаны до предела. То же касается и PRO (это — «профессиональная» серия в худшем смысле слова, подразумевающем извлечение максимума прибыли). В них использован плохонький люминофор и неизбежно упрощена электроника — выкинуты такие «мелочи», как плавный старт и фильтр от помех. Понятно, что подобные лампочки для использования в быту не подходят, их покупки следует избегать. Заметим, что и знаменитое постановление №602 формально запрещает продажу КЛЛ с CRI менее 80. Впрочем, санкции к нарушителям в постановлении перечислить позабыли.

Основной массив бытовых КЛЛ как раз и имеет CRI в диапазоне 80-85, что обеспечивается трехкомпонентным люминофором. На упаковке часто отмечается этот факт, как и типовое значение CRI=82. По крайней мере в начале эксплуатации, до заметного ухудшения спектра цветопередача подобных ламп вполне приемлема. Ряд людей все же чувствует зрительный дискомфорт — видимость мелких предметов ухудшается, свет менее наполненный, чем у ЛН. Сознательно это может не восприниматься, но мозг фиксирует разницу и быстрее утомляется.

«Примириться» с неполным спектром помогает как простая привычка (зрение, особенно у молодых, весьма пластично), так и повышение освещенности в 1,5-2 раза, благо с КЛЛ это не проблема. Особенно полезна прибавка для ламп холодного и дневного света. Ведь теплый, желтоватый свет априори воспринимается нами как более яркий. Чем выше цветовая температура, тем более тусклыми будут казаться лампочки при одинаковом световом потоке и тем ощутимее будут провалы в спектре. Чтобы избежать разочарований в таких КЛЛ (типичные отзывы — «скучный», «призрачный» свет), как раз и стоит увеличить их мощность или число. Тогда холодный свет становится приятным глазу и побуждает к активности.

Встречаются жалобы на то, что трехкомпонентные КЛЛ ощутимо «зеленят». Как показывает ряд измерений (хотя бы фотографии разных ламп при фиксированном балансе белого), производители не первого эшелона частенько нарушают цветопередачу. Для заявленной ЦТ у них многовато зеленого и маловато синего. Причина — в недобросовестной конкуренции: чтобы «нагнать» высокий световой поток, в люминофоре увеличивают долю зеленого как наиболее яркого для глаза и уменьшают синий, потому что люменов с него — кот наплакал. Понятно, что реальный CRI в таких изделиях оказывается намного меньше заявленного.

Чтобы достичь цветопередачи 90 и выше, нужно добавить к трехкомпонентному фосфору еще минимум два — в сине-зеленой и насыщенной красной областях спектра. Тем самым люминофор получается пяти- а то и семиполосным (в последнем случае CRI доходит до 96-98). Правда, и цена ламп при этом подскакивает в 3-5 раз, поэтому они редко встречаются в продаже.

Тестовые объекты, освещенные ЛЛ с различным CRI (на фото обозначается R_a). Чем он выше, тем достовернее и живее цвета

В основном с высокой цветопередачей выпускаются линейные ЛЛ (Osram Lumilux DeLuxe, Color Proof и т.п.) — трубки удобнее в профессиональных применениях и дешевле в эксплуатации. Аналогичные КЛЛ так называемого «полного спектра» (CRI 91-95) тоже существуют, но это редкость даже на Западе. Их делает всего пара фирм (в частности, Alzo в Америке и Philips в Европе — семейство Tornado True Color и др.), китайские производители мне неизвестны, в Россию Full Spectrum, кажется, вовсе не завозят. Остаются частные покупки через Amazon и т.п., но это явно немассовый канал.

Непопулярность КЛЛ с многополосным люминофором, помимо дороговизны, объясняется их конструктивными особенностями. Такие лампы не слишком экономичны (имеют на 20-30% меньшую светоотдачу по сравнению с обычными КЛЛ), отличаются крупными габаритами, а также высокой цветовой температурой 5500-6500 К. Последнее больше подходит для фотосъемки и других работ, чем для домашнего освещения, где многие привыкли к теплым расслабляющим оттенкам. Тем не менее такой, в полном смысле «дневной» свет может быть весьма полезен при лечении синдрома SAD (seasonal affective disorder), от которого в северных странах страдает чуть ли не каждый десятый. Это, по-простому, зимняя депрессия — в своем роде атавизм зимней спячки, — вызванная нехваткой солнечного света и, как следствие, недостатком серотонина в организме. В подобных случаях светотерапия лампами «полного спектра» (интенсивность лайтбокса до 10000 люкс) оказывается эффективной заменой антидепрессантов.

КЛЛ полного спектра мощностью 27 (слева) и 85 Вт. Размеры у них немаленькие — не в каждый светильник влезут

С цветопередачей у светодиодов все еще грустнее. В бюджетном сегменте большинство СДЛ имеют заявленный CRI 70-75, а в реальности частенько не дотягивают и до этих скромных цифр. Тот же синий и желтый цвет — галофосфатная «гадость» в новой упаковке. Деградация чипов, естественно, цветопередачу не улучшает. При этом принципиальных ограничений для последней не существует, пример тому — уже поступившая в продажу лампа-призер от Philips с CRI=93 (подробнее см. предыдущую статью). Просто хорошая цветопередача требует хороших чипов и хороших драйверов со стабилизацией по току. И то и другое для жадных экономных китайских производителей — что нож острый. Вот и получаем нашествие синюшных лампочек категории «вырвиглаз», с разогнанными диодами из отбраковки…

Белый цвет можно получить двумя путями: светодиодной RGB-триадой либо желтым люминофором поверх синего диода. В СДЛ используется второй вариант как более эффективный

Если же брать качественную продукцию, то она вполне годна к применению, но неоднородна по CRI. Чем ниже цветовая температура, тем лучше цветопередача. Для ламп теплого свечения (2700-3000 K) CRI достигает 85 — как у неплохих КЛЛ. Все дело в повышенном количестве хорошего люминофора, но он же и снижает световой поток. СДЛ на 4000 К и выше при той же мощности светят на 10-20% ярче, однако их цветопередача обычно лежит в районе 75, а то и опускается до 70. Вот почему «теплые» СДЛ для бытового использования предпочтительнее.

⇡#Уровень пульсаций

Все бытовые источники света питаются от сети переменного тока 50 Гц, так что 100-герцовых пульсаций не избежать. Весь вопрос — каков их уровень. Колебания до 2-3% от общего светового потока можно считать гарантированно безвредными, поскольку мозг их не опознает, и даже спецприборы с трудом ловят. Впрочем, в санитарных правилах для искусственного освещения зафиксирован более либеральный порог — 10%. При работе с компьютером пульсации должны быть не выше 5% (СанПиН 2.21/2.1.1/1278-03), и тут уже далеко не каждая лампочка подойдет. Практически это низковольтные галогенки да качественные СДЛ (см. ниже).

Как узнать, есть ли пульсации? Простейший способ — помахать карандашом в свете лампы. Если видны промежуточные позиции, то уровень пульсаций заведомо высок. «Карандашный» тест довольно груб. Куда точнее комбинация фоторезистора (лучше с зеленым фильтром) и осциллографа, но они мало у кого есть. Зато почти у всех есть фотоаппарат или видеокамера — наведите их на равномерно окрашенную и не слишком яркую поверхность, для лучшего эффекта на камере поставьте короткую выдержку 1/250-1/500 с, а на фотоаппарате включите режим «спорт». Так можно опознать самые незначительные пульсации, вплоть до 3%. Самоделкины могут сделать из зубочистки и картонки волчок, разделить его на 8-16 секторов и покрасить через один в темный цвет. Тогда если крутнуть волчок в свете лампы, то по мере торможения будет хорошо виден стробоскопический эффект. Можно взять любой вентилятор (компьютерный или настольный) и осветить его проверяемой лампой — получится аналогично волчку, и резать ничего не надо.

В ЛН светится нить накала, имеющая значительную тепловую инерцию. Тем не менее уровень пульсаций светового потока у них вполне заметный и составляет для ЛН мощностью 60-100 Вт где-то 10-14%. Чем больше мощность лампы, тем меньше пульсации. Стробоскопический эффект хорошо виден на тестах с вентилятором, но глаз на такой уровень не реагирует. Пульсации 40-ватток заметно сильнее (18-20%) — их уже можно ощутить боковым зрением, и это способно вызвать подсознательное утомление мозга. Лампы 150 Вт и больше практически не мерцают (5-7%), но их уже и не купишь.

Заметим, что это результаты современных измерений. В Сети можно найти более оптимистические цифры пульсаций (типа 7% для ЛН 100 Вт), но они получены для криптоновых ламп, которые в РФ уже несколько лет не производятся (колбы характерного вида «грибок» остались, но и только). Криптон имеет меньшую теплопроводность, и нить в конце полупериода остывает медленнее.

Пульсации ЛН и КЛЛ различной мощности. При 120 В (американский стандарт) ЛН светят заметно стабильнее, чем при 220 В: пульсации не превышают 7%

Отдельно стоят галогенки — за счет более толстой и компактной спирали их пульсации заметно меньше. Для сетевых ГЛН это 12-16% (учтите их меньшую мощность, обычно 35-50 Вт), а низковольтные лампочки в этом смысле вообще идеальны — их уровень пульсаций не более 4-5%, что совершенно незаметно глазу. Что радует — испортить ЛН в этом смысле невозможно (если только не включать их через диод, что так любят жэковские электрики и лифтеры). С энергосберегающими лампочками все по-другому…

КЛЛ, как правило, имеют электронный балласт, работающий на частоте 35-50 кГц. Говорить о пульсациях, казалось бы, глупо: такую частоту разрядов глаз и мозг совершенно не воспринимают. Увы, вся эта прелесть модулируется сетевыми 100 Гц через входной конденсатор балласта. Пока он свежий — пульсации весьма малы (4-9%, по данным измерений, конкретное число зависит не только от мощности, но и от марки). Но стоит «кондеру» через год подсохнуть от нагрева и потерять емкость, как пульсации неизбежно вырастают в разы (15-20% и выше), и это уже серьезно. Еще один повод не брать «дешевый Китай» с его элементной базой. Почему бы не поднять емкость с самого начала и тем улучшить зрительный комфорт? Увы, при этом ухудшается коэффициент мощности — важный параметр любого электроприбора. Разработчики ЭПРА в данном случае, как и во многих других, идут на компромисс.

Встречаются еще лампы, где балласт сделан на основе дросселя (ЭмПРА). В основном это настольные светильники, часто с пантографом и струбциной, где КЛЛ имеет двухштырьковый цоколь G23 (со встроенным стартером), а дроссель вынесен в конструкцию. Пульсации там достигают 40-50% — чудовищная цифра, означающая прямую угрозу здоровью! По сути, мы смотрим на 100-Гц вспышки, которые хоть и не воспринимаются сознанием, но заставляют мышцы хрусталика судорожно напрягаться и расслабляться следствие рефлекса аккомодации. А от этого быстро падает острота зрения — как из-за хронической усталости мышц хрусталика, так и из-за больших вариаций светового потока, попадающего на сетчатку глаза. Создается не только зрительный, но и психологический дискомфорт, быстрее развиваются раздражительность, бессонница, у детей — плаксивость. Недаром во многих развитых странах (но не у нас) ЭмПРА уже запрещены.

Мерцающий свет особо опасен для неокрепшего детского организма — ведь до 13-14 лет психика и зрительная система только формируются. Между тем именно такие, довольно удобные в обращении светильники родители часто покупают для школьников. А недобросовестные или просто некомпетентные продавцы им это советуют (злые языки говорят: 90% людей за прилавком не знают, что продают). Посоветуем и мы — как избежать рисков. Прежде всего, дроссель в лампе хорошо заметен. Обычно это тяжелая (300-400 г) коробочка со стороной 5-7 см, расположенная прямо на вилке либо в основании пантографа. Само собой, такие модели обходите стороной. У них есть свои преимущества — дешевизна и неубиваемость, но только при эпизодической работе.

Лампа с дросселем (он рядом со струбциной) имеет отличную светоотдачу (900 лм на 11 Вт), но высокие пульсации вредны для зрения и нервной системы. Работать под ней дольше 30 мин в день не рекомендуется

Окончательно выяснить, что мы имеем дело с безопасным ЭПРА, можно из паспорта, либо просто вытащив КЛЛ из гнезда. Если у нее нет стартера, а на цоколе 4 штырька (2G7 или 2G11) — это то, что надо. Справедливости ради скажем, что в последнее время продавцы поднабрались ума, а «дроссельная гадость», которой сто лет в обед, вытесняется современными решениями.

Ситуация с СДЛ схожая — светодиоды питаются постоянным током, и по идее никаких пульсаций у них быть не должно. Однако на практике все далеко не так красиво. Предельно ровный свет с пульсациями менее 1% — у фирменной продукции, а что касается «дешевого Китая», то там может быть все что угодно.

Если производитель сэкономил на драйвере и вместо нормальной импульсной схемы поставил примитивный емкостный балласт, то в такой лампе пульсации могут доходить до 100% (пример тому — многие «кукурузины»). Это хуже, чем даже у дроссельных КЛЛ! Такое мерцание заметно невооруженным глазом и, разумеется, крайне вредно для зрения. Но и импульсный драйвер может со временем «испортиться». Причина та же, что и в КЛЛ, — старение фильтрующего конденсатора. Чем сильнее падает его емкость, тем заметнее пульсации.

Все чаще СДЛ оснащаются диммируемым драйвером, в котором яркость светодиодов регулируется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На малой яркости частота импульсов может снижаться до 120-140 Гц — такой «стробоскоп» негативно влияет на умственную активность. Виной тому — неудачно подобранные параметры ШИМ. В спецификациях СДЛ это не отражается, остается поменьше пользоваться диммерами либо брать фирменные модели, где на драйвере не сэкономили.

Друзья, крепитесь — нам осталось поговорить только о побочных излучениях и таком часто игнорируемом параметре, как экологичность, после чего мы торжественно закроем (на какое-то время) тему источников света заключительным материалом с практическими советами.