ПІДВИЩЕННЯ РІВНЯ ФОТОБІОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ СПЕКТРА ВИПРОМІНЮВАННЯ СВІТЛОДІОДНОГО ДЖЕРЕЛА ОСВІТЛЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.30837/ITSSI.2020.13.138Ключові слова:
спектр випромінювання, фотобіологічна безпека, длина хвилі, LED, модуль, енергоефективність, температура колірності, передача кольору, освітлювач, конструкція, ВАХАнотація
Предметом дослідження є спектри випромінювання джерел світла на основі LED структур. Мета роботи – формування пропозицій з підвищення фотобіологічної безпеки світлодіодних освітлювальних систем. У статті вирішуються наступні завдання: аналіз ситуацій у сфері фотобіологічної безпеки джерел світла на основі світлодіодних структур, пропозиція концепції щодо її підвищення в джерелах на основі LED модулів з двокомпонентним люмінофором. Використовуються такі методи, як порівняльний аналіз, спектрометричний метод. Отримані наступні результати. Проведений короткий аналіз факторів, що впливають на фотобіологічну безпеку штучних джерел світла на основі LED модулів та огляд сучасних технологічних розробок, спрямованих на її підвищення. Оскільки реалізація цих розробок має обмежений обсяг у структурі виробництва LED модулів та високу вартість, запропонована концепція підвищення фотобіологічної безпеки джерел світла, що використовує дешеві модулі білого світла з двокомпонентним люмінофором та додаткові кольорові модулі для заповнення провалу спектральної характеристики білого. Запропонований простий критерій розрахунку необхідного співвідношення білих та кольорових модулів за їх спеціальними характеристиками для активації природнього механізму захисту очей за рахунок звуження зіниць. В роботі досліджувались кольорові модулі на довжину хвиль 480 нм, 492 нм і 503 нм. Показано, що кольорові модулі з меншою піковою довжиною хвилі потребують меншої кількості по відношення до кількості білих для створення безпечного спектра випромінювання. Доля синьої частини спектра у розподілі потужності випромінювання LED модулів SunLike виявилася вище, ніж у традиційних модулів з двокомпонентним люмінофором при близьких температурах колірності. Виводи. Представлений спосіб підвищує фотобіологічну безпеку спектра LED джерел світла до рівня природнього освітлення за рахунок адекватного регулювання діаметра зіниці та не збільшує сумарну долю потужності випромінювання в області λ ≤ 450 нм, що є небезпечною для зору. Ця доля навіть менше, ніж у модулях SunLike при близьких значеннях температури колірності, оскільки їх спектр випромінювання розширюється в область більш коротких хвиль і починається з λ ≈ 370 нм. Враховуючи, що ВАХ кольорових та білих світлодіодів близькі, але не ідентичні, їх послідовне з'єднання призводить до перерозподілу потужностей випромінювання. Крім цього, LED різних виробників відрізняються енергоефективністю і електричними параметрами, тому на практиці розрахунки потребують корегування в кожному конкретному випадку.
Посилання
Bartosh, A. (2020), "Why LED lamps are dangerous for human health and the environment" ["Chem opasny svetodiodnyye lampy dlya zdorov'ya cheloveka i okruzhayushchey sredy"], available at : https://samelectrik.ru/chem-opasny-svetodiodnye-lampy.html (last accessed 28.07.2020)
Zak, P. P., Ostrovsky, M. A. (2012), "Potential danger of illumination by LEDs for the eyes of children and adolescents" ["Potentsial'naya opasnost' osveshcheniya svetodiodami dlya glaz detey i podrostkov"], Svetotekhnika, No. 3, P. 4–5.
Deinogo, V. N. (2016), "Increased dose of blue light in the spectrum of artificial light sources" ["Povyshennaya doza sinego sveta v spektre iskusstvennykh istochnikov sveta"], Electric, No. 1-2, P. 22–28.
Aladov A.V., Zakgeim A.L., Mizerov M.N., Chernyakov A.E. (2012), "On the biological equivalent of radiation from LED and traditional light sources with a color temperature of 1800–10000 K" ["O biologicheskom ekvivalente izlucheniya svetodiodnykh i traditsionnykh istochnikov sveta s tsvetovoy temperaturoy 1800–10000 K"], Svetotekhnika, No. 3, P. 7–10.
Jordan, V., Halbritter, V., Horak, V. (2009), "Metrological requirements for determining the characteristics of photobiological hazards of lamps and LEDs" ["Metrologicheskiye trebovaniya k opredeleniyu kharakteristik fotobiologicheskikh opasnostey lamp i svetodiodov"], Svetotekhnika, No. 5, P. 50–57.
"Seoul Semiconductor SunLike is the first lighting LED to achieve RG 1 safety certification" ["Seoul Semiconductor SunLike — pervyy osvetitel'nyy svetodiod, poluchivshiy sertifikat bezopasnosti RG 1"], available at : https://www.ixbt.com/news/2017/11/22/seoul-semiconductor-sunlike-rg-1.html (last accessed 28.07.2020)
"Sources of light. SunLike: sunlight technology for a happy life" ["Sources of light. SunLike: sunlight technology for a happy life"], available at : http://www.lightingmedia.ru/netcat_files/File/14(5).pdf (last accessed 28.07.2020)
"New products from South Korean LED manufacturer Seoul Semiconductor" ["Novyye produkty ot yuzhnokoreyskogo proizvoditelya svetodiodov Seoul Semiconductor "], available at : https://storage.sea.com.ua/uploads/files/LED/SSC-LED-Progress-Kiev-12092018.pdf (last accessed 28.07.2020)
"GROWBYLEDS sunlike LED bulbs review" ["Obzor svetodiodnykh lamp sunlike ot GROWBYLEDS"]. available at : http://led-obzor.ru/obzor-svetodiodnyih-lamp-sunlike-ot-growbyleds (last accessed 28.07.2020)
"Innovative SunLike Natural Spectrum LEDs by Seoul Semiconductor", available at : https://www.ledrise.eu/blog/innovative-sunlike-natural-spectrum-leds-by-seoul-semiconductor/ (last accessed 28.07.2020)
Rocheva, V. (2020), "Natural spectrum of LED lighting for a healthy indoor environment ["Yestestvennyy spektr svetodiodnogo osveshcheniya dlya zdorovoy sredy vnutri pomeshcheniy"], CHIP NEWS Ukraine, No. 6 (196), P. 14–17.
Kleimenov, M. (2020), "Human-centered lighting" ["Chelovekooriyentirovannoye osveshcheniye"], CHIP NEWS Ukraine, No. 6 (196), P. 12-13.
"The world's first serial lamps with a solar spectrum" ["Pervyye v mire seriynyye lampy s solnechnym spektrom "], available at : https://habr.com/ru/company/lamptest/blog/488278/ (last accessed 28.07.2020)
Bendeberya, G. N., Bondarenko, I. N., Makovskaya, E. G. (2018), "Correction of the radiation spectrum of artificial light sources" ["Korrektsyya spektra yzluchenyya yskusstvennykh ystochnykov sveta"], XVII International Scientific and Technical Conference "Instrument Making: Status and Prospects". Coll. Abstracts, Kyiv : NTU KPI, P. 35–36.
Bendeberya, G. M., Makovskaya, O. G. (2019), "Protective coatings to increase the photobiological safety of artificial light sources" ["Zakhysni pokryttya dlya pidvyshchennya fotobiolohichnoyi bezpeky shtuchnykh dzherel svitla"], XVIII International Scientific and Technical Conference "Instrument Making: Status and Prospects". Coll. Abstracts, Kyiv : NTU KPI, P. 32–33.
Bendeberya, G. N., Bondarenko, I. N., Makovskaya, E. G. (2015), "Optical unit for measuring the radiation characteristics of high-power LEDs under real operating conditions" ["Opticheskiy blok dlya izmereniya kharakteristik izlucheniya moshchnykh svetodiodov v real'nykh usloviyakh ekspluatatsii"], 8th International Conference "Functional Base of Nanoelectronics" September 28 - October 2, 2015, P. 192–195.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Igor Bondarenko, Hennadii Bendeberya, Oleksandr Gritsunov, Olena Makovskaya
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
