Новые возможности светодиодов по управлению суточными ритмами человека обещают весьма широкое применение этой техники - от освещения МКС до контроля состояния пассажиров авиалайнеров. В чем тут скрытые угрозы и есть ли потенциальные преимущества?
Голубая часть видимого спектра отвечает за регулирование нашей активности: видя интенсивный синий или голубой свет, человек подсознательно считает, что сейчас день, время активности. Мелатонин не вырабатывается, мы чувствуем себя все время настороже, гормональная активность повышена и так далее. Понятно, что нехватка голубого света днем - это плохо (зимняя депрессия, например), а вот ночью его отсутствие необходимо, иначе о полноценном отдыхе (сне в течение всей ночи) можно забыть.
Долгое время проблемы не было. Лампа накаливания - кого бы вы ни считали ее изобретателем - имела к дневному свету не больше отношения, чем спорадические костры Homo erectus. Лампы накаливания генерируют свет, находящийся ближе к красной части спектра, и на мозг почти не воздействуют. Компактные люминесцентные лампы (не желтые) дают свет, максимально приближенный к голубому и зеленому (смешиваясь, цвета кажутся белым). Но его интенсивность существенно ниже естественного дневного голубого света неба, так что особой проблемы нет. Все изменили светодиоды.
Дело в том, что светодиодов белого света не существует. Их делают из излучающих синий, просто с использованием фосфорного покрытия, которое под действием синего света начинает светиться желтым, и смесь его с голубым дает ощущение белого. И все равно от светодиода идет сильнейший поток синего света, причем не во все стороны, как от обычной лампы, а довольно плотным пучком. Если (точнее - когда) такой пучок попадает в глаза, организм уверенно снижает выработку мелатонина и спать полноценно не может.
Это хорошо, если вы освещаете светодиодами автостраду: там можно светить хоть чистым голубым, водители не заснут. Это плохо, когда речь идет о жилищах и уличном освещении жилых кварталов, ибо сразу после выключения лампы мелатонин вырабатываться не начнет: нужно время, плавный переход от голубого полуденного света к красноватому закатному. «Вы становитесь более уязвимы к сердечнососудистым заболеваниям, лишнему весу, раку и желудочно-кишечным хворям», - полагает Мариана Фигейро из Центра исследований освещения Политехнического института Ренселлера (США).
Не остается в стороне и живая природа. На Гавайях установили, что новые светодиодные источники ночного искусственного освещения очень плохо рассеиваются воздухом в сравнении с нормальными: их видно на километры. А пернатым - на десятки километров. Птенцы морских птиц учатся летать ночью, ориентируясь на отражение Луны и звезд от воды. Путая их ночью с лампами уличного освещения, они пытаются подобраться к ним ближе и рано или поздно падают от истощения замертво. Зеленые морские черепахи - в основном детеныши, которые также ориентируются по поверхности воды, - плывут к берегу, где становятся добычей многочисленных хищников.
Выход есть: нужно, чтобы качества новых источников света изначально учитывались при планировании их целевого назначения. «Все в одном» больше не работает», - подчеркивает та же исследовательница. Наилучший выход - в создании смешиваемого в требуемых пропорциях и настраиваемого светодиодного освещения. Смесь красного, зеленого и синего, с регулированием их удельного веса, может дать освещение, начинающееся с синего и желтого утром и после полудня постепенно снижающего долю синего в пользу красного. Сон сам будет приближаться к человеку, как это происходит в природе.
НАСА - одна их организаций, заинтересованных в этом больше всего. На МКС есть два источника света: ограниченно используемое Солнце, встающее и закатывающееся каждые 90 минут, и люминесцентные лампы. Результат: космонавты спят не более шести часов, хотя строжайшая инструкция предупреждает: «не менее восьми».Чтобы снулые астронавты не наделали ошибок, НАСА мечтает о свете, который мог бы регулировать жизненные циклы людей без неприемлемых в космосе снотворных. Поэтому Джордж Брэйнард, специалист по сну из Джефферсоновского медицинского колледжа (США), испытывает сейчас гибко настраиваемую систему светодиодного освещения.
Окрашенный желтым утренний свет постепенно должен будить астронавтов, а свет с большой долей синего будет действовать после начала рабочего дня. Красноватый сопроводит их после окончания трудовой вахты и до начала сна. Ввод новой системы на МКС намечен на 2015 год, после окончания полного испытания на Земле. Однако Дж. Брэйнард полагает, что светодиоды могут пойти дальше орбиты, то есть ниже. Такие же системы на Земле могут принести еще больше пользы. На орбите и Солнце, и лампы регулярны, у них всегда одно расписание. Зимние вечера длинны, и мы вырабатываем слишком много мелатонина. Настраиваемый свет может увеличить длительность голубого света зимой, предупреждая зимнюю депрессию. Правда, ученый сдержан: на это уйдет еще много лет, ибо мы пока не полностью представляем результаты такого регулирования светового режима и то, как оно влияет влияет на все системы организма.
Впрочем, многие не так осторожны. Boeing, вероятно, «не знает» о позиции людей, работающих на НАСА: компания уже выбрала для освещения нового Boeing 787 Dreamliner не «белые» светодиоды, а трехцветные: синий, красный, зеленый. Цель элементарна: во время трансконтинентальных перелетов свет переключают на красноватый слабый, перед прилетом — на интенсивный синеватый.
В общем, пассажира можно будет «включать» и «выключать» эффективнее, чем когда-либо.Так придет ли эта радость в ваш дом? Для настраиваемого светодиода нужно иметь возможность излучать три света: красный, зеленый и синий. Пока зеленые светодиоды тормозят всю троицу. Они радикально менее эффективны, чем синие и красные. Чем больше энергии получает зеленый светодиод, тем меньше зеленого в его свете. Однако недавнее исследование показало, что происходит это лишь потому, что светодиод, излучающий зеленый свет, имеет нарастающую утечку электронов, которую можно избежать относительно простой модификацией управляющей электроники. В общем, все еще очень дорогие настраиваемые по цветности системы вполне могут прийти в наши дома раньше, чем мы думаем…
Подготовлено по материалам NewScientist.
Александр Березин
