LEDライトは安全ですか? それらはあなたの健康に有害ですか？

LEDライトは安全ですか? それらはあなたの健康に有害ですか？

LED ライトは急速に多くのアプリケーションで標準的な照明技術になりつつあり、白熱灯や CFL 照明オプションが段階的に廃止されるにつれて、多くの分野で唯一のオプションになりました。

LED はもちろんエネルギー効率が高く、何倍も長持ちするため、環境の観点からは好ましいのですが、人間や消費者の側面に関してはあまり言及されていません。特に、放出された光自体の安全性と健康への影響に関しては、 .

LED の電気的および毒性の懸念は、白熱灯や蛍光灯と比較した場合、一般的に同等または優れています。 ほとんどの政府当局は、火災や感電のリスクを防ぐために、既存の建物および安全規則を引き続き採用しています。もちろん、基本的な電気安全を常に実践することは常に賢明な考えです。

しかし、LED 電球から発せられる光の品質と安全性に関する理解や規制はほとんどありません。 この記事では、LED ライトから放射される光の健康への影響、特に LED スペクトルに関連する「青色光」と、LED ライトで一般的なちらつきの影響について説明します。

LEDライトのブルーライトハザード

LED 電球は紫外線を放出しませんが、近年、LED ライトや LED バックライトを使用するディスプレイ画面 (スマートフォン、タブレット、テレビなど) を取り巻く危険性やリスクとして最もよく議論されるのが「ブルーライト」です。

ブルーライトは、覚醒を促進する目のホルモンであるメラノプシンの生成を刺激することが知られています。 自然の昼光には豊富な青色光が含まれており、メラノプシンは、日が明けて自然光にさらされるようになると、概日リズムを調節するのに役立つと考えられています.

図 1: メラノプシン応答の感度曲線を示すグラフ。 この波長帯域の光エネルギーは、覚醒を促進します。

LED ライトと私たちのデバイスにはかなりの量の青色光が含まれています (ただし、重要な注意事項と条件があります - 以下を参照してください)。夜間に過度に使用すると、体がメラノプシンの生成を継続し、 自然に眠りにつく。

夕方になると、私たちの体は青色光への露出が減少することを自然に期待していますが、青色光が豊富な LED デバイスを使い続けることで、体内の自然な生物時計が変化しています。

では、LED 電球の青色光は健康上の問題になるのでしょうか? はい。ただし、さまざまな要因がリスクの重大度に影響します。

  • LED 光の強度 - 電球を顔の近くに置くと、離れて座るよりも多くの青い光にさらされます。
  • LEDライトにさらされている時間の長さ - 青色光にさらされている時間が長いほど、メラノプシンの産生がより重要になります
  • LED ライトを使用する夜の特定の時間 - 夕方の早い時間帯の曝露は、就寝直前の深夜の曝露よりもはるかにリスクが低くなります。
  • 使用する LED ライトの種類 (色温度、CRI、および光スペクトル) はすべて、ライトのスペクトル内の青色光の相対量に影響を与える可能性があります。 詳細については、M/P 比率を参照してください。

上記の最初の 3 つの要因は一目瞭然であり、ブルー ライトへの露出を減らすために実行できる簡単な手順です。 夜間に使用する適切なタイプの LED 電球を選択する場合は、概日健康を念頭に置いて設計された電球を探すことをお勧めします。

一般に、それぞれの光スペクトルで赤のエネルギーが多く、青のエネルギーが少ない電球を探す必要があります。 赤のエネルギー (長波長) は、ろうそくや炎から放たれる光に豊富に含まれています。これは、私たちの体が夜間にさらされることにすでに慣れているタイプの「光」であり、概日リズムに影響を与えません。

次の要因を考慮する必要があります:

  • 色温度が 2700K 以下、できれば 2400K の電球を選択してください。 これらの電球は通常「暖白色」とラベル付けされていますが、正確な色温度を確認することが望ましい場合があります。 3000K を超える LED ライトや、「ブライト ホワイト」、「ニュートラル ホワイト」、「クール ホワイト」、「デイライト ホワイト」などのラベルが付いた LED ライトは避けてください。 この光色の LED は、スペクトルにかなりの量の青色光を含んでいます。
  • CRI の高い電球を選択してください。 CRI が高いほど、青い光が少なく、赤い光が多いことを示します。 たとえば、同じ 2700K の光の色であっても、CRI が高い LED 電球は青のエネルギーが少なく、赤のエネルギーが多くなります。
  • メーカーが提供している場合は、ライトのスペクトル内の青色光の相対量に関する情報を提供する M/P 比を探します。 理想的には、青色光への露出を最小限に抑えるために、M/P 比が 0.4 以下の電球を使用してください。

では、LED ランプの青色光は健康に有害であり、安全上のリスクはありますか? はい - 確かにそうですが、リスクと懸念は夕方のブルーライトへの過度の露出に特有のものであり、効果的に管理および制御することができます. ブルーライトはカフェインに似ており、同様の常識的な予防措置を講じる必要があります。 たとえば、就寝の 1 時間前にダブルショットのエスプレッソを飲みたくないでしょう。

図 2: 色温度の違いを示すグラフィック。 暖色温度 (2700K 以下) は、リラクゼーションと休息を促進するのに最も効果的です。

LED 電球の仕様に注意し、適切な予防措置を講じ、基本的な常識を働かせることで、「ブルーライト ハザード」による健康への悪影響なしに安全に LED ライトを家庭に組み込むことができます。

ブルーライトのメリット (すべてが悪いわけではありません!)

青色光をめぐる話題はすべて危険ですが、青色光の健康上のリスクは、夕方の過度の露出に非常に特有のものであることを覚えておくことが重要です.

実際、青色光は私たちの概日リズムの重要な部分です。朝と日中に露出すると、日中であり、警戒すべき時間であることを体に示すからです。

図 3: 青空が広がる明るく晴れた日には、強烈な青い光がたくさん含まれています。

定期的で健康的かつ適切なブルーライトへの露出を維持する最善の方法は、自然光を可能な限り利用することです。 もちろん、私たちの多くは、建築物、気候、地理的な理由など、さまざまな要因で自然光が当たらない場所に住んでいます。

予備調査では、ブルーライトを浴びないと健康に悪影響を与える可能性があることが示されています。 SAD (季節性情動障害) などの健康状態は、特に冬季によく見られる自然光への露出不足によって引き起こされることが示唆されています。

このような状況では、次善の策はフルスペクトル照明を使用した光線療法を検討することです。詳細については、こちらをご覧ください。

LED のちらつきと健康リスク

初期の蛍光灯システムと同様に、LED システムは急速なちらつきやストロボ効果を生成する傾向があり、これは LED 照明と健康に関して重大な懸念事項です。

図 4: シンプルなスマートフォンの写真の垂直方向のバンディングは、LED 光源が一定の光の流れではなく、短いバーストで放射されていることを示しています。

多くの LED 電球はちらつき (オンとオフの状態の急速な切り替え) を生成します。 ちらつきは非常に速い速度 (通常は 1 秒あたり 120 回またはそれ以上) で発生するため、人間にはすぐには観察できず、安定した一定の明るさの電球のように見えます。

ちらつきは、すぐには感知できないため、観察と測定が難しい照明の側面ですが、予備調査では、健康と安全に有害な影響を与える可能性があることが示唆されています。

言い換えれば、ちらつきが私たちの目にはすぐにはわからない、または知覚できないという理由だけで、私たちの体は潜在的に反応し、本質的に非常に急速なストロボ光に反応することができます. ちらつきは、眼精疲労、疲労、頭痛、さらには発作のリスクの上昇にも関連しています。

それを裏付ける重要な医学的または科学的研究の裏付けがなくても、ちらつきの健康へのプラスの利点について議論するのは困難です.それは単に人間が光にさらされる自然な方法ではありません. 自然光、ろうそく、そして (ほとんどの) 白熱電球でさえ、ちらつきのない安定した光の流れを提供します。 特に、高齢者や特定の病状を持つ人々など、ちらつきに敏感な人々にとって、ちらつきは常に避けるべき問題です。

フリッカを決定または測定する方法

ちらつきが深刻な一部の LED 電球では、動いている物体がストロボ効果を持っているように見えることがあります。 たとえば、LED の下で手を振ると、不連続な動きの錯覚が生じることがあります。

あなたが観察したかもしれない一般的な現象は、あなたの携帯電話のカメラに現れる暗い帯です. 最近の一部のスマートフォンには、この影響を軽減するためのソフトウェアが組み込まれ始めていますが、これは LED 電球がちらつくことを示す別の兆候です。

ちらつきを測定する最も確実な方法は、オシロスコープなどの専用の測定機器を使用することですが、ほとんどのスマートフォン カメラには、迅速かつ効果的な方法が存在します。

スマートフォンのカメラ アプリを使用して、短いビデオ クリップをスロー モーションで撮影するだけです。 iPhone などのほとんどのスマートフォンは、最大 240 fps でビデオを録画できます。これは、120 ～ 360 Hz の範囲で発生するちらつきをキャプチャするのに十分なフレーム レートであり、健康への影響に関して最も問題となる周波数でもあります。 ちらつく。

LEDライトのちらつきの原因と回避方法

一般的に言えば、LED ライトには 2 種類のちらつきがあります。 以下では、それらと、それらを回避しようとするときに何を探すべきかについて説明します.

交流電流と不十分なフィルタリングによるちらつき

1 つ目のフリッカは、電力伝送に使用される AC (交流) 波形によって引き起こされます。 私たちの家庭やオフィスの電線を流れる電気は、実際には 1 秒間に 50 ～ 60 回極性が変化する正弦波で変動しています (したがって、交流という用語があります)。 AC システムでは、電流は実際にオンとオフの状態を切り替え、電流の方向 (+ から - へ) を 1 秒あたり 50 ～ 60 回切り替えます。

LED は DC デバイスであり、極性を反転することはできません。したがって、適切な LED ドライバと電源がなければ AC システムと互換性がありません。 LED ドライバと電源の設計によって、LED のちらつきの程度が決まります。

最も基本的な LED ドライバは、AC 信号を平滑化せずに単純に整流し、極性が切り替わったときに AC 信号の反転信号を LED に供給するだけです。 極性が切り替わると、AC 信号は 1 サイクルあたり 2 回 0% になるため、最大 (100%) と最小 (0%) の間で 1 秒間に 100 ～ 120 回 (@ 50 ～ 60 Hz) 切り替わる発光が発生します。 AC)、比較的重要なちらつき効果を作成します。

より高度な LED ドライバでは、AC 信号の整流に加えて、AC 信号の極性切り替え中にスペクトルを平滑化するために追加のコンデンサが使用されます。

残念ながら、ほとんどの LED 電球メーカーはフリッカーの仕様を公開していません。 可能な場合は、ちらつき防止の指定があり、ちらつき率が 5% 未満、ちらつき指数が 0.02 未満の LED 電球を探してください。

調光器によるちらつき

LED システムのちらつきの 2 番目の一般的な原因は、調光システムにあります。 LED はデジタル デバイスであるため、PWM (パルス幅変調) を使用して出力を制御するのが最も実用的です。 PWM は、比較的高速な周波数で「オン」または「オフ」状態の方形波を生成します。

LED 調光器は、PWM を使用して、「オン」状態と「オフ」状態の間の相対的な時間を調整することで調光の認識を作成しますが、さまざまな周波数で調整します。 基本的な PWM LED 調光器は 300 Hz 以下で動作しますが、真にちらつきのない LED 調光器は 25,000 Hz 以上で動作します。 周波数を非常に高い速度 (たとえば、1 秒あたり 25,000 回) に上げると、切り替え速度が非常に速くなり、人体の無意識の知覚のしきい値をはるかに超えます。

調光可能な LED 電球は、AC 波形の調光信号の解釈と、対応する PWM 信号の出力を組み合わせる必要があり、これにより、ちらつき率が高くなりすぎることがよくあります。

可能であれば、調光器の使用を完全に避けてください。ちらつきに関しては、追加の危険因子が導入されるためです。 動的な輝度制御が不可欠な場合は、「調光可能な」LED 電球を避け、高周波 < 25 kHz の PWM 調光器を選択し、ちらつきのない電源で使用するようにしてください。

結論

LED は新しく刺激的な照明技術ですが、健康と安全のリスクがないわけではありません。 スペクトル コンテンツとフリッカー メトリックを認識することで、健康と幸福に対する LED 照明のリスクを最小限に抑えることができます。

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