streszczenie

W artykule omówiono wyniki badań wpływu świat-ła świetlówek kompaktowych i dla porównania światłażarówek na sprawność i komfort widzenia osób star-szych. W badaniach zastosowano tradycyjne żarówkioraz świetlówki o różnych temperaturach barwowych.Wyznaczano wartości szeregu parametrów, opisującychsprawność i komfort widzenia przy danym świetlei poddano je analizie porównawczej. Na podstawieuzyskanych wyników badań podjęto próbę określeniaewentualnych konsekwencji powszechnego wdrożeniaenergooszczędnych źródeł światła zamiast żarówek.

Słowa kluczowe: żarówki, świetlówki kompaktowe,temperatura barwowa Tc, widzenie, wiek

abstract

This article discusses findings of compact fluorescentlamps” light impact including contrast incandescentlamps” light on the vision efficiency and comfort ofelderly people. Traditional incandescent lamps andcompact fluorescent lamps with different color tem-peratures were applied. The values of several parameterswere defined describing vision efficiency and comfortfor given light and comparative analysis was employed.On the basis of these results, an attempt was made todetermine possible consequences of common use ofenergy-save light sources instead of traditional bulbs.

Key words: incadescent lamps, compact fluorescentlamps (CFL), color temperature Tc, vision, age

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3)40

WpŁyW poWszechnego WdroŻenia energooszczĘdnych ŹródeŁ ŚWiatŁa na spraWnoŚĆ i komfort Widzenia

osób starszych

impact of energy-saving light sources on the efficiency and comfort vision of elderly people

Elżbieta Janosik, Stanisław Marzec, Marcin Łaciak, Jolanta Nowicka, Jolanta Zachara

Zakład Szkodliwości Fizycznych, Fizjologii Pracy i Ergonomii Instytutu Medycyny Pracy i Zdrowia ŚrodowiskowegoKierownik Zakładu: dr n. przyr. S. Marzec, Dyrektor Instytutu: dr n. med. P.Z. Brewczyński

Nadesłano: 5.07.2011Zatwierdzono do druku: 22.08.2011

WprowadzenieOstatnie dziesięciolecia przyniosły dynamiczny

rozwój elektrycznych źródeł światła. Obecnie, naj-częściej stosowanymi źródłami światła w pomiesz-czeniach powszechnego użytku są żarówki orazświetlówki kompaktowe. Sytuacja ta zmieni się,ponieważ od 2009 aż do końca 2012 roku na mocyRozporządzenia Komisji Europejskiej nr 244/2009[1] wycofywane są z obiegu tradycyjne żarówkii zastępowane źródłami energooszczędnymi. Zmia-ny te są praktycznym sposobem wdrażania w życiepolityki proekologicznej UE, mającej na względziekonieczność zapobiegania efektowi cieplarnianemu(poprzez zmniejszenie emisji CO2) oraz oszczędno-ści energii elektrycznej. W zamierzeniach jestzmniejszenie emisji CO2 oraz redukcja zużycia ener-gii docelowo o 20% do roku 2020 w porównaniudo roku 1990 [1, 2].

Przez ponad sto lat najpopularniejszym, elek-trycznym źródłem światła była żarówka. W żarówceświatło powstaje w wyniku przepływu prądu przezskrętkę wolframową, która rozgrzana do wysokiejtemperatury staje się źródłem emisji promieniowa-nia (o widmie ciągłym). Nieco inaczej światłowytwarzane jest w niskoprężnych lampach rtęcio-wych czyli świetlówkach. W lampach tych światłowytwarzane jest na drodze luminescencji. Pod wpły-wem pola elektrycznego w gazie i parach rtęcizachodzą wyładowania elektryczne, czego efektemjest emisja promieniowania nadfioletowego, z max.promieniowania 253,7 nm, które padając na war-stwę luminoforu przetwarzane jest na światłowidzialne. Bezpośrednim zamiennikiem żarówki jestświetlówka kompaktowa, wprowadzona na rynekpo raz pierwszy w 1985 r. [3].

Wobec perspektywy zastąpienia żarówek świet-lówkami kompaktowymi potrzebnym stało się zba-danie oddziaływania na narząd wzroku i samopo-czucie człowieka światła źródeł oświetleniowycho innym (pasmowym) niż żarówki widmie promie-niowania. Badania te wydają się być szczególnieistotne w aspekcie oddziaływania światła świetlówekna osoby starsze, które do wykonywania prac wzro-kowych potrzebują ilościowo więcej światła. Wobecpowyższego, podjęto badania wpływu światła żaró-wek i nowoczesnych świetlówek kompaktowychna sprawność i komfort widzenia osób starszych,a uzyskane wyniki poddano ocenie porównawczej.

materiał i metodyka badańBadania polegały na wyznaczeniu u wolontariu-

szy – przy świetle świetlówek i dla porównaniaprzy świetle żarówek wybranych parametrów opi-sujących sprawność wzrokową i komfort widzenia,a następnie na analizie uzyskanych wyników.

W badaniach udział wzięło 30 osób (śr. wieku59 lat), którzy – jak wykazał wywiad lekarski –odznaczali się dobrym stanem zdrowia, tzn. nieposiadali chorób ogólnoustrojowych, wpływającychna funkcjonowanie narządu wzroku i układu ner-wowego. Badania okulistyczne ujawniły, że wszyscywolontariusze wymagali korekcji okularowej do bli-ży – średnio na poziomie &2,8 dioptrii, uzyskującpo korekcji prawidłową ostrość wzroku do bliży.

Badania przeprowadzono na stanowiskudoświadczalnym w pomieszczeniu bez światładziennego. Do badań zastosowano 3 rodzaje świet-lówek firmy PHILIPS, typu GENIE, o mocy 14 W,strumieniu świetlnym 760–810 lm, współczynnikuoddawania barw Ra480/82, natomiast o różnychtemperaturach barwowych Tc: 2700 K (barwa cie-płobiała), 4000 K (barwa biała), 6500 K (barwadzienna). Dla porównania zastosowano żarówkęA55 clear firmy PILA, o mocy 60 W, strumieniuświetlnym 710 lm, wskaźniku oddawania barwRa4100, temperaturze barwowej 2700 K. Testowa-ne źródła światła zainstalowano w przysufitowychoprawach typu ARUBA. Wykonano 12 eksperymen-tów badawczych (4 rodzaje źródła światła 23 pozio-my natężenia oświetlenia – 100, 200 i 500 lx).

Zadaniami do wykonania dla wolontariuszybyły:a) przeczytanie tekstu gazetowego (140 wierszy,

czcionka Arial 8 pkt),b) wykonanie testu Bourdona (54 linie złożone

z ciągu różnych liter, w tym 420 liter „m”do skreślenia),

c) odczytywanie optotypów z tablic okulistycznych,sprawdzających ostrość wzroku (tablice ETDRS,tablice Snellena) [4, 5],

d) wykonanie testu L’Anthony’ego sprawdzającegozdolność rozróżniania barw (pogorszenie postrze-gania barw nazywane anomaliami to: protano-malia – pogorszenie spostrzegania barwy czer-wonej, deuteranomalia – barwy zielonej i trita-nomalia – barwy niebieskiej [6]),

e) określenie odczuwanych dolegliwości oczu powykonaniu zadań [7],

f) dokonanie subiektywnych ocen m.in.: czytelno-ści tekstu, klimatu świetlnego.

Uzyskano szereg parametrów, opisujących spraw-ność i wygodę widzenia oraz umożliwiającychporównawczą ocenę warunków oświetleniowych, tj.:1. Czas czytania tekstu gazetowego (w sekundach);2. Liczba poprawnych skreśleń litery „m” na jed-

nostkę czasu w tekście Bourdona;3. Wyrażona liczbowo (zakodowana) ostrość wzro-

ku: – wyznaczana tablicami ETDRS (kody z zakresu

1–8, odpowiadające ułamkowi ETDRS o war-tościach z zakresu –0,3–0,4),

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3) 41

– wyznaczana tablicami Snellena do bliży (kodyz zakresu 1–14, odpowiadające ułamkowiSnellena do bliży o wartościach z zakresu1,14–0,04);

4. Liczba objawów zmęczenia oczu zgłoszonychpo wykonaniu pracy w danych warunkachoświetleniowych;

5. Liczba błędów popełnionych w teście L’Antho-ny’ego;

6. Rodzaj anomalii widzenia barwnego, ujawnionyw teście L’Anthony’ego (kody: 0 – bez anomali,1 – protanomalia, 2 – deuteranomalia, 3 – trita-nomalia);

7. Czytelność tekstu gazetowego (oceny z zakresu1–5, przy czym: 1 – b. słaba, 2 – słaba, 3 –wystarczająca, 4 – dobra, 5 – b. dobra);

8. Rodzaj panującego w pomieszczeniu klimatuświetlnego (oceny z zakresu 1–5, przy czym: 1 –nie do zniesienia, 2 – irytujący, 3 – neutralny, 4– dość przyjemny, 5 – b. przyjemny).

Opracowanie statystyczne uzyskanych danychpolegało na obliczeniu dla zmiennych ilościowychpodstawowych parametrów opisowych, weryfikacjinormalności rozkładu wyników testem Shapiro-Wilka, realizacji testu analizy wariancji z klasyfi-kacją potrójną dla powtarzanych pomiarów orazw zależności od istotności efektów głównych i efek-tów interakcji przeprowadzeniu analizy post hoc(test Bonferoniego) i porównań szczegółowych (ana-lizą wariancji i dla niektórych zmiennych tzn. tychz małą ilością pozycji skali nieparametryczny testemU – Manna-Whitneya). Dla zmiennych jakościo-wych wyznaczono rozkłady liczebności i procentówwzględem poszczególnych kategorii.

Wyniki badań i ich omówienieUzyskane wyniki badań przedstawiono na rysun-

kach, a następnie omówiono kolejne wyznaczaneparametry.

Rysunek 1 obrazuje wyniki dotyczące czasu czy-tania tekstu gazetowego. Średni czas czytania tekstuwynosił 359–435 s w zależności od eksperymentu.Na czas czytania tekstu gazetowego nie miały wpły-wu badane poziomy natężenia oświetlenia czy teżrodzaj źródła światła (nie stwierdzono istotnościstatystycznej różnic wyników).

Rysunek 2 dotyczy liczby poprawnych skreśleńna jednostkę czasu w teście Bourdona. Wolonta-riusze dokonywali podobną ilość skreśleń na sekun-dę (0,52–0,61) przy żarówkach, świetlówkach 2700K i 4000 K, natomiast najgorsze wyniki uzyskaliprzy świetlówce 6500 i E4500 lx (różnice istotnestatystycznie z wynikami uzyskanymi dla pozosta-łych źródeł światła).

Na rysunku 3 przedstawiono wyniki badańostrości wzroku tablicami ETDRS. Średnia ostrośćwzroku wynosi 0–0,1 (kod 4 i 5) i wykazuje różniceistotne statystycznie między poziomami natężeńoświetlenia (dla 100 i 500 lx), natomiast rodzajźródła światła nie ma znaczenia.

Rysunek 4 obrazuje wyniki badania ostrościwzroku tablicami Snellena do bliży. Średnia ostrośćwzroku wynosi 0,89–1 (kod 3 i 2) i wykazuje istot-ność statystyczną różnic dla natężenia oświetlenia(100 i 500 lx) – im wyższy poziom natężeniaoświetlenia tym lepsza ostrość widzenia z bliska.Stwierdzono też istotność statystyczną różnic wyni-ków uzyskanych dla różnych źródeł światła tzn. dlażarówki i świetlówki 6500 K oraz świetlówki2700 K i świetlówki 6500 K (pogorszenie widzeniaprzy świetlówce 6500 K).

Na rysunku 5 przedstawiono wyniki dotycząceliczby objawów zmęczenia oczu. Nie stwierdzonoistotnej statystycznie zależności ilości objawówod rodzaju źródła światła, natomiast stwierdzonozależność istotną statystycznie od poziomu natęże-nia oświetlenia tzn. spadek liczby objawów wrazze wzrostem natężenia oświetlenia (dla świetlówek2700 K i 4000 K). Najistotniejszymi objawami zmę-czenia oczu były: pieczenie oczu, łzawienie orazrozmazany obraz.

Z kolei na rysunku 6 przedstawiono liczbypopełnionych błędów w teście L’Antho-ny’ego,a na rysunku 7 rodzaje anomalii widzenia barwne-go. Wolontariusze popełniali średnio 5,17–9,67 błę-dów, najwięcej podczas pracy przy żarówkach orazświetlówkach 2700 K, mniej przy świetlówkach4000 K i 6500 K. Stwierdzono istotność statystycznąróżnic między wynikami uzyskanymi dla żaróweki świetlówek 2700 K, a wynikami uzyskanymi dlaświetlówek 4000 K i 6500 K. Anomalie widzenia,które wystąpiły u wolontariuszy to: 95 tritanomaliii 1 protanomalia. Liczne przypadki tritanomaliiwystąpiły podczas eksperymentów z żarówkami (50przypadki) i świetlówkami 2700 K (33 przypadki).

Na rysunku 8 zobrazowano ocenę czytelnościtekstu gazetowego. Wolontariusze oceniali czytel-ność tekstu jako wystarczającą (ocena 4). Niestwierdzono istotnego statystycznie wpływu rodzajuźródła światła na ocenę czytelności tekstu, nato-miast ujawnił się wyraźny wpływ poziomu natęże-nia oświetlenia (różnica istotna statystycznie).

Rysunek 9 dotyczy oceny klimatu świetlnegopanującego w pomieszczeniu. Oceniano klimatświetlny jako neutralny lub dość przyjemny (śred-nia ocena 2,50–3,60). Nie stwierdzono wpływurodzaju źródła światła na ocenę klimatu, natomiastwpływ na ocenę miał poziom natężenia oświetlenia(im wyższy poziom natężenia oświetlenia tymwyższa ocena – zależność istotna statystycznie).

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3)42

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3) 43

Rycina 1. Czas czytania tekstu gazetowegoFigure 1. Time of text reading

Rycina 2. Liczba prawidłowych skreśleń litery „m” w teście Bourdona na sekundęFigure 2. Number of right crossings of a print character „m” in Bourdon test per second

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3)44

Rycina 3. Wyniki badania ostrości wzroku tablicami ETDRSFigure 3. Results of visual acuity by ETDRS

Rycina 4. Wyniki badania ostrości wzroku tablicami Snellena do bliżyFigure 4. Results of visual acuity by Snellen tables for near vision

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3) 45

Rycina 5. Liczba objawów zmęczenia oczu zgłaszanych w poszczególnych eksperymentachFigure 5. Number of eye fatique symptoms in particular experiments

Rycina 6. Liczba popełnionych błędów w teście L’Anthony’egoFigure 6. Number of mistakes in L’Anthony test

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3)46

Rycina 7. Liczba anomalii widzenia barwnegoFigure 7. Number of color vision anomaly

Rycina 8. Ocena czytelności (widoczności) tekstu gazetowegoFigure 8. Grade of text visibility of a print

podsumowanieUzyskane wyniki badań wykazały, że sprawność

i komfort widzenia wolontariuszy zależy od pozio-mu natężenia oświetlenia. Dla większości wyzna-czanych parametrów lepsze wyniki uzyskiwanoprzy poziomach natężenia oświetlenia 500 lx. Imwyższy poziom natężenia oświetlenia, tym wydaj-niejsza praca wzrokowa i lepsza ocena komfortuwidzenia. Ponadto okazało się, że wyniki uzyskaneprzy wyznaczaniu poszczególnych parametrów niezależały zazwyczaj od rodzaju źródła światła. Cho-ciaż w przypadku kilku parametrów (test Bourdona,ostrość wzroku wyznaczana tablicami Snellenado bliży) praca wzrokowa przebiegała mniej spraw-nie przy świetlówkach 6500 K, a podczas ocenianiaoddziaływania danego światła na psychikę ocenękorzystną dostała świetlówka 2700 K, to jednakwyniki testu L’Anthony’ego ujawniły, że przy świet-le żarówek i świetlówek 2700 K dochodzi u wolon-tariuszy do wyraźnych zaburzeń rozpoznawaniabarwy niebieskiej (tritanomalii). Dużo lepsze spo-strzeganie tej barwy zachodziło przy świetle świet-lówek 4000 K i 6500 K, których widmo promie-niowania jest intensywniejsze w zakresie krótkofa-lowym, a zatem prawdopodobnie bardziej stymu-luje siatkówkę oka starszego.

Analiza uzyskanych wyników badań własnychpozwala stwierdzić, że oddziaływanie światła świet-lówek nie różni się znacząco od oddziaływaniaświatła żarówek na sprawność widzenia oraz psy-chikę człowieka. Sprawność i komfort widzenia bar-dziej zależały od poziomu natężenia oświetlenia niżod rodzaju źródła światła. Wyjątkiem była świet-lówka o Tc46500 K, która wypadała gorzej (szcze-gólnie przy 500 lx) nawet w porównaniu z pozos-tałymi świetlówkami – zarówno w testach badają-cych sprawność widzenia, jak i w ocenie komfortuświetlnego. Wyniki badań dla tej świetlówki skła-niają do wniosku, iż oczy człowieka trudniej znosząwyższe poziomy natężenia oświetlenia dla źródeło wyższych temperaturach barwowych. Prawdopo-dobnie znaczenie ma rozkład widma tej świetlówki,rozbudowany o część krótkofalową (bardziej ener-getyczną od fal dłuższych). Z kolei zaletą świetlówkio Tc46500 K jest zdolność poprawy widzenia bar-wnego (w zakresie barw chłodnych) u osób star-szych.

Odnosząc się do kwestii zasadności wycofywaniaz powszechnego stosowania do oświetlenia domo-stw i miejsc pracy tradycyjnych żarówek i zastępo-wania ich świetlówkami kompaktowymi, możnastwierdzić, że świetlówki te są pełnowartościowymi

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3) 47

Rycina 9. Ocena klimatu świetlnegoFigure 9. Grade of light atmosphere

zamiennikami żarówek w zakresie tworzeniawarunków oświetleniowych, zapewniających spraw-ne spostrzeganie i wygodę widzenia osobom star-szym, przy czym w zastosowaniach codziennych(i do dłuższych ekspozycji) bardziej korzystnymiokazują się być świetlówki o niższej temperaturzebarwowej, natomiast do zadań specjalnych (sytua-cje prywatne i zawodowe z koniecznością dobregorozróżniania barw, działanie aktywizujące, leczeniedepresji) – świetlówki o wyższej temperaturze bar-wowej (istnieją doniesienia, że fale z zakresu 440-480 nm regulują przebieg cyklu cyrkadialnegou człowieka [8] i mogą działać pobudzająco [9]).

Wykaz piśmiennictwa1. Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 244/2009 z dnia 18 mar-

ca 2009 r. w sprawie wykonania dyrektywy 2005/12/WEParlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymo-gów dotyczących ekoprojektu dla bezkierunkowych lampdo użytku domowego. Dz.Urz. UE 24.3.2009

2. Dz.U. nr 203, poz.1684, 2005. Protokół z Kioto do ramowejKonwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian kli-matu.

3. Wiśniewski A.: Energooszczędne źródła światła. PrzeglądElektrotechniczny 2007; 83, 5: 106–107.

4. Krawczyk A., Szaflik J.P.: Ocena ostrości wzroku – za pomo-cą tablic Snellena czy ETDRS?, Kontaktologia i OptykaOkulistyczna 2009; 2(22): 15–17.

5. Falkenstein, I. A., Cochran D.E., Azen S.P. and al.: Badaniaostrości widzenia u pacjentów ze zwyrodnieniami plamkiz użyciem tablic Snellena oraz tablic ETDRS- porównaniewyników. Ophthalmology 2008; 115: 319–323.

6. Niżankowska M.H.: Podstawy okulistyki. Volumed, Wroc-ław 1992.

7. Salomon E., Borodulin-Nadzieja L., Janocha A.: Zmęczenienarządu wzroku podczas pracy z monitorem komputero-wym. Medycyna Pracy 1997; XLVIII, 3: 341–346.

8. Glickman G., Byrne B., Pineda C. and al.: Light therapy forseasonal affective disorder with blue narrow-band light-emitting diodes (LEDs). Biol Psychiatry 2006; 59: 502–507.

9. Arendt J.: Shift work: coping with the biological clock.Occupational Medicine 2010; 60 (1): 10–20.

Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2011; 14 (3)48

Adres do korespondencji: Elżbieta JanosikInstytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego41-200 Sosnowiec ul. Kościelna 13tel. 32 2660885 wew.144; fax. 32 2661124 e-mail: e.janosik@imp.sosnowiec.pl