חשיפה לתאורת LED והשלכות בריאותיות אפשריות

 

השימוש בתאורה מלאכותית הביא לשינוי במשך הפעילות ובאופי פעילותו של האדם לאורך היממה. בשנים האחרונות חלה התקדמות ניכרת בתחום התאורה, הן בהיבט של משך החיים של נורות ויעילותן, הן מבחינת הרכב הספקטרום שלהן, וכלה בהתפתחות בתחום תאורת המוליכים למחצה, Light-Emitting Diodes, LED.

 

בעשור האחרון השימוש בתאורה מסוג LED הפך נפוץ מאוד במגוון יישומי תאורה. כיום, ניתן למצוא שימושים בנורות LED בתאורה ביתית, במקומות ציבוריים כגון מוסדות ציבור וחינוך, רחובות, שבילים וכבישים, מגרשי ספורט, תחנות רכבת ואוטובוסים, כמו גם במסכים של אמצעי מדיה דיגיטליים (מחשבים ניידים, טלפונים ניידים וטלוויזיה), בשעונים דיגיטליים וברכבים.

 

בתמונה: מגוון שימושים בתאורת LED - תאורה לבית, תאורת כבישים, תאורת רחוב, פרסום חוצות, מסכי טלוויזיה, כיתות לימוד, מגרשי ספורט, תאורה דקורטיבית וטלפונים סלולריים

 

בהשוואה למקורות תאורה אחרים, כמו נורות ליבון ופלואורסצנט, נורת ה-LED יעילה יותר מבחינה אנרגטית ומחזיקה מעמד זמן רב יותר. זאת, כיוון שכמעט כל החשמל הנצרך מומר לאור נראה, והאנרגיה המבוזבזת בצורה של חום הנפלט על ידי הנורה היא נמוכה מאוד.

 

הודות ליעילותן האנרגטית של נורות LED, תרומתן אינה מתבטאת רק בהיבט הכלכלי, כי אם גם בהיבטים סביבתיים ובריאותיים; ככל שהשימוש בחשמל פוחת, כך נפלטים פחות גזי חממה מתחנות הכוח אל האוויר וזיהום האוויר מצטמצם. לצמצום זיהום אוויר משמעות חיובית מוכחת על בני אדם, שכן ידוע כי חשיפה לזיהום אוויר קשורה לשורה של תוצאי בריאות שליליים בקרב האוכלוסייה הכללית, ובכלל זה אסתמה ומחלות נשימה אחרות, תחלואה ותמותה בעקבות מחלות לב וכלי דם, סרטן*, ליקויים בהתפתחות מערכת העצבים ותוצאי לידה שליליים.
*בשנת 2013 קבעה הסוכנות הבינ"ל לחקר הסרטן (IARC) כי זיהום אוויר הוא מסרטן וודאי בבני אדם (קבוצה 1)

 

עם זאת, נורות LED פולטות אור כחול שהוא חלק מספקטרום האור הנראה, בעל אורך גל קצר (480-400 ננומטר), המכיל אנרגיה רבה. במספר מחקרים נמצא מתאם בין חשיפה לרכיב האור הכחול ובין סיכון להתפתחות תוצאים בריאותיים שליליים, כגון פגיעות בעין ושיבושים בפעילות השעון הצירקדי. שיבוש פעילותו של השעון הצירקדי עלולה בתורה להשפיע על מגוון תוצאים בריאותיים, כגון דיכוי הפרשת מלטונין, הפרעות שינה, השמנת יתר וסיכון להתפתחות סרטן השד וסרטן הערמונית.

יש לציין כי רכיבים משמעותיים של אור כחול נמצאים בכל מקורות האור הטבעיים בעיקר בשעות הבוקר והצהריים. מידת החשיפה למרכיב האור הכחול מאור שמש ישיר גבוהה בשלושה סדרי גודל (פי אלפים) ממידת החשיפה לאור הכחול מנורות LED בחשיפה ביתית. כלומר, בדקה של שהייה באור יום, בני אדם נחשפים לאור כחול בדומה לעשרות שעות של חשיפה לאור כחול בתאורה ביתית מבוססת LED. עם זאת, יש לציין כי בשונה מהספקטרום של אור טבעי בשעות היום, ישנה שונות רבה במידת ה"טבעיות" של האור בין סוגי התאורה המלאכותית המשמשים באוכלוסייה.

 

עקב השימוש הנרחב בתאורת LED כיום, שצפוי להתרחב משמעותית עוד בעתיד - הן במרחב הפרטי והן בזה הציבורי - הסקירה שלהלן בוחנת קיומו של קשר אפשרי בין חשיפה לנורות LED, בדגש על מרכיב האור הכחול, לבין השפעתה האפשרית על בריאות האדם (הסקירה אינה דנה בהיבטים אקולוגים של שימוש בתאורה זו, קרי "זיהום אור")

 

יש לציין, כי בסקירה נכללו מחקרים אשר בחנו השלכות אפשריות של חשיפה לתאורת פנים ותאורת חוץ של נורות LED. אולם, כיוון שבסקירת הספרות נמצאו מעט מחקרים שעסקו בתאורת LED באופן ספציפי, הסקירה הורחבה גם למחקרים שבחנו את ההשלכות האפשריות של חשיפה לתאורה מלאכותית באופן כללי.

 

ממצאי הסקירה

 

בהתאם לכך, שימוש מיטבי בתאורת LED, תוך התייחסות לצרכי ההארה, למועד השימוש (הארה בשעות היום או הערב) ולמקום (משרדים, בתי ספר, כבישים, חדרי שינה וכו') יכול לתרום להפחתת ההשלכות הבריאותיות האפשריות של חשיפה לתאורה זו. זאת לצד מקסום יתרונותיה של טכנולוגיה זו (התייעלות אנרגטית וצמצום זיהום אוויר).

 

נכון למועד כתיבת הסקירה, אף משרד בריאות בעולם לא המליץ על הימנעות משימוש בתאורת לד באופן שיגרתי ויום יומי או אף על צמצום החשיפה לתאורה זו עקב חשש להשפעות בריאותיות שליליות.

 

מאחר וטכנולוגיית ה-LED עדיין מתפתחת, יש להמשיך לחקור את ההשפעות של שימוש קצר-טווח וארוך-טווח על בריאות הציבור.

 

• השפעת החשיפה לתאורת LED על העין
• חשיפה לתאורת LED, הפרעה צירקדית ושיבושים במחזור שינה-עירות
• חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי ותפקודים קוגניטיביים
• חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי מטבוליזם והשמנה
• חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי וסרטן
• היבטים נוספים הקשורים בתאורת LED
• עמדות רשויות ממשלתיות וארגונים בינלאומיים

 

השפעת החשיפה לתאורת LED על העין

מחקרים שנערכו במודלים של בעלי חיים (עכברים וחולדות) ומחקרים שבוצעו בתרביות תאים בשנים האחרונות הראו פגיעה ברשתית העין לאחר חשיפה למרכיב האור הכחול בתאורת LED (פוליכרומטית ומונוכרמטית) ומקצתם גם בתאורת פלואורסצנט.

עם זאת, מסקנות המחקרים הללו התבססו על תוצאות שהתקבלו משימוש בתנאי חשיפה שקשה ליחסן לחשיפות בחיי היומיום (כגון משך החשיפה, מרחק ממקור החשיפה) או תוך שימוש ברמות חשיפה גבוהות יותר ממה שסביר שיתקבלו מחשיפה לאור כחול מתאורת LED לבנה השכיחה בשימוש בקרב האוכלוסייה הכללית. בנוסף, מחקרים אלו בוצעו במודלים של תרביות תאים/עיניים של בעלי חיים, ולפיכך יש להתחשב בפערים הקיימים בין בני אדם למודלים אלו בפיזיולוגיה ובתנאי הניסוי.

במחקרים אלו אף הוצע כי פגיעה כזו ברשתית עלולה להוביל להתפתחות מחלות ניוון רשתי, אולם ממצאי מחקרים אפידמיולוגים בתחום לא היו עקביים ולא קיימת הסכמה מדעית רחבה בנושא.

 

		הידע המדעי הקיים בעת הזו אינו מספק ראיות מבוססות לסיכון לפגיעה ברשתית שמקורה בחשיפה לרכיב האור הכחול בנורות LED לבנות שהשימוש בהן שכיח בקרב האוכלוסייה הכללית, ובהתאם למגבלות החשיפה של ICNIRP יש להמשיך ולאסוף מידע במטרה לבחון קשר אפשרי זה

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

חשיפה לתאורת LED, הפרעה צירקדית ושיבושים במחזור שינה-עירות

 

מרבית המחקרים שבחנו את הקשר בין תאורה מלאכותית לבין הפרעה לשעון הצירקדי לא עסקו בתאורת LED באופן ספציפי, אלא בתאורה מלאכותית באופן כללי.
		תגובת השעון האנושי לגירוי אור (לקוח מתוך: NIGSM-NIH)

 

 

במחקרים שבהם נבחנו המנגנונים של השפעת האור על השעון הצירקדי ועל מחזורי שינה-עירות נמצא כי:

 

 

עלייה במשך החשיפה ובעוצמתה, חשיפה בשעות הערב או חשיפה לאור קצר- גל בטווח הכחול וטמפרטורת צבע גבוהה גורמים לדיכוי רב יותר בכמות המלטונין המיוצר והמופרש, דחייה של מועד הפרשת המלטונין ועיכוב בהתקדמות המקצב הצירקדי

 

		דיכוי הפרשת הורמון מלטונין ודחיית מועד הפרשתו עלול להביא לדחיית שעת השינה, לקשיים בהירדמות, לעוררות יתר בשעות הלילה ולפגיעה באיכות השינה וביעילותה לצד זאת, שימוש בתאורה המועשרת באורך הגל הכחול בשעות הבוקר עשויה להיות בעלת השפעה מיטיבה על השעון הצירקדי, זאת בדומה לחשיפה לאור שמש טבעי בשעות אלו. מחסור בחשיפה לאור באורך גל הקצר בשעות היום עלול לעכב את התקדמות השעון הצירקדי

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי ותפקודים קוגניטיביים למידה |  תשומת לב  |  ריכוז  |  זיכרון  |  שפה  |  הנמקה  |  קבלת החלטות  |  עירנות  |  מצב רוח

 

מחקרים בחנו את ההשפעה של חשיפה לאור כחול בבוקר, במהלך היום או בערב על תפקודים קוגניטיביים.

במרביתם נבחנה חשיפה אקוטית (שניה עד כחצי שעה), לילית או יומית, עם עוצמת הארה ומשך חשיפה קבועים. בחלק מהמחקרים נערכו השוואות לגבי ההשפעה של אור מונוכרומטי כחול לבין ההשפעה של חשיפה לאור מונוכרומטי אחר (למשל ירוק, אדום או סגול). מחקרים אחרים השוו בין אור לבן רגיל (פוליכרומטי) לבין "אור לבן מועשר בכחול".

 

		מחקרי התערבות שבחנו את ההשפעה של חשיפה לאור מונכרומטי על פעילות אזורית במוח הראו כי פעילות נצפית רגעים ספורים לאחר חשיפה לאור בכחול באזורים בתת-קליפת המוח הקשורים לערנות, ולאחר כ-20 דקות הפעילות נצפית גם באזורים בקליפת המוח הקשורים למשימה מתמשכת מחקרי התערבות שבחנו חשיפה קצרת טווח לאור פוליכרומטי הדגימו כי הביאה לשיפור ברמות תפקוד קוגנטיבי שונות, מערנות ועד לביצועים מתקדמים, גם ביום וגם בערב. נמצא כי השפעות האור על תפקודים קוגניטיביים הן בעיקר תלויות אורך גל, עם רגישות מרבית לאורך גל קצר כחול ובטמפרטורת צבע גבוהה (k6500). השפעות על תפקודים קוגניטיביים נצפו כבר בעוצמות הארה נמוכות (lux 40). השפעות אלו נמצאו במקורות תאורה מועשרים באור כחול, הן ב-LED והן בפלואורסצנט עם זאת, בחלק מהמחקרים שנסקרו נמצאו ממצאים לא עקביים, בעיקר ביחס להשפעת חשיפה אקוטית במהלך היום שנבחנה במדדים אובייקטיבים יש לציין כי המחקרים שנסקרו בפרק זה היו בעלי גודל מדגם קטן שלא יכלו להעריך יחס מנה-תגובה (dose-response), ובחנו השפעות של חשיפה אקוטית בלבד. לפיכך, נדרשים מחקרים נוספים בקרב קבוצות אוכלוסייה גדולות ובחינת חשיפות והשפעות ארוכות-טווח (כרוניות ומצטברות)

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי, מטבוליזם והשמנה

עדויות לקשר בין הפרעה צירקדית, השמנה ומחלות מטבוליות נמצאו במספר סוגי מחקרים: מחקרים שבהם נבחנה ההשפעה של עבודת משמרות על השמנה ועל תסמונת מטבולית, מחקרי התערבות קצרי-טווח שבדקו את הקשר בין הפרעה צירקדית לסמנים להפרעה מטבולית (רמות הורמונים, סוכר ושומנים בדם) ומחקרים תצפיתיים (אקולוגיים, חתך ומחקרי עוקבה) שבחנו חשיפה לתאורה בלילה (ביתית וחוץ ביתית), השמנה וסמנים להפרעה מטבולית.

 

		במחקרים שבהם נבחן קשר בין חשיפה של האוכלוסייה לאור בלילה ובין השמנה לא נבדקו סוגי תאורה שונים, אלא נבדקה החשיפה לתאורת רחוב ותאורה ביתית באופן כללי במחקרים האקולוגיים ובמחקרי החתך נמדדה התאורה הלילית החוץ-ביתית על ידי תצלומים של תחנת החלל האמריקאית, דבר שלא מאפשר לדעת באופן מדויק את מידת החשיפה בתוך בתי הנבדקים ולא מאפשר להסיק על קשר סיבתי בין החשיפה לבין התוצאה על אף שבמחקרים תואר קשר בין תאורה מלאכותית להפרעה צירקדית, ובנוסף תואר קשר בין הפרעה צירקדית להפרעות מטבוליות והשמנה, טרם הוכח הקשר הישיר בין חשיפה לתאורה מלאכותית לבין הפרעות מטבוליות והשמנה על-פי המידע הקיים בספרות, לא ניתן לקבוע מהו התפקיד של חשיפה לתאורה לילית, ובאופן ספציפי תאורת LED, על הפרעות מטבוליות והשמנה. יש צורך בעריכת מחקרים נוספים הכוללים משך מעקב ארוך יותר, מדידות אובייקטיביות מדויקות של החשיפה לאור, וסוגי תאורה שונים

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

 

חשיפה לתאורת LED, השעון הצירקדי וסרטן

הקשר בין השעון הצירקדי לבין התפתחות סרטן נצפה לאו דווקא בהקשר של תאורה. ארגון הבריאות העולמי הכיר בכך שעבודת משמרות היא קרוב לוודאי קרצינוגנית בבני אדם (קבוצה 2A Probably carcinogenic to humans).

מחקרים רבים הציעו מנגנונים אפשריים לקשר בין הפרעה לשעון הצירקדי לבין היארעות סרטן. השפעות שונות של מלטונין הוצעו כבעלות תפקיד אנטי-סרטני, ביניהן היכולת נוגדת החמצון העוצמתית שלו, יכולתו למנוע נזק ל-DNA, ועוד. בנוסף, מחקרים בבני אדם הדגימו כי דיכוי רמות מלטונין לווה בעליה ברמות האסטרוגן שהוא גורם סיכון לסרטן שד, והוצע כי ההשפעה של מלטונין על גידולים תלויי-הורמונים קשורה בהשפעתו על רמות האסטרוגן.

 

		מספר קטן של מחקרים אפידמיולוגיים בחן את הקשר בין חשיפה לאור מלאכותי בשעות הלילה לבין סרטן, ורובם התמקדו בסרטן השד ובסרטן הערמונית. חשיפה לתאורה מלאכותית לילית תוך ביתית וחוץ ביתית נבחנה במחקרים אקולוגיים, מחקרי מקרה-ביקורת ומחקרי עוקבה. ההשפעה של תאורה קצרת גל/אור כחול על סרטן נבחנה עד כה רק במחקרים אקולוגיים ומחקרי מקרה-ביקורת. בחלק מן המחקרים הללו נמצאו ממצאים סותרים לגבי הקשר בין תאורה לסרטן. נכון להיום, קיים קושי לבסס את הקשר בין החשיפה לתאורה מלאכותית בכלל, ותאורת LED בפרט, על התפתחות סרטן

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

היבטים נוספים הקשורים בתאורת LED

 

סנוור וריצוד

• נורות LED מתאפיינות ברמות גבוהות של סנוור (dazzle) ובוהק (glare) בהשוואה לנורות מסוגים אחרים, ועיניים בוגרות עלולות להיות רגישות יותר לסנוור מנורות. תופעה זו נפוצה יותר כאשר מקורות אור פולטים רמות גבוהות של אור כחול.
• תאורות רחוב, תאורת רכבים ובמיוחד פנסי רכב החושפים את משתמשי הדרך לאור בהיר מאוד יכולים להיות מקור לסנוור.
• תופעה נוספת המיוחסת לתאורת LED היא אפקט סטרובוסקופי (ריצוד המתרחש עקב שינוי מהיר בעוצמת אור היוצר אפקט בו עצם נע נראה נייח או נע בכיוון הפוך), אולם קיימת מחלוקת ביחס להשפעה של תופעה זו בין מוסדות המחקר השונים.

ביצועי נהיגה

• מחקרים בודדים עוסקים בהשפעת האור על ביצועי נהיגה. במחקרים אלו נמצא כי חשיפה לאור מועשר בכחול מגבירה ערנות ומובילה לשיפור בביצוע של מספר מטלות קוגניטיביות.
• על פי חלק מהמחקרים, חשיפה לאור כחול עלולה להוביל  לעלייה בשגיאות נהיגה.
• ממצאים אלה מצביעים על כך שהעוררות הפיזיולוגית הנגרמת על ידי האור אינה מעידה בהכרח על שיפור קוגניטיבי במטלות מורכבות.

צפייה במסכי LED לפני השינה

• ממצאי מחקרים הדגימו כי שימוש במסכי LED במהלך הערב יכול להשפיע על המקצב הצירקדי ועל איכות השינה
• יתכנו מנגנונים נוספים אשר ישפיעו על איכות השינה, כגון: העתקת זמן השינה וקיצור משך זמן השינה, וכן עוררות פיזית נפשית או חברתית שיכולה להשפיע על איכות השינה הן מעצם השימוש והן כפונקציה של התכנים הנצפים

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

 

עמדות רשויות ממשלתיות וארגונים בינלאומיים

 

		קיימת התייחסות מועטה לסוגיית הסיכונים הבריאותיים הנקשרים לשימוש בתאורת LED באוכלוסייה הכללית כמעט ולא נמצאה התייחסות להשלכות בריאותיות מתאורת רחוב המבוססת על LED לא נמצאו המלצות הקוראות לצמצום חשיפה לתאורת LED, באשר היא, בתוך מבנים או מחוצה להם

 

לקריאת סיכום המחקרים

חזור

 

תאריך עדכון: 26.5.2020