Znasz aplikacje na smartfony, które pozwalają eliminować światło niebieskie? Używałeś sam takiej aplikacji, pracując z różowym odcieniem na ekranie? Sprawdź czy rzeczywiście warto!

Dlaczego filtr światła niebieskiego? Ostatnio bardzo wiele się słyszy o zagrożeniu światłem niebieskim ze źródeł LED. Jest to jeden z aspektów tzw. bezpieczeństwa fotobiologicznego. Dotyczy ono w szczególności sztucznych źródeł światła jakim są diody LED. Ponieważ technologia ta jest wszechobecna zagadnienie to objęło nie tylko źródła światła do ogólnych celów oświetleniowych (GLS) takich jak „żarówki” i tuby LED, ale również urządzenia do obrazowania, czyli wszelkiego rodzaju ekrany (telewizory, monitory, tablety, telefony). Ponieważ głównym elementem podświetlenia matryc tych urządzeń są właśnie diody LED, zaczęto kłaść nacisk na ochronę wzroku użytkowników. Dotyczy to w szczególności smartfonów, gdzie istnieje możliwość instalacji dedykowanych aplikacji.

Powiedzmy sobie krótko, czym jest zagrożenie światłem niebieskim. Widmo światła białego emitowanego przez diody LED jest dość charakterystyczne i zależy od temperatury barwowej światła (CCT). Przykłady takiego rozkładu dla barwy ciepłej (3000 K) i zimnej (6300K) przedstawiono poniżej.

Rozkład widmowy światła białego ze źródła LED o temperaturze 3000 K

Rys. 1 Rozkład widmowy światła białego ze źródła LED o temperaturze 3000 K

Rozkład widmowy światła białego ze źródła LED o temperaturze 6300 K

Rys. 2 Rozkład widmowy światła białego ze źródła LED o temperaturze 6300 K

Widać tutaj charakterystyczny pik światła niebieskiego, który związany jest ze sposobem wytwarzania światła białego przez diody LED. Światło niebieskie może powodować uszkodzenie siatkówki, stąd w przypadku źródeł LED wykonuje się badania zgodnie z normą PN-EN 62471:2010 „Bezpieczeństwo fotobiologiczne lamp i systemów lampowych”. W przypadku telefonów komórkowych i tabletów jesteśmy szczególnie narażeni z uwagi na bliskość źródła światła od oczu oraz czas jaki przy nich spędzamy. Dodatkowo światło niebieskie hamuje wydzielanie melatoniny (hormonu wytwarzanego przez szyszynkę regulującego rytm okołodobowy).

Filtr światła niebieskiego – aplikacje na telefony

Z wyżej wymienionych powodów powstały aplikacje na różne systemy operacyjne urządzeń. Dziś zajmiemy się jednym z nich aby sprawdzić, czy rzeczywiście oprogramowanie to jest skuteczne. Analizę przeprowadzimy na podstawie programu Blue Light Filter na system Android, stosujący filtr światła niebieskiego.

Badania przeprowadziliśmy na telefonie LG G3s. Przyjęliśmy następujące założenia:

  • użyliśmy grafiki JPG o zupełnie białym tle o rozmiarach ekranu smartfona

Dlaczego białe tło? Wyniki muszą być adekwatne dla każdej grafiki. Gdybyśmy wybrali do pomiarów zdjęcie jeziora, rezultat byłby zupełnie inny niż w przypadku fotografii płonącego ogniska. Białe tło daje nam najbardziej wiarygodny punkt odniesienia.

  • odległość urządzenia pomiarowego (spektrometr GL Optic Spectis 1.0 Touch) była stała od ekranu
  • ekran był wygrzany przez okres 20 min aby warunki pomiarowe były identyczne
  • badanie przeprowadziliśmy w ciemni laboratoryjnej
  • sprawdzaliśmy parametr EB, który zgodnie z normą PN-EN 62471:2010 odnosi się do ilości światła niebieskiego oddziałującego na siatkówkę oka.

Im wyższa wartość EB tym większe szkodliwe oddziaływanie na nasz organizm.

Widok układu pomiarowego (spektrometr wraz z telefonem oraz wyświetlanym białym tłem JPG)

Rys. 3 Widok układu pomiarowego (spektrometr wraz z telefonem oraz wyświetlanym białym tłem JPG)

Filtr światła niebieskiego – program Blue Light Filter

W programie Blue Light Filter znajdziemy krótką informację na temat oddziaływania światła niebieskiego.

Filtr światła niebieskiego – program Blue Light Filter

Rys. 4 Opis oddziaływania światła niebieskiego na człowieka z aplikacji Blue Light Filter

Krótki opis interfejsu programu.

Po załączeniu programu mamy do dyspozycji wybór predefiniowanych temperatur barwowych kojarzonych ze znanymi źródłami światła (świeca, słońce, żarówka itp.) oraz suwak decydujący o natężeniu zastosowanego efektu (standardowe ustawienie wynosi 30%). Suwaka „ściemnienie ekranu” nie używaliśmy.
Ponieważ podświetlenie ekranu realizowane jest przy pomocy białych diod OLED lub w starszej technologii przez podświetlenie krawędziowe białymi diodami LED nie ma możliwości ingerowania programu w emitowany przez nie kolor. Zmiana koloru dokonywana jest programowo przez matrycę poprzez zmniejszanie lub zwiększanie udziału poszczególnych kolorów z palety RGB (czerwony, zielony, niebieski). Dzięki temu możemy kształtować temperaturę barwową wyświetlanego obrazu.

Wyniki pomiarów

Filtr światła niebieskiego w różnych ustawieniach aplikacji

Przyjrzyjmy się zatem jak wyglądają wyniki pomiarów dla białego tła.

  • program Blue Light Filter nieaktywny

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

7 245

0,1382

159

Filtr światła niebieskiego – program Blue Light Filter nieaktywny

Rys. 5 Wykres spektralny promieniowania ekranu bez włączonej aplikacji Blue Light Filter

  • program Blue Light Filter aktywny (“nocna zmiana” 3200K)

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

5 918

0,06998

97

Filtr światła niebieskiego - program Blue Light Filter aktywny (“nocna zmiana” 3200K)

Rys. 6 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („nocna zmiana” 3200)

  • program Blue Light Filter aktywny (“światło świecy” 1800K)

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

4 307

0,06111

92

Filtr światła niebieskiego - Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („światło świecy” 1800K)

Rys. 7 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („światło świecy” 1800K)

  • program Blue Light Filter aktywny (“świt” 2000K)

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

4 426

0,06206

96

Filtr światła niebieskiego - Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („świt” 2000K)

Rys. 8 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („świt” 2000K)

  • program Blue Light Filter aktywny (“sztuczne oświetlenie” 2700K)

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

4 726

0,06459

109

Filtr światła niebieskiego - Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („sztuczne oświetlenie” 2700K)

Rys. 9 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („sztuczne oświetlenie” 2700K)

  • program Blue Light Filter aktywny (“świetlówka” 3400K)

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

4 914

0,06717

120

Filtr śwqiatła niebieskiego - Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („świetlówka” 3400K)

Rys. 10 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („świetlówka” 3400K)

  • program Blue Light Filter aktywny (“słońce” 4500K)

W tym przypadku na ekranie pojawia się ostrzeżenie o następującej treści: „Temperatura koloru powyżej 3500K nie sprzyja zasypianiu”.

Temperatura barwowa CCT [K]

EB [W/m2]

Natężenie oświetlenia [lx]

8 568

0,1379

146

Filtr światła niebieskiego - Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („słońce” 4500K)

Rys. 11 Wykres spektralny promieniowania ekranu z aplikacją Blue Light Filter („słońce” 4500K)

Wraz ze zmianą temperatury barwowej zmienia się obraz wyświetlany przez ekran. Przybiera on inne odcienie barw z uwagi na zmieniające się widmo.

Widok ekranu Blue Light Filter

Rys. 12 Widok ekranu w różnych temperaturach barwowych

Filtr światła niebieskiego – czas na podsumowanie

Wszystkie najważniejsze dane liczbowe zostały zebrane w jednej tabelce. Umieściłem też osobiste odczucia związane z użytkowaniem smartfona w zależności od wybranego trybu.

Tryb Temperatura barwowa CCT [K] EB [W/m2] Natężenie oświetlenia [lx] Odczucie z użytkowania
Aplikacja wyłączona 7 245 0,13820 100,0 [%] 159 100,0 [%] Normalne
„nocna zmiana” 5 918 0,06998 50,6 [%] 97 61,0 [%] Akceptowalne
„światło świecy” 4 307 0,06111 44,2 [%] 92 57,9 [%] Utrudnione
„świt” 4 426 0,06206 44,9 [%] 96 60,4 [%] Utrudnione
„sztuczne oświetlenie” 4 726 0,06459 46,7 [%] 109 68,6 [%] Akceptowalne
„świetlówka” 4 914 0,06717 48,6 [%] 120 75,5 [%] Utrudnione
„słońce” 8 568 0,13790 99,8 [%] 146 91,8 [%] Akceptowalne

Tab. 1. Podsumowanie danych

Komfort użytkowania

Być może jest to przyzwyczajenie, ale w każdym z trybów programu miałem wrażenie, że coś jest nie tak z obrazem, co powoduje dyskomfort. Jednym razem wydawało się, że ekran jest brudny, innym nie mogłem skupić wzroku jakby obraz był rozmazany. Generalnie korzystanie z programu było odczuwalne.

Temperatura barwowa

Temperatura barwowa podana na zrzutach ekranu dla poszczególnych opcji aplikacji to tylko przykładowe, symboliczne wartości. Jak widać w tabeli 1 sugerowane temperatury nijak się miały do realnie zmierzonych. Przykładowo: opcja „nocna zmiana”. Temperatura koloru podana w aplikacji dla tego ustawienia to 3200K. Realnie zmierzona w laboratorium wynosi 5918 K.

Zmniejszanie ilości niebieskiego światła

Zatem czy zawsze uzyskujemy zmniejszenie ilości światła niebieskiego? Okazuje się, że nie! Jak wynika z tabeli 1, ustawienie trybu „słońce” spowodowało nawet wzrost zawartości światła niebieskiego i temperatury barwowej .
W trybie „słońce” zmniejszyło się natężenie oświetlenia – wynosiło 91,8% jasności w porównaniu do ustawień bez użycia aplikacji. A parametr EB obrazujący ilość niebieskiego światła ? Był prawie taki sam jak przy wyłączonej aplikacji czyli 99,8%. Zatem uzyskaliśmy tylko utratę jasności, a światło niebieskie niemal wcale się nie zmniejszyło.

Jak można zauważyć w większości trybów dość znacznie spadło natężenie oświetlenia, a więc jasność ekranu.

A może wystarczy tylko przyciemnić ekran?

Postanowiłem sprawdzić, czy samo przyciemnienie ekranu nie spowoduje podobnych rezultatów jak działanie programu.
W pierwszej kolejności sprawdziłem natężenie oświetlenia w funkcji jasności ekranu czyli jak zmienia się oświetlenie gdy przesuwamy suwak jasności od najniższego do najwyższego ustawienia.

Zależność pomiędzy jasnością ekranu a natężeniem oświetlenia
Rys. 13 Zależność pomiędzy jasnością ekranu a natężeniem oświetlenia
Jak widać im większe rozjaśnienie ekranu, tym większe natężenie oświetlenia. Zależność ta jest prawie liniowa, co w znaczny sposób upraszcza analizę danych.

W dalszej kolejności określiłem wartości parametru EB w funkcji( w zależności od) natężenia oświetlenia [lx]. Uzyskane wyniki przedstawia wykres 14 poniżej.
Przypominam, że im wyższa wartość EB tym większe szkodliwe oddziaływanie na nasz organizm.

Parametr EB w funkcji natężenia oświetlenia dla regulacji jasności ekranu oraz aplikacji Blue Light Filter
Rys. 14.Parametr EB w funkcji natężenia oświetlenia dla regulacji jasności ekranu oraz aplikacji Blue Light Filter

Co otrzymaliśmy?
Co prawda aplikacja jest w stanie ograniczyć oddziaływanie światła niebieskiego nawet do wartości 44,2 % (w opcji „światło świecy”), jednak w pewnej konfiguracji istnieje ryzyko zwiększenia tego zagrożenia. Zaznaczyłem to na zielono na Rys. 14.
Patrząc na wykresy widzimy również, że swobodnie możemy ograniczyć szkodliwe oddziaływanie – bez konieczności instalacji dodatkowych aplikacji –  poprzez samo zmniejszenie jasności ekranu (wykres niebieski) i co najważniejsze jest to zależność liniowa, czyli wiemy o ile ograniczamy szkodliwe oddziaływanie na siatkówkę oka.

O ile zatem musimy ściemnić ekran, by uzyskać minimalną ilość światła niebieskiego jaką daje zastosowanie aplikacji?

Parametr EB w funkcji natężenia oświetlenia dla regulacji jasności ekranu oraz aplikacji Blue Light Filter
Rys. 15. Parametr EB w funkcji natężenia oświetlenia dla regulacji jasności ekranu oraz aplikacji Blue Light Filter

Parametr EB osiąga taką wartość przy natężeniu oświetlenia 45%. Patrząc teraz na wykres Rys. 13 widzimy, że wystarczy ustawić jasność ekranu ona ok. 70% i mamy niższą wartość parametru EB niż oferuje nam aplikacja i to bez utraty komfortu spowodowanego zmianą barwy wyświetlanego obrazu.

Zdecydowanie wybieram zatem ograniczenie szkodliwości poprzez zmniejszenie jasności ekranu z uwagi na jakość obrazu, znaną wartość i prostotę obsługi.

A może ktoś preferuje folie ochronne na smartfon? Po kliknięciu na link znajdziesz zestawienie skuteczności  eliminacji niebieskiego światła przetestowanych przez nas różnych folii.

Jeśli ktoś z Was miał do czynienia z aplikacjami do redukcji niebieskiego światła, albo macie jakieś inne odczucia na ten temat, dajcie znać w komentarzach.

Może Cię też zainteresować:

Test folii ochronnych na smartfony

Czy Twoje okulary przeciwsłoneczne chronią Cię przed UV?

Dlaczego każdy producent oświetlenia powinien badać bezpieczeństwo fotobiologiczne opraw?