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LED照明は広いスペクトルで補完されない限り視覚性能を低下させる

120日前原文(nature.com)

概要

  • 環境光 が人間の健康に及ぼす影響に関する研究
  • LED照明 と従来の白熱灯の スペクトル特性 の違い
  • 短波長光 （青色）がミトコンドリア機能や健康に与える悪影響
  • 長波長光 （赤外線）が生体機能やパフォーマンスを改善する可能性
  • LED環境下での 視覚パフォーマンス低下 と白熱灯導入による改善の検証

環境光と健康への影響

  • 太陽光 は約300–2500nmの広いスペクトル範囲を持ち、生命進化の基盤
  • 従来の白熱灯 も太陽光に近いスペクトルを持つ
  • ヒトの視覚感度 は400–700nmに限定され、赤外線（700–2500nm）は認識できない
  • 現在の LED照明 は350–650nmにスペクトルが制限され、主に視覚感度に合わせて設計
    • LED は420–450nmに強い青色成分、650nm以上は急激に減少し、700nm以上はほぼゼロ
  • 短波長光 （420–450nm）の動物曝露でミトコンドリア機能低下が確認
    • ATP産生低下、酵素活性減少、体重増加、寿命短縮などの影響
    • 例：果実バエやマウスでの実験で顕著な生理学的変化

長波長光の生体作用

  • 700nm以上の長波長光 は深部まで到達し、ミトコンドリア機能を強化
    • 太陽光や白熱灯には含まれるが、LEDにはほぼ存在しない
  • 670nm光照射 でATP産生増加、寿命延長、運動能力向上が観察
    • 例：果実バエやマウスでの寿命・運動能力・血糖値改善
  • ヒトでも670nm光曝露 で血糖値上昇抑制や酸素消費増加が確認
    • 色コントラスト感度の向上など、機能的改善

LED照明下での視覚パフォーマンス実験

  • 研究目的 ：LED照明が網膜ミトコンドリア機能を抑制し、白熱灯導入で改善するか検証
  • 被験者 ：22名（23–65歳、健康、視力矯正済み）、UCL Here Eastで実施
    • 実験群11名：LED照明環境＋白熱灯（2週間）導入
    • 対照群11名：LED照明のみ
  • 照明条件 ：
    • 実験群：LED 1000lx/4000K、白熱灯60W追加
    • 対照群：LED 900lx/3000K
  • 建物環境 ：窓は赤外線遮断フィルム付き、外光・赤外線ほぼ遮断
    • 被験者の多くは日中ほぼ屋内、外出は昼休み15分程度

カラーコントラストテストの実施

  • ChromaTest による色コントラスト識別能力の測定
    • トライタン（青）・プロタン（赤）軸でランダムな文字認識テスト
    • 正答でコントラスト減少、不正答で増加を繰り返し閾値を決定
    • テストは暗室で実施、学習効果は事前トライアルで排除
  • テストスケジュール ：
    • 白熱灯導入前、導入2週間後、撤去4週・6週後に測定
    • 実験前後の比較で個人差を排除

実験環境の光評価

  • Here Eastビル の窓は赤外線を反射し、外部からの赤外線侵入を遮断
    • 赤外線カメラによる撮影で窓が鏡のように反射
    • 室内からも赤外線はドア開放時以外ほぼ侵入せず
  • スペクトル測定 ：白熱灯の短波長・長波長成分を分光器で評価

この実験は、 現代のLED照明環境がヒトの視覚機能や健康に及ぼす潜在的な悪影響 を示唆し、 広帯域スペクトル光（特に長波長成分）の重要性 を強調しています。

Hackerたちの意見

すごく興味深いね。LEDの懐中電灯や車のヘッドライトには、なんか「おかしい」ところがあると思ってた。明るさはあるけど、光の感じが古い薄暗い白熱灯や蛍光灯の方が、なんかよく照らしてくれる気がするんだよね。

└

確かに効率は良いって言うけど、LEDの街灯や大きなランプは本当にイライラするし、水銀灯やナトリウム灯と比べると全然ダメだよ。

└

目に見えない波長が視覚的なパフォーマンスに間接的に影響を与えていると言ってるみたい。でも、2種類の違いを見分けられるわけじゃないんだよね。

└

一般的には、色再現指数（光が出す周波数のスペクトル）だよ。白熱電球は太陽の光に近い感じで、「黒体放射体」って呼ばれるんだ。安いLEDは赤いスペクトルが欠けてることが多いけど、ちゃんとしたLEDもあるよ。95%以上の「CRI」のものを探してみて。

└

そう、たくさんの電球が安いLEDを使ってて、CRIが低くて、高色温度で、スペクトルに大きな青いピークがあるんだよね。それがすごく明るい光にはなるけど、細かい部分が見えにくくなるんだ。

ここに直接来た人に言っておくけど、この記事はLEDに関する人々の不満、つまり明るさや色の忠実度とは全く関係ないよ。屋内で働いてるなら、気にしておくといいかもしれない面白いニッチな話題だね。

ベースラインでグループ間に15-30%の差がある（図8c-9c、8d-9d）、これは実験条件の主張された効果と同じくらいの大きさだと思う。もしこれらのベースラインが比較可能だったら、結果はもっと強いものになったと思う。時間帯や光の履歴など、他の変数を考慮していることを示しているんだよね。それに、網膜に影響が6週間も持続するなんて、色あせないなんてちょっと懐疑的だな。屋外ではもっと多くの赤外線にさらされることを考えると、「比較的薄暗い白熱灯の下で働いた」っていうのは特に新しい刺激じゃないし。これらの人たちが6週間の間に屋外で過ごしたら、そこには何千倍もの赤外線があるからね。

└

確かに、これらの研究結果は、より大規模な別の研究で独立して再現できれば、かなり重要なものだね。

LEDへの移行は主に排出目標に関連しているみたいだね。イギリスでは白熱電球を買うのがすごく難しいし、コストの問題を受け入れている人でもそうだよ。しかも、安いLEDの多くは電流の周波数（つまり240Hzや120Hz）でちらつくことがある。これってすごくイライラするし、LEDの瞬時の反応と、実際に熱を持ったフィラメントを通る交流の平均効果に関係してるんだよね。青色や白色LED技術の発展について読むのは面白いよ。

└

もし家庭用のLED照明のちらつきを見えることができたら（今は見えないけど）、ちらつかないと思われる低電圧DC LED照明を設置したくなるだろうな。

└

LEDへの移行は主に排出目標に関連しているみたいだね 本当なの？家にはLEDがあるけど、運用コストがすごく安いし、電球を交換することもめったにないからね。安いLEDはちらつくこともある（50Hzや60Hzで）。でも、それは結構簡単に解決できるよ。2014年頃に買った安い電球以来、ちらつきを気にしたことはないと思う。

└

EUでは、エネルギー効率や排出量のためにこれが実施されたんだ。白熱電球は徐々に通常の販売から禁止されて、最もエネルギーを消費する（拡散型100W）から始まって、最終的には低ワット数や特別用途の電球だけが残るようになった。特別用途の電球は、機械工場や歴史的建物など、切り替えが意味をなさない場所で使われるものが多いよ。LEDは必須ではないけど、最も魅力的な選択肢だね。これがブレグジット前に起こったから、UKも同じルールが適用されてるはず。ほとんどの場合、これは非常に前向きなステップだった。LED電球の価格は、「プレミアム」なエネルギー効率の選択肢からデフォルトの選択肢に変わったときに急落したんだ。でも、マーケットにはクソみたいな製品も多いし、白熱電球用に設計された形状にLEDを詰め込むのは、電気的および熱的な設計を難しくするよ。実際に頑張ってるブランドでもね。

└

LEDへの移行は、主に排出目標に関連する理由からみたいだね。イギリスでは白熱電球を買うのがすごく難しい。コストの問題を受け入れている人でもそうだし。新しい在庫を買わないと手に入らないのかな？アメリカでは禁止されてて、製造もゼロだし。EUにいた人が、従来の白熱電球と全く同じだけど「熱源」として売ることで規制を回避しようとしたって話もあったけど、結局はダメだったみたい。

└

フリッカーは、これらのLEDライトの電源のコスト削減の結果だけなんだ。定電流スイッチング電源を使えば問題は完全に解決できるけど、フィルタ回路がコストを上げるんだよね。

└

供給は国によって通常50Hzか60Hzじゃないの？

家のLED照明には、なんか微妙に不満があって、明るいけど照らされてない感じがするんだ。簡単に言うと、白熱灯に近いバリエーションを探したい場合、パッケージには何を見ればいいの？それとも、そんなのは存在しないの？

└

それはSSI、スペクトル類似指数って呼ばれるものだよ。SSIは色温度に指定されていて、例えば3200や5600ね。100はタングステンや太陽光と同じ。85以上の値が良いよ。

└

Ra値は（よく）パッケージに書いてあるから、95以上を選ぶといいよ。ちょっと見つけるのが難しいけど、違いは本当にあるから。90未満は買わない方がいい。

└

何が手に入るかは形状によるけど、今は2700kの90+CRIの選択肢を提供しているメーカーもいくつかあるよ。

└

「暖かい」光のLEDを買ってるんだけど、見た感じは白熱灯に近いと思う。普通のLED電球は明るい白で、ちょっと青みがかってるし、「明るいけど照らしてない」って表現がぴったりだね。最近の車のヘッドライトも同じ問題がある気がする。人間の目は青い光の部分にうまく焦点を合わせられないんだよね。

└

スペクトルとちらつきテストで良い評価を受けてる電球、フィリップスのウルトラディフィニションがいいと思うよ。https://www.thesmarthomehookup.com/25-soft-white-led-light-b... 箱に書いてあることはあまり意味がないから、たくさんの電球が高いCRIを主張してるけど、実際にはひどいスペクトルのものも多い。だから、実際の第三者のテスト結果を参考にするしかないんだ。

人間の場合、3分間の670nmの露出が色覚を3時間改善し、ほぼ1週間持続する それは素晴らしいことのように思えるけど、ちょっと信じられないね？

└

これって、外に出ない人には関係ない話なのかな？この記事はなんか「長波長を推奨」してる感じだけど、太陽光はこの論文によると有害なUV周波数にもさらされるよね。

夜に乗るMTBライダーの間では知られてたことだけど、典型的なXM-L T6の中国製ヘッドライトは、速く動くと森の中では使えなかった。良いダイオード（例えば日亜の219B）は使えたけどね。XM-Lは高価な「ブランド名」のライトでも長年支配的だった（AliExpressのヘッドライトが20ドルで買えたり、「イタリア製」のランプが250ドルだったりしても、結果は同じだった）。もう何年もこのシーンにはいないけど、いた頃はカスタムライトエンジン（基本的にDC-DC電流制限回路とLEDを使った丸いPCB）で3x219Bを使った自作ランプを作ったりしてた。懐かしいな。

安いLEDライトの低品質ドライバーは犬に悪影響があるっていう理論があるんだ。低品質のドライバーを使ったLEDは、50/60Hzで高振幅のフリッカーが出ることが多いんだけど、これは人間にとってはフリッカー融合率だから通常は気づかない。でも犬はフリッカー融合率がかなり高いから、フリッカーを感じ取る可能性がある。特にてんかんのある犬がいるなら、考慮する価値があるかもね。（もちろん白熱電球も50/60Hzでフリッカーするけど、フィラメントの熱慣性があるから振幅は低い。）

└

敏感な人だと、1kHz以上でも本当にイライラするようなフリッカーが出ることがあるよ：https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1477153512436367 電源が完璧じゃないと、結構ひどくフリッカーするし、例えば別回路に decent なトレーニング rig があるとかなり影響が出る。白熱電球は基本的に小さな光インダクタみたいなもので、光度曲線はLEDドライバーチップが出すものとは違って正弦波になると思う。

└

（少なくとも通常は）。いや、違うよ。多くの人がストロボ効果を感じてる。ライトに集中すると頭痛がするよ。

└

てか、てんかんのことは置いといて、「犬に悪い」ってどういう意味？ちょっと余談だけど、パートナーと俺は安いLEDの違いを「感じる」んだ。具体的に何かを指摘できるわけじゃないけど、ヒューライティングにしたらかなり良くなった。うちは犬が何匹もいるから、すごく気になる。よく一緒にいた犬は重度のてんかんで、強い薬が必要だったけど、結局2歳で早くに亡くなっちゃった。うちにいるときは元の家より発作が少なかったけど、もちろん照明とは関係ないかもしれない。でも、君の考えは面白いね。

└

LEDドライバーはなんで普通の連続DCを使わないの？PWMなしでさ。

└

俺は、人間にも悪いんじゃないかって思ってる。コンピュータの画面も同じだと思う。ちらつきや「不自然な」色のスペクトルが人の頭に影響を与えてる気がする（経験則的な主観だけど）。もしかしたら、脳が余計な処理をして、他のシステムに影響が出てるのかも。

└

新しい蛍光体コーティングの「フィラメント」LEDも、この「慣性」を持ってるのがいいね。しかも、直列接続されたLEDだけだから、他の電子機器が壊れる心配もないし。

└

悪いLEDは電源周波数の2倍でちらつくから、120Hzでほとんどの人には非常に感じやすい。でも、すべてのLEDライトがちらつくわけじゃないことも注意してね。

この論文の著者の一人が、Hubermanとこのトピックについて結構長いポッドキャストをやってたよ：https://www.hubermanlab.com/episode/red-light-to-improve-met... ショーノートには他の論文へのリンクもたくさんある。これが良い科学かどうかは分からないけど、ただの一回限りの論文じゃないみたい。

└

ほんと、グリフトが何でも主張しちゃって残念だよね。昔はハーバーマンも真面目な人だったのに、今じゃジョー・ローガンみたいになっちゃって、チェックのためにいろんなクソをプラットフォームに乗せてるだけだもん。まあ、他の情報源も挙げてくれてるから、その点は感謝。

└

これはゴミ科学だね。 https://news.ycombinator.com/item?id=46764382

面白いことに、こういう話が出てくる場所がいくつかあるよね。作物の栄養レベルに関する研究では、1エーカーあたりの収量が増えると栄養レベルが減少することがわかってるし、サプリメントやビタミンに関する研究では、見た目には無関係な物質同士の相乗効果があることが示されてる。生態系から種を追加したり取り除いたりすることで驚くべき効果が見られることもあるし。科学の「還元的」な方法、つまり「問題の変数を減らして効果を特定する」っていうアプローチは、生物システムを扱うにはあまり適してないんじゃないかって疑わしくなるよね。バイオインフォマティクスでも同じことが見られる。多くの生物のゲノムを解読して、たくさんのことを学んだけど、そのアプローチの限界も強く感じてる。生物は「コード」だけで定義されるわけじゃなくて、その環境や、さまざまな化学物質の存在、分布、濃度なども関係してる。これから「生物学的」な世紀に向かう中で、相乗効果を早い段階で見つけるためにアプローチを見直さなきゃいけないと思う。全てを構成要素に分解して、いろんな組み合わせで実験するのではなくてね。そうするのは難しいのは分かるけど、問題に対して「無関係」と捨てたものが実は関連してることが多いってことに気づいてる気がする。「目が知覚する可視波長にないもの」っていうのも、実際には関連があることが多いし、広いフルスペクトラムの光は物体の空間的知覚を超えた影響を持ってる。

└

売る前に振り子が大きく振れてるのかもね。間違いから学んで、最適な結果をもたらす周波数を見つけられれば、同時に白熱電球の1/4のエネルギーで済むかもしれない。あるいは、最適な結果を得るための最小限の種の組み合わせを見つけることができるかも、「全部」って答えじゃなくて。

└

ホリスティックなアプローチが次の科学的な大きな流れになるかもね。最初のポイントはそれだったよね？ 物事がどう動くかを学んで、それを基にしていく。原子レベルまで理解できてるから、もしかしたら超分子レベルに戻るべきかも。

└

複雑なシステムや生態系のリテラシーは大事だけど、この赤外線の話は残念ながらゴミ科学だよ。 https://news.ycombinator.com/item?id=46764382