Фотохромні окуляри. Що це і навіщо вони потрібні?

Сонцезахисні окуляри допомагають захистити очі від шкідливого впливу ультрафіолетового випромінювання у сонячну погоду. Але вони не підходять для тих, хто хоче, щоб лінзи реагували на мінливий рівень освітлення. Для таких людей створено спеціальні фотохромні окуляри.
Фотохромними називають ті лінзи, які змінюють свій ступінь затемнення залежно від рівня ультрафіолету. Чим вище індекс ультрафіолету, тим темнішою стає лінза, і навпаки, коли освітлення слабшає, лінза стає прозорішою. У спортивному середовищі здатність лінзи самостійно змінювати затемнення дуже затребувана.
Велосипедисти практично не знімають окуляри, оскільки вони потребують постійного захисту очей від пилу та вітру, мошок та інших відволікаючих факторів. Крім того, райдер необхідно чітко бачити дорожнє покриття. Фотохромна лінза дозволяє не брати змінну пару окулярів або лінз під час тривалих заїздів.

Технології фотохрому. Плівка та інтегрована техніка. Ресурс.

Технологія виробництва.
Для фотохромних лінз використовуються молекули з фотохромной структурою. Існує два способи створення такої лінзи: із органічного (пластикового) або неорганічного матеріалу (мінерального скла).
При виробництві лінзи з мінеральної сировини фотохромні молекули розподіляються у склі, коли вони перебувають у рідкому стані. Така технологія називається інтегруванням. При виготовленні пластикової лінзи фотохром може наноситися на поверхню або просочувати лінзу. Обидва способи виготовлення мають свої переваги та недоліки.
Під впливом ультрафіолету фотохромні молекули змінюють свою структуру та починають поглинати світло, а не пропускати його через себе. Завдяки чому речовина стає темнішою. Як тільки ультрафіолетове випромінювання зникає, структура молекул повертається у вихідний прозорий стан. Внаслідок такої оборотної хімічної реакції лінза стає темнішою на яскравому сонці і прояснюється при нестачі сонячного світла.
Ресурс.
На жаль, лінзи не зберігають свої властивості вічно. З роками хімічна реакція у них сповільнюється і поступово зникає зовсім. Чим частіше відбувається цикл «затемнення-освітлення», тим швидше зникають фотохромні властивості. В окулярах Lynx фотохромні лінзи виготовляються за допомогою нанесення плівки на поверхню. Така технологія коштує значно дешевше, але при цьому ресурс їхньої роботи теж обмежений - вони втрачають свої функції за 3-4 роки активного використання. На противагу їм, окуляри бренду Julbo оснащуються лінзами із технологією інтегрованого фотохрому. Ціна таких очок у кілька разів вища, але при цьому вони мають необмежений ресурс.

Які бувають категорії затемнення?

Здатність змінювати ступінь затемнення називається світлопропускання окулярів. Чим менший відсоток видимого світла, яке пропускає лінза, тим вона темніша. У міжнародній системі цей параметр називається Visible Light Transmission (VLT). Рівень VLT вказується у відсотках – що вище його значення, то прозоріше лінза. Залежно від ступеня затемнення фільтра, йому надається індекс від S0 до S4.
Категорії затемнення:
- S0 - майже повністю прозорі лінзи (пропускають від 80 до 100% світла). Їх комфортно носити в приміщенні, при неяскравому штучному світлі, вночі та в глибоких сутінках.
- S1 - напівпрозорі лінзи для похмурої погоди, туману, снігопаду і сутінків, що насуваються.
- S2 - лінзи для мінливої ​​хмарності або зимового сонця.
- S3 - темні лінзи, розраховані на яскраве сонячне світло.
- S4 - це лінзи з максимально можливим затемненням. Вони пропускають всього 3-8% видимого світла та розраховані на роботу у високогір'ї. 
Зазвичай фотохромні фільтри для спортивної оптики перекривають від двох до трьох категорій VLT, наприклад S2-S3 або S1-S3. Значно рідше трапляються лінзи S2-S4.

Від чого залежить міра затемнення? Індекс ультрафіолету. Пора року. Висота над рівнем моря.

Не слід забувати, що фотохромні лінзи активуються ультрафіолетовим випромінюванням. У зв'язку з цим є деякі особливості роботи фотохрому, пов'язані з індексом УФ.
Глобальний сонячний УФ-Індекс (УФІ, UV-index, UVI) – це проста міра вимірювання ультрафіолетової радіації, що досягає поверхні Землі. Він призначений для попередження людей про необхідність захисту заходів, коли вони знаходяться під відкритим сонцем. На інтенсивність УФ-випромінювання впливають такі чинники як висота сонця, хмарний покрив, положення щодо екватора, висота над рівнем моря, озон та відбиття від земної поверхні.
Зупинимося докладніше на значних чинниках:

• Висота сонця над горизонтом. Чим вище Сонце над горизонтом, тим сильніше випромінювання, відповідно, рівень УФ коливається від дня до ночі і від зими до літа. Найвищі рівні досягаються близько полудня у літні місяці між 11 та 15 годинами дня.
• Ультрафіолету може бути недостатньо навіть за наявності яскравого світла. Наприклад, в автомобільному лобовому склі сьогодні використовують ультрафіолетові фільтри, через це фотохромні лінзи майже не працюють усередині машин. Виняток становлять лінзи, які реагують не лише на ультрафіолет, а й на видиме світло. Вони працюють не тільки в машині, а й трохи затемняються при яскравому штучному освітленні.
• Висота над рівнем моря та широта місцевості. Інтенсивність випромінювання УФ зростає одночасно з висотою над рівнем моря, а також щодо вашого становища до екватора. На великих висотах атмосфера тонша і поглинає менше УФ-радіації, що надходить від Сонця. Кожні 1000 метрів УФ-рівень збільшується приблизно на 10%. Тому високо у горах фотохромні лінзи будуть максимально темними. Аналогічна ситуація і з широтою місцевості в якій ви знаходитесь – чим ближче до екватора, тим вищий індекс УФ.

Індекс УФ в Україні.

Наприклад наведемо висоту над рівнем моря деяких великих міст України. Мешканці Києва знаходяться на висоті 172 м над рівнем моря, Львова – 296 м, Харкова – 152 м, Запоріжжі – 70 м, Одеса – 50 м. Відповідно будь-які фотохромні окуляри у Львові та Запоріжжі не будуть затемнені однаково. У Запоріжжі фотохроми не зможуть працювати на 100%, адже на нашій висоті випромінювання не сягає пікової 3-ї категорії. А ось на вершині Говерли лінзи будуть помітно темнішими. Підбивши підсумок, можна сказати, що максимальної роботи фотохрому можна досягти ближче до екватора або на висоті понад 3000 м.
Лінзи Reactiv від Julbo вважаються найтехнологічнішими у світі на сьогоднішній день. Цей вид лінзи має найвищу чутливість, тому що реагують не лише на ультрафіолет, а й на видиме світло. За однакових умов окуляри Julbo будуть трохи темнішими порівняно з моделями фірми Lynx.

Швидкість затемнення

Фотохромні лінзи виглядають як ідеальна технологія, яка має застосовуватись у всій сучасній оптиці. Але їхня робота має кілька особливостей, через що звичайні лінзи з фіксованим ступенем затемнення досі не втрачають своєї популярності.
Затемнення лінз відбувається поступово. Першим фотохромним фільтрам потрібно від 1,5 хвилини для повного затемнення. Сьогодні лінзам високого класу достатньо 20-30 секунд, щоб змінити кілька категорій (наприклад, від S0 до S2). Лінзам з довгим діапазоном потрібно трохи більше часу. Так до S2 вони темніють за ті ж 20-30 секунд, а далі процес затемнення триває ще близько 5 хвилин, але для користувача це майже непомітно.

Повернення у вихідний стан

На повернення вихідний стан фільтру потрібно ще більше часу. Зазвичай хороша фотохромна лінза помітно світлішає за 1,5 хвилини. А щоб стати достатньо прозорою для носіння в приміщенні або в сутінках, їй потрібно 3-5 хвилин. При цьому повне повернення у вихідний стан займе 8-10 хвилин, але цей перехід майже непомітний для користувачів.
Такі затримки реакції фотохромних лінз не є великою проблемою. Найчастіше сонце сідає негаразд швидко, та й погода зазвичай змінюється дуже стрімко. Тому перехід від темного до прозорого стану та назад більшістю користувачів відчувається плавно та своєчасно.
Однак трапляються випадки, коли затемнені зони постійно чергуються з відкритим простором — наприклад, при спуску лісовим трейлом вниз на гірському велосипеді. У таких випадках не варто одягати фотохромну маску або окуляри. Лінза не зможе так швидко реагувати, і ви можете опинитися в умовах поганої видимості.
Також швидкість хімічної реакції у фотохромних лінзах залежить від температури повітря. Що температура навколишнього середовища, то швидше фільтр переходить із темного стану повністю прозоре. І навпаки, що холодніше, то цей процес відбувається повільніше. При температурах -10 ... -15 ° C замість 5-10 хвилин процес може розтягнутися на 15-20, а часом і більше. Залежність фотохрому від температури навколишнього середовища цим не вичерпується – при температурах вище +30°C вони темніють лише на 90-95%.
Проте виробники фотохромної оптики не залишили цієї проблеми і продовжують шукати способи покращити реакцію. На сьогоднішній день існують лінзи, що відрізняються низькою чутливістю до температури повітря. Наприклад, окуляри Julbo з фільтрами Reactiv добре працюють і в спеку, і на холоді.
Виробники фотохромних лінз в курсі перерахованих проблем та постійно вдосконалюють свою продукцію. З кожним новим поколінням час реакції фотохромних фільтрів на світло скорочується, вони стають все менш чутливими до температури навколишнього середовища і розумніше реагують на розсіяний ультрафіолет.