Προτίμηση άγνοιας με θερμοκρασία χρώματος
Υπάρχει μια ευρεία εφαρμογή του εξωτερικού φωτισμού που ενσωματώνει ψυχρές λευκές πηγές φωτός CCT (συσχετισμένες θερμοκρασίες χρώματος) λόγω της αδαούς προτίμησης στην αίσθηση του "πιο δροσερό" ή "πιο λευκό". Σε χώρες με χαμηλά γεωγραφικά πλάτη το κλίμα είναι ζεστό και οι άνθρωποι προτιμούν φώτα με υψηλές θερμοκρασίες χρώματος που τους δίνουν μια δροσερή αίσθηση. Η κυριαρχία των λαμπτήρων φθορισμού τις τελευταίες δεκαετίες έχει συνηθίσει ορισμένους ανθρώπους στη δροσερή λευκότητα του φωτισμού. Πιστεύουν ότι πιο «λευκό» το φως «καθαρότερο» είναι η ορατότητα. Ωστόσο, στον τομέα του φωτισμού LED θα πρέπει οι άνθρωποι να κάνουν τις επιλογές τους με βάση το πώς αισθάνονται; Ποτέ ξανά! Στις 14 Ιουνίου 2016, ο Αμερικανικός Ιατρικός Σύλλογος (AMA) δημοσίευσε μια επίσημη δήλωση πολιτικής σχετικά με το φως του δρόμου led. Εξέφρασαν σοβαρές ανησυχίες για τις επιζήμιες επιπτώσεις του φωτισμού LED υψηλής έντασης.
Πώς παράγεται το λευκό φως
Καθώς οι δίοδοι εκπομπής φωτός είναι σχεδόν μονόχρωμες πηγές φωτός που εκπέμπουν φως που έχει ένα μόνο χρώμα ενώ το λευκό είναι ουσιαστικά ένα μείγμα φωτός δύο ή περισσότερων χρωμάτων (ή μηκών κύματος), αυτή τη στιγμή η πιο προτιμώμενη διαδρομή για τη δημιουργία λευκού φωτός από LED Η μονάδα χρησιμοποιείται χρησιμοποιώντας ένα μονόχρωμο LED (κυρίως ένα μπλε LED) και ένα στοιχείο μετατροπής μήκους κύματος (το οποίο είναι συνήθως ένας κίτρινος φώσφορος). Το χρώμα που εκπέμπεται από ένα LED καθορίζεται τυπικά από το υλικό από το οποίο σχηματίζεται. Μια αντιπροσωπευτική απεικόνιση ενός λευκού LED αποτελείται από μια συσκευασία ενός τσιπ μπλε LED, κατασκευασμένο από νιτρίδιο γαλλίου (GaN), επικαλυμμένο με φώσφορο, κυρίως γρανάτη αλουμινίου υττρίου (YAG) που λειτουργεί ως στοιχείο μετατροπής μήκους κύματος (WCE) για να δημιουργήσει λευκό χρώμα της επιθυμητής θερμοκρασίας χρώματος. Αλλάζοντας τη σύνθεση του κλάσματος πλήρωσης ή το ποσοστό βάρους, το λευκό χρώμα φωτός μπορεί να συντονιστεί. Τα χαρακτηριστικά για τη δημιουργία λευκού φωτός σε έναν μεγάλο χώρο χρωματικότητας είναι πλεονεκτήματα για διαφορετικές εφαρμογές φωτισμού.
Κίνδυνος μπλε φωτός
Παρά τα πλεονεκτήματα ενεργειακής απόδοσης, ο φωτισμός LED υψηλής έντασης εκπέμπει μια σημαντική ποσότητα μπλε φωτός που φαίνεται λευκό με γυμνό μάτι και παράγει πιο ανεπιθύμητη νυχτερινή λάμψη από τον συμβατικό φωτισμό. Το μπλε φως ενέχει πιθανό κίνδυνο ή τραυματισμό του αμφιβληστροειδούς που προκαλείται από φωτοχημικά ως συνέπεια της έκθεσης σε ακτινοβολία σε μήκη κύματος κυρίως μεταξύ 400 nm και 500 nm. Οι υπερβολικές μπλε και πράσινες εκπομπές από τα επικαλυμμένα με φωσφόρο LED οδηγούν σε αυξημένη φωτορύπανση, επειδή αυτά τα μήκη κύματος διασκορπίζονται περισσότερο μέσα στο μάτι και καταλήγουν με επιζήμια περιβαλλοντικά αποτελέσματα και λάμψη.
Η νέα οδηγία AMA απαιτεί τη δέουσα προσοχή στη βέλτιστη σχεδίαση και τα χαρακτηριστικά μηχανικής κατά τη μετάβαση σε φωτισμό LED που μετριάζει τις επιβλαβείς επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον. Επισημαίνουν συγκεκριμένα ότι ο πλούσιος σε μπλε φωτισμός LED μπορεί να μειώσει την οπτική οξύτητα και την ασφάλεια, οδηγώντας σε ανησυχίες και δημιουργώντας κίνδυνο στο δρόμο. Τα λευκά φώτα δρόμου LED προωθούνται επί του παρόντος σε πόλεις και κωμοπόλεις σε όλο τον κόσμο στο όνομα της ενεργειακής απόδοσης και της μακροπρόθεσμης εξοικονόμησης κόστους. Το CCT μεταξύ 4000K και 6500K ήταν η επιλογή για πολλές χώρες που έχουν πρόσφατα μετασκευάσει τον οδικό φωτισμό τους από HPS σε LED. Ωστόσο, το 29 τοις εκατό του φάσματος του φωτισμού LED 4000K εκπέμπεται ως μπλε φως, το οποίο το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται ως ένα τραχύ λευκό χρώμα. Εκτός από τον αντίκτυπό τους στους οδηγούς, τα φώτα δρόμου LED πλούσια σε μπλε λειτουργούν σε μήκος κύματος που καταστέλλει περισσότερο αρνητικά τη μελατονίνη κατά τη διάρκεια της νύχτας. Οι λευκές λάμπες LED έχουν 5 φορές μεγαλύτερη επίδραση στους κιρκάδιους ρυθμούς ύπνου από τις συμβατικές λάμπες δρόμου.
Φυσιολογική Επίπτωση
Τα φώτα LED υψηλής έντασης έχουν φάσμα που συνοδεύεται από μια ισχυρή ακίδα στο μήκος κύματος που καταστέλλει πιο αποτελεσματικά τη μελατονίνη τη νύχτα. Η μελατονίνη είναι μια ορμόνη που εκκρίνεται από την επίφυση, έναν μικρό αδένα σε σχήμα κουκουνιού που βρίσκεται κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου. Μέσω της απελευθέρωσης μελατονίνης, η επίφυση διατηρεί το εσωτερικό ρολόι ρυθμίζοντας τους φυσικούς ρυθμούς της λειτουργίας του σώματος. Η μελατονίνη έχει πολλές επιρροές στις φυσιολογικές λειτουργίες του ανθρώπου. Αυτή η ορμόνη προάγει τον ύπνο, επηρεάζει τα συναισθήματα, διεγείρει την ωριμότητα και την αναπαραγωγή και έχει αντίκτυπο στις λειτουργίες του ανοσοποιητικού. Έρευνες έχουν ανακαλύψει ότι η παραγωγή και η έκκριση της μελατονίνης επηρεάζεται κυρίως από το φως - η μελατονίνη έχει υψηλότερη ευαισθησία στο φως κάτω από τα έγχρωμα φώτα με μικρά μήκη κύματος. Από την άλλη πλευρά, η μελατονίνη έχει χαμηλότερη ευαισθησία στο φως κάτω από τα έγχρωμα φώτα με μεγάλα μήκη κύματος. Υπολογίζεται ότι ένας λαμπτήρας LED με επικάλυψη φωσφόρου είναι τουλάχιστον 5 φορές πιο ισχυρός στον επηρεασμό της κιρκαδικής φυσιολογίας από ένα φως νατρίου υψηλής πίεσης που βασίζεται στην καταστολή της μελατονίνης.
Υψηλό CCT ≠ Καλύτερη ορατότητα
Η ανθρώπινη αντίληψη του χρώματος ενός αντικειμένου προέρχεται από χρωματικούς αισθητήρες στο μάτι που ανταποκρίνονται στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ανακλάται από το αντικείμενο. Κάτω από τη μεσοπική όραση, το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο στο φως μικρού μήκους κύματος. Ως εκ τούτου, τα λευκά LED με επικάλυψη φωσφόρου που έχουν υψηλότερο συστατικό μπλε φωτός θα έχουν υψηλότερη φωτεινή αποτελεσματικότητα στη μεσοπική όραση από ό,τι στη φωτοπική όραση. Αυτό το χαρακτηριστικό έχει περιγραφεί στο παρελθόν ως πλεονέκτημα των λευκών LED. Ωστόσο, υψηλότερο CCT σχετίζεται με χαμηλότερη μετάδοση σε ομίχλη ή ομίχλη. Δεδομένου ότι υπάρχει σκέδαση Rayleigh και σκέδαση Mie, το φως αποτυγχάνει να μεταδοθεί πλήρως μέσω της ομίχλης ή της ομίχλης. Η ικανότητα διείσδυσης της ομίχλης είναι απαραίτητη για τον λόγο ότι τα φώτα του δρόμου χρησιμοποιούνται για να φωτίζουν το δρόμο κάτω από ομίχλη ή μουντό καιρό. Γενικά το κίτρινο φως έχει καλύτερες δυνατότητες διείσδυσης στην ομίχλη από το λευκό φως. Η ικανότητα διείσδυσης ομίχλης των περισσότερων λευκών LED είναι κακή. Η χαμηλή ικανότητα διείσδυσης της ομίχλης έχει επίσης ως αποτέλεσμα υψηλότερη ρύπανση αστικών ουρανού από λευκά LED λόγω της μοριακής (Rayleigh) και της διασποράς αερολύματος (Mie). Τέτοια σκέδαση όχι μόνο μειώνει το φωτισμό του εδάφους και καθιστά τα αντικείμενα του εδάφους δύσκολο να παρατηρηθούν (και έτσι καθιστά το οδόστρωμα ακόμα λιγότερο ασφαλές), η λάμψη του ουρανού από τη διασπορά έχει επίσης μια ανεπιθύμητη επίδραση στην αστρονομική έρευνα και επηρεάζει αρνητικά τη γενική αισθητική του ουρανού τη νύχτα.
Η αναποτελεσματική προσαρμογή στο σκοτάδι είναι ένας σημαντικός παράγοντας που προκαλεί τροχαία ατυχήματα κατά τη διάρκεια της νύχτας. Σε μια προσπάθεια να γίνει πιο γρήγορη η προσαρμογή στο σκοτάδι και να βελτιωθεί η οδηγική ασφάλεια και απόδοση του οδηγού, ο φωτισμός σε χαμηλή θερμοκρασία χρώματος χρησιμοποιείται συνήθως για φωτισμό. Ο φωτισμός LED με ψυχρό λευκό ή φως ημέρας CCT έχει σχετικά υψηλή ποσότητα στοιχείων μπλε φωτός και τον μεγαλύτερο χρόνο προσαρμογής στο σκοτάδι. Αντίθετα, τα θερμά λευκά LED έχουν σχετικά χαμηλό CCT και μεγάλη ποσότητα εξαρτημάτων μεγάλου μήκους κύματος και επομένως έχουν σύντομους χρόνους προσαρμογής στο σκοτάδι. Η προσαρμογή στο σκοτάδι θα πρέπει να είναι μια σημαντική σχεδιαστική σκέψη για τον φωτισμό των δρόμων και είναι κρίσιμης σημασίας για το φωτισμό της σήραγγας.
Υγιής Φωτισμός
Η AMA ενθαρρύνει τη χρήση φωτισμού 3000K ή χαμηλότερου για εξωτερικές εγκαταστάσεις, όπως οδοστρώματα. Στους 3000Κ, το ανθρώπινο μάτι εξακολουθεί να αντιλαμβάνεται το φως ως «λευκό», ωστόσο είναι μετρίως πιο ζεστό σε τόνο και έχει περίπου το 21 τοις εκατό της εκπομπής του στο μπλε-φαίνον μέρος του φάσματος. Αυτή η εκπομπή παραμένει πολύ μπλε για το νυχτερινό περιβάλλον, αλλά είναι μια ουσιαστική βελτίωση σε σχέση με τον φωτισμό 4000K λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι μειώνει την ταλαιπωρία και τη λάμψη αναπηρίας. Αποδίδεται σε διαφορετικές επιστρώσεις, η ενεργειακή απόδοση του φωτισμού 3000K είναι μόνο 3 τοις εκατό μικρότερη από 4000K, ωστόσο το φως είναι πολύ πιο ευχάριστο για τον άνθρωπο και έχει μειωμένο αντίκτυπο στην άγρια ζωή. Επιπλέον, όλος ο φωτισμός LED θα πρέπει να είναι κατάλληλα θωρακισμένος για να ελαχιστοποιηθεί η αντανάκλαση και οι επιβλαβείς ανθρώπινες και περιβαλλοντικές επιπτώσεις και θα πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για να αξιοποιηθεί η ικανότητα του φωτισμού LED να μειώνεται σε κύκλους εκτός αιχμής.
Κάτω από τον φωτισμό LED περίπου 3000K CCT, το ανθρώπινο μάτι έχει αξιοπρεπή χρόνο προσαρμογής στο σκοτάδι και ικανότητες διάκρισης χρώματος, το φως LED σε αυτό το CCT έχει επίσης σχετικά υψηλή φωτεινή αποτελεσματικότητα και λιγότερο αρνητική επίδραση στη σωματική και ψυχική μας ευεξία. Η απάντηση είναι προφανής ότι ο υψηλός φωτισμός LED CCT θα πρέπει να αποφεύγεται για το φωτισμό του δρόμου, αν και υπάρχουν αντισταθμίσεις στον σχεδιασμό φωτισμού, στον οποίο φωτεινότητα, δείκτης απόδοσης χρωμάτων (CRI), CCT, έλεγχος αντανάκλασης, τρεμόπαιγμα, μεσοπική όραση, σκοτεινή προσαρμογή, μπλε Ο κίνδυνος φωτός, η αντίληψη των χρωμάτων, η διείσδυση της ομίχλης και η ρύπανση του ουρανού αποτελούν αναπόσπαστα στοιχεία οποιασδήποτε αξιολόγησης έργου που καθορίζουν την καταλληλότητα ενός φωτός για φωτισμό δρόμου.
