Οι δρόμοι, οι δρόμοι και οι γύρω περιοχές φωτίζονται από οδικό φωτισμό για τη βελτίωση της ασφάλειας των πεζών και των αυτοκινητιστών. Οι λαμπτήρες εκκένωσης υψηλής πίεσης, πιο συχνά οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης (HPS) και οι λαμπτήρες αλογονιδίου μετάλλου, χρησιμοποιούνται σε παλαιά συστήματα φωτισμού οδών. Αυτές οι πηγές φωτός ήταν παλαιότερα γνωστές για την παροχή του περισσότερου φωτισμού ανά watt ισχύος που καταναλώθηκε. Καθίσταται ζωτικής σημασίας η διατήρηση των ορυκτών καυσίμων και η δημιουργία νέων, αιώνιων πηγών ενέργειας, καθώς οι φυσικοί πόροι και η ενέργεια θα εξαντληθούν τελικά. Ως αποτέλεσμα, άνθρωποι σε όλο τον κόσμο εργάζονται για τις δημόσιες δομές με αυτόν τον τρόπο. Η ενεργειακή απόδοση καθώς και μια σειρά από πρόσθετα πλεονεκτήματα, όπως η αυξημένη διάρκεια ζωής του προϊόντος, το μειωμένο κόστος συντήρησης και η λιγότερη περιβαλλοντική επίδραση, είναι αυτά που απαιτούνται για ενεργειακά αποδοτικό φωτισμό LED.
Η παραμελημένη προτίμηση
Λόγω της αφελούς επιθυμίας για την αντιληπτή αίσθηση του "πιο κρύου" ή "πιο λευκού", οι ψυχρές λευκές πηγές φωτός CCT (συσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος) χρησιμοποιούνται συχνά στον εξωτερικό φωτισμό. Οι άνθρωποι επιλέγουν φώτα με υψηλές θερμοκρασίες χρώματος που τους δίνουν μια αίσθηση δροσιάς, καθώς το κλίμα είναι ζεστό σε έθνη με χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. Μερικά άτομα έχουν συνηθίσει στην ψυχρή λευκότητα του φωτισμού ως αποτέλεσμα της δημοτικότητας των λαμπτήρων φθορισμού τις τελευταίες δεκαετίες. Έχουν την άποψη ότι η όραση βελτιώνεται από το "λευκό" φως. Πρέπει όμως τα άτομα να βασίζουν τις αποφάσεις τους στα συναισθήματα στην εποχή του φωτισμού LED; Ποτέ άλλη μια φορά! Η Αμερικανική Ιατρική Ένωση (AMA) δημοσίευσε μια επίσημη δήλωση πολιτικής σχετικά με τον φωτισμό του δρόμου στις 14 Ιουνίου 2016. Όσον αφορά τις αρνητικές επιπτώσεις των φώτων LED υψηλής έντασης, προκάλεσαν σοβαρή ανησυχία.
Πώς παράγεται το λευκό φως
Δεδομένου ότι το λευκό φως είναι ουσιαστικά ένα μείγμα φωτός δύο ή περισσότερων χρωμάτων (ή μηκών κύματος), και οι δίοδοι εκπομπής φωτός είναι σχεδόν μονόχρωμες πηγές φωτός που εκπέμπουν φως ενός μόνο χρώματος, η πιο δημοφιλής μέθοδος για τη δημιουργία λευκού φωτός από μια μονάδα LED στο Η στιγμή είναι να χρησιμοποιήσετε ένα μονόχρωμο LED (συνήθως ένα μπλε LED) και ένα στοιχείο μετατροπής μήκους κύματος (το οποίο είναι συνήθως ένας κίτρινος φώσφορος). Η ουσία από την οποία κατασκευάζεται ένα LED επηρεάζει συχνά το χρώμα που εκπέμπει. Μια συσκευασία που περιέχει ένα μπλε τσιπ LED κατασκευασμένο από νιτρίδιο γαλλίου (GaN) καλυμμένο με φωσφόρο, συνηθέστερα γρανάτης αλουμινίου υττρίου (YAG), το οποίο λειτουργεί ως στοιχείο μετατροπής μήκους κύματος (WCE) για να παράγει ένα λευκό χρώμα της απαιτούμενης θερμοκρασίας χρώματος. ως αντιπροσωπευτική αναπαράσταση λευκού LED. Το λευκό χρώμα φωτός μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας τη σύνθεση του κλάσματος πλήρωσης ή το ποσοστό βάρους. Για πολλές εφαρμογές φωτισμού, η δυνατότητα παραγωγής λευκού φωτός σε μεγάλο χώρο χρωματικότητας είναι χρήσιμη.
Κίνδυνος κόκκινου φωτός
Τα φώτα δρόμου LED υψηλής έντασης παράγουν σημαντική ποσότητα μπλε φωτός, το οποίο φαίνεται λευκό με γυμνό μάτι και προκαλεί δυσμενέστερη βραδινή λάμψη από τον συμβατικό φωτισμό, παρά τα πλεονεκτήματα της ενεργειακής οικονομίας. Η έκθεση στο μπλε φως, η οποία εμφανίζεται κυρίως μεταξύ των μηκών κύματος των 400 και 500 nm, μπορεί να είναι επικίνδυνη ή να οδηγήσει σε φωτοχημική βλάβη στον αμφιβληστροειδή. Λόγω των πρόσθετων μπλε και πράσινων εκπομπών από τα επικαλυμμένα με φωσφόρο LED, τα οποία διασκορπίζονται περισσότερο στο μάτι και έχουν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και τη λάμψη, υπάρχει περισσότερη φωτορύπανση.
Κατά τη μετάβαση σε φωτισμό LED που μετριάζει τις αρνητικές συνέπειες για την υγεία και το περιβάλλον, η νέα συμβουλή της AMA συνιστά να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στον κατάλληλο σχεδιασμό και τις τεχνικές πτυχές. Ιδιαίτερα εφιστούν την προσοχή στο γεγονός ότι ο πλούσιος σε μπλε φωτισμός LED μπορεί να βλάψει την όραση και την ασφάλεια, εγείροντας ανησυχίες και θέτοντας σε κίνδυνο το δρόμο. Για την εξοικονόμηση ενέργειας και χρημάτων μακροπρόθεσμα, τα λευκά φώτα δρόμου LED προωθούνται πλέον σε πόλεις και κωμοπόλεις σε όλο τον κόσμο. Όταν άλλαξαν από HPS σε LED για τον φωτισμό του δρόμου πρόσφατα, πολλά έθνη επέλεξαν CCT μεταξύ 4000K και 6500K. Το ανθρώπινο μάτι ερμηνεύει το μπλε φως, το οποίο είναι το 29 τοις εκατό του φάσματος του φωτισμού LED 4000K, ως φωτεινό λευκό χρώμα. Εκτός από την επίδραση στους οδηγούς, τα φώτα δρόμου LED πλούσια σε μπλε λειτουργούν σε μήκος κύματος που καταστέλλει τη μελατονίνη πιο σοβαρά τη νύχτα. Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό φωτισμό των δρόμων, οι λευκοί λαμπτήρες LED έχουν πέντε φορές μεγαλύτερη επίδραση στα μοτίβα του κιρκάδιου ύπνου.
βιολογική επίδραση
Τα φώτα LED υψηλής έντασης έχουν φάσμα με υψηλή κορυφή στο μήκος κύματος που καταστέλλει τη μελατονίνη πιο ισχυρά τη νύχτα. Η επίφυση, ένας μικροσκοπικός αδένας με μορφή κουκουνάριου που βρίσκεται κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου, εκκρίνει την ορμόνη μελατονίνη. Η επίφυση διατηρεί το εσωτερικό ρολόι ελέγχοντας τους βιολογικούς κύκλους απελευθερώνοντας μελατονίνη. Η μελατονίνη επηρεάζει μια ποικιλία ανθρώπινων φυσιολογικών διεργασιών. Αυτή η ορμόνη επηρεάζει το ανοσοποιητικό σύστημα, ενθαρρύνει τον ύπνο, επηρεάζει τη διάθεση, ενισχύει την ωρίμανση και την αναπαραγωγή και επηρεάζει τον ύπνο. Σύμφωνα με μελέτες, η παραγωγή και έκκριση μελατονίνης επηρεάζεται κυρίως από το φως. Η μελατονίνη είναι πιο ευαίσθητη στο φως κάτω από έγχρωμα φώτα με μικρά μήκη κύματος, ενώ είναι λιγότερο ευαίσθητη στο φως κάτω από έγχρωμα φώτα με μεγάλα μήκη κύματος. Με βάση την καταστολή της μελατονίνης, πιστεύεται ότι ο φωτισμός LED με επικάλυψη φωσφόρου είναι τουλάχιστον πέντε φορές πιο αποτελεσματικός από τον φωτισμό με νάτριο υψηλής πίεσης στον επηρεασμό της κιρκαδικής φυσιολογίας.
Ένα υψηλό CCT θα βελτιώσει την ορατότητα
Οι αισθητήρες χρώματος στο μάτι ανταποκρίνονται στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αντανακλάται από ένα αντικείμενο για να καθορίσουν το χρώμα που βλέπουν οι άνθρωποι. Το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο στο φως με μικρά μήκη κύματος ενώ παρακολουθεί υπό μεσοπικές συνθήκες. Επομένως, τα λευκά LED με επίστρωση φωσφόρου με μεγαλύτερη αναλογία μπλε φωτός θα έχουν καλύτερη φωτεινή αποτελεσματικότητα όταν τα βλέπουν μέσω μεσοπικού φακού από ό,τι όταν τα βλέπει κανείς με φωτοπικό φακό. Αυτό το χαρακτηριστικό έχει προηγουμένως αναφερθεί ως πλεονέκτημα των λευκών LED. Ωστόσο, η μειωμένη μετάδοση σε ομίχλη ή ομίχλη συνδέεται με μεγαλύτερο CCT. Το φως δεν μπορεί να μεταδοθεί πλήρως μέσω της ομίχλης ή της ομίχλης λόγω της σκέδασης Mie και Rayleigh. Επειδή τα φώτα του δρόμου χρησιμοποιούνται για να φωτίζουν το δρόμο σε συνθήκες ομίχλης ή ομίχλης, η ικανότητά τους να διεισδύουν στην ομίχλη είναι κρίσιμος παράγοντας. Το κίτρινο φως γενικά διαπερνά την ομίχλη πιο αποτελεσματικά από το λευκό φως. Τα περισσότερα λευκά LED έχουν περιορισμένη ικανότητα διείσδυσης στην ομίχλη. Λόγω της διασποράς των μοριακών (Rayleigh) και των αερολυμάτων (Mie), η περιορισμένη ικανότητα διείσδυσης ομίχλης οδηγεί επίσης σε αυξημένη ρύπανση αστικών ουρανού από λευκά LED. Εκτός από τη μείωση του φωτός του εδάφους και τη δυσκολία στην ορατότητα αντικειμένων στο έδαφος (πράγμα που καθιστά τον δρόμο ακόμα λιγότερο ασφαλή), αυτή η διασπορά έχει επίσης αρνητικό αντίκτυπο στις αστρονομικές μελέτες και στη συνολική ελκυστικότητα του νυχτερινού ουρανού.
Μια σημαντική πτυχή που συμβάλλει στα νυχτερινά τροχαία ατυχήματα είναι η αναποτελεσματική προσαρμογή στο σκοτάδι. Ο φωτισμός χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος χρησιμοποιείται συχνά ως φωτισμός σε μια προσπάθεια να επιταχυνθεί η διαδικασία εγκλιματισμού στο σκοτάδι και να αυξηθεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα της οδήγησης. Η μεγαλύτερη περίοδος προσαρμογής στο σκοτάδι και η σχετικά υψηλή αναλογία στοιχείων μπλε φωτός φαίνονται στον φωτισμό LED με ένα ψυχρό λευκό CCT ή το φως της ημέρας. Από την άλλη πλευρά, τα θερμά λευκά LED έχουν γρήγορη διάρκεια προσαρμογής στο σκοτάδι λόγω του χαμηλού CCT τους και της μεγάλης αναλογίας εξαρτημάτων μεγάλου μήκους κύματος. Ο φωτισμός του δρόμου θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη σκοτεινή προσαρμογή κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και ο φωτισμός της σήραγγας είναι πολύ σημαντικός.
Κατάλληλος φωτισμός
Για εξωτερικές εγκαταστάσεις όπως δρόμοι, η AMA συνιστά τη χρήση φώτων με θερμοκρασία χρώματος 3000K ή χαμηλότερη. Αν και το φως είναι κάπως πιο ζεστό σε τόνο και έχει περίπου το 21 τοις εκατό της εκπομπής του στην περιοχή που εμφανίζεται με μπλε χρώμα στα 3000K, το ανθρώπινο μάτι εξακολουθεί να το βλέπει ως "λευκό". Ακόμα κι αν η έξοδος εξακολουθεί να είναι σχετικά μπλε για μια νυχτερινή ρύθμιση, είναι ωστόσο μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τον φωτισμό 4000K, καθώς μειώνει την ταλαιπωρία και τη λάμψη για τα άτομα με ειδικές ανάγκες. Λόγω των διαφόρων επικαλύψεων, ο φωτισμός 3000K είναι μόλις 3 τοις εκατό λιγότερο ενεργειακά αποδοτικός από τον φωτισμό 4000K, αλλά είναι επίσης πολύ πιο ευχάριστος αισθητικά για τον άνθρωπο και έχει μικρότερη επίδραση στα ζώα. Επιπλέον, όλος ο φωτισμός LED θα πρέπει να είναι κατάλληλα μονωμένος για τη μείωση της αντανάκλασης και των αρνητικών επιπτώσεων στους ανθρώπους και το περιβάλλον, και θα πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για να χρησιμοποιηθεί η ικανότητα του φωτισμού LED να μειωθεί για περιόδους εκτός αιχμής.
Το ανθρώπινο μάτι έχει λογική προσαρμογή στο σκοτάδι και ικανότητα διάκρισης χρώματος υπό φωτισμό LED περίπου 3000K CCT. Το φως LED σε αυτό το CCT έχει επίσης σχετικά υψηλή φωτεινή απόδοση και λιγότερο αρνητικό αντίκτυπο στη σωματική και ψυχική μας ευεξία. Αν και υπάρχουν ανταλλάγματα στον σχεδιασμό του φωτισμού, είναι σαφές ότι ο φωτισμός LED υψηλής CCT δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για φωτισμό δρόμου. Φωτεινότητα, δείκτης απόδοσης χρωμάτων (CRI), CCT, έλεγχος αντανάκλασης, τρεμόπαιγμα, μεσοπική όραση, προσαρμογή στο σκοτάδι, κίνδυνος μπλε φωτός, αντίληψη χρώματος, διείσδυση ομίχλης και ρύπανση ουρανού είναι όλοι σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την αξιολόγηση οποιουδήποτε έργου .
