Uvitende preferanse med fargetemperatur
Det er en utbredt anvendelse av utendørsbelysning som inneholder kule hvite CCT (korrelerte fargetemperaturer) lyskilder på grunn av den uvitende preferansen i den oppfattede følelsen av "kjøligere" eller "hvitere". I land med lave breddegrader er klimaet varmt og folk foretrekker lys med høye fargetemperaturer som gir dem en kjølig følelse. Dominansen av fluorescerende lamper de siste tiårene har gjort noen mennesker vant til den kjølige hvitheten i belysningen. De tror "hvitere" lyset "klarere" synligheten. Men innen LED-belysning bør folk fortsatt ta sine valg basert på hvordan de føler seg? Aldri mer! 14. juni 2016 ga American Medical Association (AMA) ut en offisiell policyerklæring om ledet gatelys. De uttrykte alvorlige bekymringer for de skadelige effektene av høyintensitets LED-belysning.
Hvordan genereres hvitt lys
Ettersom lysemitterende dioder er nesten monokromatiske lyskilder som avgir lys som har en enkelt farge, mens hvitt i hovedsak er en blanding av lys av to eller flere farger (eller bølgelengder), er for tiden den mest foretrukne ruten for å skape hvitt lys fra en LED-modul ved å bruke en enkelt farge LED (hovedsakelig en blå LED) og et bølgelengdekonverteringselement (som vanligvis er en gul fosfor). Fargen som avgis av en LED, bestemmes vanligvis av materialet den dannes fra. En representativ illustrasjon av en hvit LED består av en pakke med en blå LED-brikke, laget av galliumnitritt (GaN), belagt med en fosfor, spesielt Yttrium Aluminium Garnet (YAG) som fungerer som et bølgelengdekonverteringselement (WCE) for å generere en hvit farge på ønsket fargetemperatur. Ved å endre fyllbrøksammensetningen eller % -vekten kan den hvite lysfargen justeres. Egenskapene for å generere hvitt lys over et stort kromatisk rom er fordelaktig for forskjellige belysningsapplikasjoner.
Fare for blått lys
Til tross for energieffektivitetsfordelene avgir høyintensitets LED-belysning en betydelig mengde blått lys som ser hvitt ut for det blotte øye og produserer mer uønsket blending om natten enn konvensjonell belysning. Blått lys utgjør en potensiell fare eller en fotokjemisk indusert retinal skade som følge av strålingseksponering ved bølgelengder hovedsakelig mellom 400 nm og 500 nm. De overflødige blå og grønne utslippene fra fosforbelagte lysdioder resulterer i økt lysforurensning, fordi disse bølgelengdene sprer seg mer i øyet og ender opp med skadelige miljø- og gjenskinnseffekter.
Den nye AMA-veiledningen krever riktig oppmerksomhet på optimale design- og ingeniørfunksjoner når du bytter til LED-belysning som reduserer skadelige helse- og miljøeffekter. De påpeker spesifikt at den blårike LED-belysningen kan redusere synsskarphet og sikkerhet, noe som fører til bekymringer og skaper en veifare. Hvite LED-gatelys blir for tiden forfremmet til byer og tettsteder over hele verden i navnet energieffektivitet og langsiktige kostnadsbesparelser. CCT mellom 4000K og 6500K har vært valget for mange land som nylig har ettermontert gatebelysningen fra HPS til LED. Imidlertid avgis 29% av spekteret av 4000K LED-belysning som blått lys, som det menneskelige øyet oppfatter som en hard hvit farge. Bortsett fra dens innvirkning på drivere, blårike LED gatelys opererer på en bølgelengde som mest negativt undertrykker melatonin om natten. Hvite LED-lamper har 5 ganger mer innvirkning på døgnsøvnrytmer enn konvensjonelle gatelamper.
Fysiologisk påvirkning
Høyintensitets LED-lys har et spektrum som kommer med en sterk spike ved bølgelengden som mest effektivt undertrykker melatonin om natten. Melatonin er et hormon utskilt av pinealkjertelen, en liten pinecone-formet kjertel som ligger nær midten av hjernen. Gjennom melatonin frigjøring opprettholder pinealkjertelen den indre klokken som regulerer kroppens naturlige rytmer. Melatonin har flere påvirkninger på fysiologiske funksjoner av mennesker. Dette hormonet fremmer søvn, påvirker følelser, stimulerer modenhet og reproduksjon, og har innvirkning på immunfunksjonene. Forskning har oppdaget at produksjonen og sekresjonen av melatonin er primært påvirket av lys - melatonin har en høyere lysfølsomhet under fargelysene med korte bølgelengder; På den annen side har melatonin en lavere lysfølsomhet under fargelysene med lange bølgelengder. Det er anslått at en fosforbelagt LED-lampe er minst 5 ganger kraftigere i å påvirke circadian fysiologi enn et høyt trykk natriumlys basert på melatonin undertrykkelse.
Høy CCT-≠ bedre synlighet
Menneskelig oppfatning av et objekts farge stammer fra fargesensorer i øyet som reagerer på elektromagnetisk stråling reflektert av objektet. Under mesopisk syn er det menneskelige øyet mer følsomt for lys av kort bølgelengde. Derfor vil fosforbelagte hvite lysdioder som har høyere blått lyskomponent ha høyere lyseffekt under mesopisk syn enn under fotopisk syn. Dette trekket har tidligere blitt beskrevet som en fordel med hvite lysdioder. Likevel er høyere CCT forbundet med lavere overføring i tåke eller dis. Siden det er Rayleigh-spredning og Mie-spredning, klarer ikke lyset å overføre gjennom tåke eller dis. Tåkeinntrengningsevne er en uunnværlig vurdering av den grunn at gatelys brukes til å belyse veien under tåkete eller disig vær. Generelt sett har gult lys bedre tåkeinntrengningsevner enn hvitt lys. Tåkeinntrengingsevnen til de fleste hvite lysdioder er dårlig. Lav tåke penetrasjon evne resulterer også i høyere urban skyglow forurensning fra hvite lysdioder på grunn av molekylær (Rayleigh) og aerosol (Mie) spredning. Slik spredning reduserer ikke bare belysningen av bakken og gjør bakkeobjekter vanskelig å observere (og dermed gjør veibanen enda mindre trygg), skyglowen fra spredning har også en uønsket effekt på astronomisk forskning, og påvirker dermed himmelens generelle estetikk om natten negativt.
Ineffektiv mørk tilpasning er en viktig faktor som forårsaker trafikkulykker i løpet av natten. I et forsøk på å gjøre mørk tilpasning raskere og forbedre førerens kjøresikkerhet og effektivitet, brukes lav fargetemperaturbelysning vanligvis til belysning. LED-belysning med en kjølig hvit eller dagslys CCT har relativt høy mengde blålyskomponenter og den lengste mørke tilpasningstiden. Tvert imot har varme hvite lysdioder relativt lave CCT og en høy mengde lange bølgelengdekomponenter, og derfor har de korte mørke tilpasningstider. Mørk tilpasning bør være et viktig designhensyn for veibelysning og er kritisk i tunnelbelysning.
Sunn belysning
AMA oppfordrer til bruk av 3000K eller lavere belysning for utendørsinstallasjoner som veier. Ved 3000K oppfatter det menneskelige øyet fortsatt lyset som "hvitt", likevel er det moderat varmere i tone, og har omtrent 21% av utslippet i den blå-vises delen av spekteret. Dette utslippet er fortsatt veldig blått for nattmiljøet, men er en betydelig forbedring i forhold til 4000K-belysningen med tanke på at det reduserer ubehag og funksjonshemming. Energieffektiviteten til 3000K-belysning kan tilskrives forskjellige belegg, og er bare 3% mindre enn 4000K, men lyset er betydelig mer behagelig for mennesker og har en redusert mengde innvirkning på dyrelivet. Videre bør all LED-belysning være riktig skjermet for å minimere gjenskinn og skadelige menneskelige og miljømessige effekter, og det bør gjøres anstrengelser for å dra nytte av LED-belysningens evne til å dimmes for off-peak sykluser.
Under LED-belysningen på rundt 3000K CCT har det menneskelige øyet anstendig mørk tilpasningstid og fargediskrimineringsevner, LED-lyset på denne CCT har også relativt høy lyseffekt og mindre negativ effekt på vårt fysiske og mentale velvære. Svaret er åpenbart at høy CCT LED-belysning bør unngås for gatebelysning, selv om det er avveininger i lysdesign, der lystetthet, fargegjengivelsesindeks (CRI), CCT, gjenskinnskontroll, flimmer, mesopisk synsbelysning, mørk tilpasning, blå lysfare, fargeoppfattelse, tåkeinntrenging og skyglowforurensning er integrerte komponenter i enhver prosjektvurdering som bestemmer lysets egnethet for gatebelysning.
