Tudatlan preferencia a színhőmérsékletnél
Széles körben elterjedt a kültéri világítás, amely hideg fehér CCT (korrelált színhőmérsékletű) fényforrásokat foglal magában, mivel tudatlanul részesíti előnyben a „hűvösebb” vagy „fehérebb” érzést. Az alacsony szélességi fokokkal rendelkező országokban az éghajlat forró, és az emberek a magas színhőmérsékletű lámpákat részesítik előnyben, amelyek hűvös érzést keltenek. A fénycsövek dominanciája az elmúlt évtizedekben néhány embert hozzászoktatott a világítás hűvös fehérségéhez. Úgy gondolják, hogy "fehérebb" a fény, "tisztább" a láthatóság. A LED-es világítás terén azonban az embereknek továbbra is az érzéseik alapján kell dönteniük? Soha tobbet! 2016. június 14-én az Amerikai Orvosi Szövetség (AMA) hivatalos közleményt adott ki a led utcai lámpákkal kapcsolatban. Komoly aggodalmuknak adtak hangot a nagy intenzitású LED-világítás káros hatásai miatt.
Hogyan keletkezik a fehér fény
Mivel a fénykibocsátó diódák csaknem monokromatikus fényforrások, amelyek egyetlen színű fényt bocsátanak ki, míg a fehér lényegében két vagy több szín (vagy hullámhossz) fény keveréke, jelenleg a legelőnyösebb módja a fehér fény LED-ből történő létrehozásának. A modul egyszínű LED (főleg kék LED) és egy hullámhossz-átalakító elem (amely általában sárga fénypor) alkalmazásával történik. A LED által kibocsátott színt általában az az anyag határozza meg, amelyből készült. A fehér LED egy reprezentatív illusztrációja egy gallium-nitridből (GaN) készült kék LED chipből áll, amelyet foszforral vonnak be, különösen ittrium-alumínium gránáttal (YAG), amely hullámhossz-átalakító elemként (WCE) működik, és létrehoz egy a kívánt színhőmérséklet fehér színe. A töltési frakció összetételének vagy tömegszázalékának változtatásával a fehér fény színe hangolható. A nagy színtérben fehér fényt generáló jellemzők előnyösek a különböző világítási alkalmazásokhoz.
Kék fény veszélye
Az energiahatékonysági előnyök ellenére a nagy intenzitású LED-es világítás jelentős mennyiségű kék fényt bocsát ki, amely szabad szemmel fehérnek tűnik, és több nemkívánatos éjszakai tükröződést okoz, mint a hagyományos világítás. A kék fény potenciális veszélyt vagy fotokémiailag indukált retinakárosodást jelent a túlnyomórészt 400 nm és 500 nm közötti hullámhosszúságú sugárzás következtében. A foszforral bevont LED-ek kék és zöld kibocsátása megnövekedett fényszennyezést eredményez, mivel ezek a hullámhosszak jobban szétszóródnak a szemben, és káros környezeti és vakító hatásokat okoznak.
Az új AMA útmutatás megfelelő figyelmet kíván az optimális tervezési és műszaki jellemzőkre, amikor olyan LED-es világításra váltunk, amely mérsékli az egészségre és a környezetre gyakorolt káros hatásokat. Külön felhívják a figyelmet arra, hogy a kék színben gazdag LED-világítás csökkentheti a látásélességet és a látásbiztonságot, ami aggályokhoz és közúti veszélyekhez vezethet. A fehér LED-es utcai lámpákat jelenleg világszerte népszerűsítik a városokban az energiahatékonyság és a hosszú távú költségmegtakarítás jegyében. A 4000K és 6500K közötti CCT-t választották sok országban, amelyek a közelmúltban HPS-ről LED-re utólag építették át közvilágításukat. A 4000K LED-es világítás spektrumának 29 százaléka azonban kék fényként kerül kibocsátásra, amelyet az emberi szem durva fehér színként érzékel. A vezetőkre gyakorolt hatásán kívül a kékben gazdag LED-es utcai lámpák olyan hullámhosszon működnek, amely éjszaka a legnegatívabban elnyomja a melatonint. A fehér LED-lámpák ötször nagyobb hatással vannak a cirkadián alvásritmusra, mint a hagyományos utcai lámpák.
Fiziológiai hatás
A nagy intenzitású LED-lámpák olyan spektrummal rendelkeznek, amely erős hullámhosszú tüskével rendelkezik, amely éjszaka a leghatékonyabban elnyomja a melatonint. A melatonin egy hormon, amelyet a tobozmirigy választ ki, egy kis toboz alakú mirigy, amely az agy közepén található. A melatonin felszabadulása révén a tobozmirigy fenntartja a belső órát, amely szabályozza a test működésének természetes ritmusát. A melatonin számos hatással van az ember élettani funkcióira. Ez a hormon elősegíti az alvást, befolyásolja az érzelmeket, serkenti az érettséget és a szaporodást, és hatással van az immunfunkciókra. Kutatások kimutatták, hogy a melatonin termelődését és szekrécióját elsősorban a fény befolyásolja – a melatonin nagyobb fényérzékenységgel rendelkezik a rövid hullámhosszú színes fények alatt; másrészt a melatoninnak kisebb a fényérzékenysége a hosszú hullámhosszú színes fények alatt. Becslések szerint egy fényporral bevont LED-lámpa legalább 5-ször erősebben befolyásolja a cirkadián fiziológiát, mint a melatonin-elnyomáson alapuló nagynyomású nátriumfény.
Magas CCT ≠ Jobb láthatóság
Egy tárgy színének emberi érzékelése a szem színérzékelőiből származik, amelyek reagálnak a tárgyról visszaverődő elektromágneses sugárzásra. Mezopikus látás esetén az emberi szem érzékenyebb a rövid hullámhosszú fényre. Ezért a foszforral bevont fehér LED-ek, amelyeknek kék fénykomponense magasabb, mezopos látás esetén nagyobb fényhatékonysággal rendelkeznek, mint fotopikus látás esetén. Ezt a tulajdonságot a múltban a fehér LED-ek előnyeként írták le. Mindazonáltal a magasabb CCT alacsonyabb átviteli sebességgel jár ködben vagy ködben. Mivel van Rayleigh- és Mie-szórás, a fény nem képes teljes mértékben átereszteni a ködöt vagy a ködöt. A ködáteresztő képesség nélkülözhetetlen szempont, mivel ködös vagy ködös időben utcai lámpákat használnak az út megvilágítására. Általánosságban elmondható, hogy a sárga fény jobb ködáthatolási képességgel rendelkezik, mint a fehér fény. A legtöbb fehér LED ködáteresztő képessége gyenge. Az alacsony ködáteresztő képesség a molekuláris (Rayleigh) és az aeroszolos (Mie) szórás miatt nagyobb városi égbolt-szennyezést is eredményez a fehér LED-ekből. Az ilyen szóródás nemcsak a talaj megvilágítását csökkenti, és a földi objektumokat nehezen megfigyelhetővé teszi (és ezáltal az úttestet még kevésbé biztonságossá teszi), hanem a szóródásból eredő égboltvilág nemkívánatos hatással van a csillagászati kutatásokra, és negatívan befolyásolja az égbolt általános esztétikáját. éjszaka.
A nem hatékony sötét adaptáció az egyik fontos tényező, amely éjszakai közlekedési baleseteket okoz. A sötéthez való alkalmazkodás gyorsabbá tétele, valamint a vezető vezetési biztonságának és hatékonyságának javítása érdekében általában alacsony színhőmérsékletű megvilágítást használnak a megvilágításhoz. A hideg fehér vagy nappali CCT LED-es világítás viszonylag nagy mennyiségű kék fényt tartalmaz, és a leghosszabb a sötéthez való alkalmazkodási idő. Éppen ellenkezőleg, a meleg fehér LED-ek viszonylag alacsony CCT-vel és nagy mennyiségű hosszú hullámhosszú komponenssel rendelkeznek, ezért rövid a sötét adaptációs idejük. A sötét adaptáció fontos tervezési szempont kell, hogy legyen az úttestek világításánál, és kritikus az alagútvilágításnál.
Egészséges világítás
Az AMA a 3000K vagy annál alacsonyabb világítás használatát javasolja kültéri létesítményeknél, például utakon. 3000K-nél az emberi szem még mindig "fehérnek" érzékeli a fényt, ennek ellenére mérsékelten melegebb tónusú, és a kibocsátásának körülbelül 21 százaléka a spektrum kéken megjelenő részén található. Ez az emisszió továbbra is nagyon kék marad az éjszakai környezetben, de lényeges előrelépés a 4000K világításhoz képest, tekintve, hogy csökkenti a kényelmetlenséget és a csillogó fényt. A különböző bevonatoknak köszönhető, hogy a 3000K világítás energiahatékonysága mindössze 3 százalékkal kevesebb, mint 4000K, ennek ellenére a fény lényegesen kellemesebb az ember számára, és kisebb mértékben hat az élővilágra. Ezenkívül minden LED-es világítást megfelelően árnyékolni kell a tükröződés, valamint az emberi és környezeti káros hatások minimalizálása érdekében, és törekedni kell arra, hogy kihasználják a LED-es világítás azon képességét, hogy a csúcsidőn kívüli ciklusokban tompítsák.
A 3000K CCT körüli LED-es világítás mellett az emberi szem megfelelő sötét adaptációs idővel és színmegkülönböztető képességgel rendelkezik, ezen a CCT LED-es lámpának is viszonylag magas a fényhatása, és kevésbé káros hatással van testi és lelki jólétünkre. A válasz nyilvánvaló, hogy a magas CCT LED-es világítást kerülni kell az utcai világításnál, bár vannak kompromisszumok a világítás tervezésében, amiben a fénysűrűség, színvisszaadási index (CRI), CCT, vakítás szabályozás, villogás, mezopikus látás megvilágítása, sötét adaptáció, kék A fényveszély, a színérzékelés, a köd behatolása és az égbolt szennyezettsége minden olyan projektértékelés szerves részét képezi, amely meghatározza a lámpa utcai világításra való alkalmasságát.
