Игнорирование предпочтения с цветовой температурой
Широко распространено наружное освещение, включающее холодные белые источники света CCT (коррелированные цветовые температуры) из-за невежественного предпочтения в воспринимаемом ощущении «холоднее» или «белее». В странах с низкими широтами климат жаркий, и люди предпочитают лампы с высокой цветовой температурой, которые создают ощущение прохлады. Доминирование люминесцентных ламп в последние несколько десятилетий заставило некоторых людей привыкнуть к прохладной белизне освещения. Они считают, что чем белее свет, тем «ярче» видимость. Однако в области светодиодного освещения люди должны по-прежнему делать свой выбор, основываясь на своих ощущениях? Никогда больше! 14 июня 2016 года Американская медицинская ассоциация (AMA) опубликовала официальное заявление о политике в отношении светодиодного уличного освещения. Они выразили серьезную озабоченность по поводу пагубного воздействия высокоинтенсивного светодиодного освещения.
Как генерируется белый свет
Поскольку светоизлучающие диоды являются почти монохроматическими источниками света, которые излучают свет одного цвета, в то время как белый по существу представляет собой смесь света двух или более цветов (или длин волн), в настоящее время наиболее предпочтительный способ получения белого света от светодиода Модуль использует одноцветный светодиод (в основном синий светодиод) и элемент преобразования длины волны (который обычно представляет собой желтый люминофор). Цвет, излучаемый светодиодом, обычно определяется материалом, из которого он изготовлен. Репрезентативная иллюстрация белого светодиода состоит из корпуса синего светодиодного чипа, изготовленного из нитрида галлия (GaN), покрытого люминофором, в первую очередь алюмоиттриевым гранатом (YAG), который работает как элемент преобразования длины волны (WCE) для генерации белый цвет нужной цветовой температуры. Изменяя состав фракции наполнителя или весовой процент, можно настроить цвет белого света. Характеристики генерации белого света в большом пространстве цветности выгодны для различных приложений освещения.
Опасность синего света
Несмотря на преимущества энергоэффективности, светодиодное освещение высокой интенсивности излучает значительное количество синего света, который невооруженным глазом кажется белым и создает больше нежелательных бликов в ночное время, чем обычное освещение. Синий свет представляет собой потенциальную опасность или фотохимически индуцированное повреждение сетчатки в результате воздействия излучения с длинами волн преимущественно от 400 до 500 нм. Избыточное синее и зеленое излучение светодиодов с люминесцентным покрытием приводит к повышенному световому загрязнению, потому что эти длины волн больше рассеиваются в глазу и в конечном итоге вызывают вредное воздействие на окружающую среду и блики.
Новое руководство AMA призывает уделять должное внимание оптимальным конструктивным и инженерным характеристикам при переходе на светодиодное освещение, которое снижает вредное воздействие на здоровье и окружающую среду. Они особо отмечают, что богатое синим светодиодное освещение может снизить остроту зрения и безопасность, вызывая беспокойство и создавая опасность на дороге. Белые светодиодные уличные фонари в настоящее время продвигаются в городах по всему миру во имя энергоэффективности и долгосрочной экономии средств. CCT между 4000K и 6500K был выбором для многих стран, которые недавно переоборудовали свое уличное освещение с HPS на LED. Однако 29 процентов спектра светодиодного освещения 4000K излучается в виде синего света, который человеческий глаз воспринимает как резкий белый цвет. Помимо воздействия на водителей, светодиодные уличные фонари с насыщенным синим светом работают на длине волны, которая наиболее негативно подавляет выработку мелатонина в ночное время. Белые светодиодные лампы в 5 раз сильнее влияют на циркадные ритмы сна, чем обычные уличные фонари.
Физиологическое воздействие
Светодиодные лампы высокой интенсивности имеют спектр с сильным всплеском на длине волны, которая наиболее эффективно подавляет мелатонин в ночное время. Мелатонин — это гормон, секретируемый шишковидной железой, небольшой железой в форме сосновой шишки, расположенной недалеко от центра мозга. Благодаря высвобождению мелатонина шишковидная железа поддерживает внутренние часы, регулирующие естественные ритмы функций организма. Мелатонин оказывает несколько влияний на физиологические функции человека. Этот гормон способствует сну, влияет на эмоции, стимулирует созревание и размножение, а также влияет на иммунные функции. Исследования обнаружили, что на производство и секрецию мелатонина в первую очередь влияет свет - мелатонин обладает более высокой светочувствительностью к цветному свету с короткими длинами волн; с другой стороны, мелатонин имеет более низкую светочувствительность к цветному свету с длинными волнами. Подсчитано, что светодиодная лампа с люминофорным покрытием как минимум в 5 раз сильнее влияет на циркадную физиологию, чем натриевая лампа высокого давления, основанная на подавлении мелатонина.
Высокая CCT ≠ лучшая видимость
Восприятие человеком цвета объекта происходит от датчиков цвета в глазах, реагирующих на электромагнитное излучение, отраженное от объекта. При мезопическом зрении человеческий глаз более чувствителен к коротковолновому свету. Следовательно, белые светодиоды с люминофорным покрытием, которые имеют более высокий компонент синего света, будут иметь более высокую светоотдачу при мезопическом зрении, чем при фотопическом зрении. Эта черта в прошлом описывалась как преимущество белых светодиодов. Тем не менее, более высокая CCT связана с более низкой передачей в тумане или дымке. Поскольку есть рассеяние Рэлея и рассеяние Ми, свет не может полностью пройти через туман или дымку. Способность проникать в туман является обязательным фактором, поскольку уличные фонари используются для освещения дороги в туманную или туманную погоду. Вообще говоря, желтый свет лучше проникает в туман, чем белый свет. Способность большинства белых светодиодов проникать в туман невелика. Низкая способность проникновения тумана также приводит к более высокому загрязнению свечения городского неба белыми светодиодами из-за молекулярного (Рэлея) и аэрозольного (Ми) рассеяния. Такое рассеяние не только снижает освещенность земли и затрудняет наблюдение за наземными объектами (и тем самым делает проезжую часть еще менее безопасной), но и свечение неба от рассеяния оказывает нежелательное влияние на астрономические исследования и отрицательно влияет на общую эстетику неба. ночью.
Неэффективная адаптация к темноте является одним из важных факторов, вызывающих дорожно-транспортные происшествия в ночное время. В попытке ускорить адаптацию к темноте и повысить безопасность и эффективность вождения водителя для освещения обычно используется освещение с низкой цветовой температурой. Светодиодное освещение с цветовой температурой холодного белого или дневного света имеет относительно большое количество компонентов синего света и самое длительное время адаптации к темноте. Напротив, тепло-белые светодиоды имеют относительно низкую CCT и большое количество длинноволновых компонентов, и поэтому у них короткое время адаптации к темноте. Адаптация к темноте должна быть важным фактором при проектировании освещения проезжей части и имеет решающее значение для освещения туннелей.
Здоровое освещение
AMA рекомендует использовать освещение с температурой 3000K или ниже для наружных установок, таких как проезжие части. При температуре 3000К человеческий глаз по-прежнему воспринимает свет как «белый», тем не менее он умеренно теплее по тону и примерно 21 процент его излучения приходится на кажущуюся синей часть спектра. Это излучение по-прежнему остается очень голубым для ночных условий, но является существенным улучшением по сравнению с освещением 4000K, учитывая тот факт, что оно уменьшает дискомфорт и блики для инвалидов. Благодаря различным покрытиям энергоэффективность освещения 3000K всего на 3 процента меньше, чем при 4000K, но при этом свет значительно более приятен для человека и оказывает меньшее воздействие на дикую природу. Кроме того, все светодиодное освещение должно быть должным образом экранировано, чтобы свести к минимуму блики и вредное воздействие на человека и окружающую среду, и следует приложить усилия, чтобы воспользоваться способностью светодиодного освещения уменьшать яркость в непиковые циклы.
При светодиодном освещении с CCT около 3000K человеческий глаз имеет приличное время адаптации к темноте и способность различать цвета, светодиодный свет при этом CCT также имеет относительно высокую светоотдачу и меньшее неблагоприятное воздействие на наше физическое и психическое благополучие. Ответ очевиден: светодиодного освещения с высокой CCT следует избегать для уличного освещения, хотя в дизайне освещения есть компромиссы, в которых яркость, индекс цветопередачи (CRI), CCT, контроль бликов, мерцание, мезопическая освещенность зрения, темновая адаптация, синий цвет световая опасность, восприятие цвета, проникновение тумана и загрязнение светом неба являются неотъемлемыми компонентами любой оценки проекта, которые определяют пригодность светильника для уличного освещения.
