Дороги, улицы и прилегающие территории освещаются уличным освещением для повышения безопасности пешеходов и автомобилистов. Газоразрядные лампы высокого давления, чаще всего натриевые (HPS) и металлогалогенные лампы, используются в устаревших системах уличного освещения. Эти источники света ранее были известны тем, что обеспечивали наибольшую освещенность на ватт потребляемой мощности. Крайне важно сохранять ископаемое топливо и создавать новые, вечные источники энергии, поскольку природные ресурсы и энергия в конечном итоге исчерпаются. В результате люди во всем мире работают с общественными структурами таким образом. Энергоэффективность, а также ряд дополнительных преимуществ, таких как увеличенный срок службы изделия, снижение затрат на техническое обслуживание и меньшее воздействие на окружающую среду, являются тем, что является топливом для энергосберегающего светодиодного освещения.
Пренебрежительное предпочтение
Из-за наивного стремления к воспринимаемому ощущению «холоднее» или «белее» в наружном освещении часто используются холодные белые источники света CCT (коррелированная цветовая температура). Люди выбирают лампы с высокой цветовой температурой, которые дают им ощущение прохлады, поскольку в странах с низкими широтами климат жаркий. Некоторые люди привыкли к холодной белизне освещения в результате популярности люминесцентных ламп в последние десятилетия. Они придерживаются мнения, что зрение улучшается за счет «более белого» света. Но должны ли люди по-прежнему основывать свои решения на эмоциях в эпоху светодиодного освещения? Больше никогда! 14 июня 2016 года Американская медицинская ассоциация (AMA) опубликовала официальное заявление о политике в отношении уличного освещения. Что касается негативного воздействия светодиодов высокой интенсивности, они вызвали серьезное беспокойство.
Как производится белый свет
Поскольку белый свет по существу представляет собой смесь света двух или более цветов (или длин волн), а светоизлучающие диоды представляют собой почти монохроматические источники света, излучающие свет одного цвета, наиболее популярным методом получения белого света из светодиодного модуля является Момент заключается в использовании одноцветного светодиода (обычно синего светодиода) и элемента преобразования длины волны (обычно желтого люминофора). Вещество, из которого изготовлен светодиод, часто влияет на цвет, который он излучает. Корпус, содержащий синий светодиодный чип, изготовленный из нитрида галлия (GaN), покрытый люминофором, чаще всего иттрий-алюминиевым гранатом (YAG), который функционирует как элемент преобразования длины волны (WCE) для получения белого цвета с требуемой цветовой температурой. как репрезентативное представление белого светодиода. Цвет белого света можно регулировать, регулируя состав фракции заполнения или весовой процент. Для многих приложений освещения полезна возможность производить белый свет в широком диапазоне цветности.
Опасность красного света
Светодиодные уличные фонари высокой интенсивности генерируют значительное количество синего света, который невооруженным глазом выглядит белым и вызывает более неблагоприятные вечерние блики, чем обычное освещение, несмотря на преимущества экономии энергии. Воздействие синего света, которое в основном происходит в диапазоне длин волн от 400 до 500 нм, может быть опасным или привести к фотохимическому повреждению сетчатки. Из-за дополнительных синих и зеленых излучений светодиодов с люминофорным покрытием, которые больше рассеиваются в глазах и оказывают негативное воздействие на окружающую среду и создают блики, увеличивается световое загрязнение.
При переходе на светодиодное освещение, которое смягчает негативные последствия для здоровья и окружающей среды, новый совет AMA рекомендует уделять особое внимание соответствующим конструктивным и техническим аспектам. Они особенно обращают внимание на тот факт, что светодиодное освещение с насыщенным синим цветом может ухудшить зрение и безопасность, вызывая опасения и создавая опасность на дороге. Чтобы сэкономить энергию и деньги в долгосрочной перспективе, белые светодиодные уличные фонари теперь внедряются в города и поселки по всему миру. При недавнем переходе с HPS на светодиоды для уличного освещения несколько стран выбрали CCT между 4000K и 6500K. Человеческий глаз интерпретирует синий свет, который составляет 29 процентов спектра светодиодного освещения 4000K, как яркий белый цвет. В дополнение к тому, что они воздействуют на водителей, светодиодные уличные фонари с насыщенным синим светом работают на длине волны, которая наиболее сильно подавляет выработку мелатонина в ночное время. По сравнению с традиционным уличным освещением, белые светодиодные лампы в пять раз сильнее влияют на циркадный режим сна.
биологический эффект
Светодиодные лампы высокой интенсивности имеют спектр с высоким пиком на длине волны, которая наиболее сильно подавляет мелатонин ночью. Шишковидная железа, крошечная железа в форме сосновой шишки, расположенная близко к центру мозга, выделяет гормон мелатонин. Шишковидная железа поддерживает внутренние часы, контролирующие биологические циклы, высвобождая мелатонин. Мелатонин влияет на множество физиологических процессов человека. Этот гормон влияет на иммунную систему, способствует сну, влияет на настроение, ускоряет созревание и размножение, а также влияет на сон. Согласно исследованиям, на производство и секрецию мелатонина в первую очередь влияет свет. Мелатонин более чувствителен к цветному свету с короткой длиной волны и менее чувствителен к цветному свету с длинной длиной волны. Основываясь на подавлении мелатонина, считается, что светодиодное освещение с люминофорным покрытием как минимум в пять раз эффективнее, чем натриевое освещение высокого давления, влияя на циркадную физиологию.
Высокий CCT улучшит видимость
Датчики цвета в глазах реагируют на электромагнитное излучение, отраженное от объекта, чтобы определить цвет, который видят люди. Человеческий глаз более чувствителен к свету с короткими волнами при просмотре в мезопических условиях. Следовательно, белые светодиоды с люминофорным покрытием и большей долей синего света будут иметь лучшую светоотдачу при просмотре через мезопическую линзу, чем при просмотре через фотопическую линзу. Эта характеристика ранее упоминалась как преимущество белых светодиодов. Однако снижение передачи в тумане или дымке связано с более высоким значением CCT. Свет не может полностью пройти через туман или дымку из-за рассеяния Ми и Рэлея. Поскольку уличные фонари используются для освещения дороги в условиях тумана или мглы, их способность проникать сквозь туман является решающим фактором. Желтый свет обычно лучше проникает в туман, чем белый свет. Большинство белых светодиодов имеют ограниченную способность проникать сквозь туман. Из-за молекулярного (Рэлея) и аэрозольного (Ми) рассеяния ограниченная способность проникновения тумана также приводит к увеличению загрязнения городского неба белыми светодиодами. Помимо уменьшения освещенности земли и затруднения наблюдения предметов на земле (что делает дорогу еще менее безопасной), такая дисперсия также оказывает негативное влияние на астрономические исследования и общую привлекательность ночного неба.
Одним из важных аспектов, способствующих ночным дорожно-транспортным происшествиям, является неэффективная адаптация к темноте. Освещение с низкой цветовой температурой часто используется в качестве освещения, чтобы ускорить процесс привыкания к темноте и повысить безопасность и эффективность вождения. Самый длительный период адаптации к темноте и относительно высокая доля компонентов синего света наблюдаются при светодиодном освещении с холодным белым или дневным светом CCT. С другой стороны, тепло-белые светодиоды имеют быструю адаптацию к темноте из-за их низкой CCT и большой доли длинноволновых компонентов. Освещение проезжей части должно учитывать адаптацию к темноте при проектировании, и освещение туннеля имеет решающее значение.
Подходящее освещение
Для наружных установок, таких как дороги, AMA рекомендует использовать лампы с цветовой температурой 3000K или ниже. Хотя свет несколько теплее по тону и около 21 процента его излучения приходится на кажущуюся синей область спектра при температуре 3000 К, человеческий глаз по-прежнему видит его как «белый». Даже если выходной сигнал по-прежнему относительно синий для ночных условий, это, тем не менее, является значительным улучшением по сравнению с освещением 4000K, поскольку уменьшает дискомфорт и блики для людей с ограниченными возможностями. Из-за различных покрытий освещение 3000K всего на 3% менее энергоэффективно, чем освещение 4000K, но оно гораздо более эстетично для человека и оказывает меньшее воздействие на животных. Кроме того, все светодиодное освещение должно быть соответствующим образом изолировано, чтобы уменьшить блики и негативное воздействие на людей и окружающую среду, и следует приложить усилия для снижения мощности светодиодного освещения в непиковые периоды.
Человеческий глаз имеет достаточную способность адаптации к темноте и способность различать цвета при светодиодном освещении с CCT около 3000K. Светодиодный свет в этом CCT также имеет сравнительно высокую светоотдачу и меньшее негативное влияние на наше физическое и психическое самочувствие. Хотя в дизайне освещения есть компромиссы, ясно, что светодиодное освещение с высокой CCT не следует использовать для уличного освещения. Яркость, индекс цветопередачи (CRI), CCT, контроль бликов, мерцание, мезопическая освещенность, адаптация к темноте, опасность синего света, цветовосприятие, проникновение тумана и загрязнение неба — все это важные факторы, которые необходимо учитывать при оценке любого проекта. .
