Keutamaan Jahiliah dengan Suhu Warna
Terdapat aplikasi meluas pencahayaan luar yang menggabungkan sumber cahaya CCT putih sejuk (suhu warna berkorelasi) kerana keutamaan yang tidak diketahui dalam rasa "lebih sejuk" atau "lebih putih". Di negara yang mempunyai garis lintang rendah iklimnya panas dan orang ramai lebih suka lampu dengan suhu warna yang tinggi yang memberikan mereka rasa sejuk. Penguasaan lampu pendarfluor dalam beberapa dekad yang lalu telah membuatkan sesetengah orang terbiasa dengan cahaya putih yang sejuk. Mereka percaya "lebih putih" cahaya "lebih jelas" penglihatan. Walau bagaimanapun, dalam bidang pencahayaan LED adakah orang masih boleh membuat pilihan berdasarkan perasaan mereka? Tidak akan lagi! Pada 14 Jun 2016, Persatuan Perubatan Amerika (AMA) mengeluarkan kenyataan dasar rasmi tentang lampu jalan yang dipimpin. Mereka menyatakan kebimbangan serius mengenai kesan buruk pencahayaan LED intensiti tinggi.
Bagaimana Cahaya Putih Dijana
Memandangkan diod pemancar cahaya adalah sumber cahaya hampir monokromatik yang memancarkan cahaya yang mempunyai satu warna manakala putih pada asasnya adalah gabungan cahaya dua atau lebih warna (atau panjang gelombang), pada masa ini laluan yang paling disukai untuk mencipta cahaya putih daripada LED. modul adalah dengan menggunakan LED warna tunggal (terutamanya LED biru) dan elemen penukar panjang gelombang (yang biasanya merupakan fosfor kuning). Warna yang dipancarkan oleh LED biasanya ditentukan oleh bahan dari mana ia terbentuk. Ilustrasi perwakilan LED putih terdiri daripada pakej cip LED biru, diperbuat daripada galium nitrida (GaN), disalut dengan fosfor terutamanya Yttrium Aluminium Garnet (YAG) yang beroperasi sebagai elemen penukar panjang gelombang (WCE) untuk menjana warna putih suhu warna yang dikehendaki. Dengan menukar komposisi pecahan isian atau peratus berat warna cahaya putih boleh ditala. Ciri-ciri untuk menjana cahaya putih merentasi ruang kromatik yang besar adalah berfaedah untuk aplikasi pencahayaan yang berbeza.
Bahaya Cahaya Biru
Walaupun manfaat kecekapan tenaga, pencahayaan LED intensiti tinggi memancarkan sejumlah besar cahaya biru yang kelihatan putih pada mata kasar dan menghasilkan lebih silau waktu malam yang tidak diingini daripada pencahayaan konvensional. Cahaya biru menimbulkan potensi bahaya atau kecederaan retina akibat fotokimia akibat pendedahan sinaran pada panjang gelombang terutamanya antara 400 nm dan 500 nm. Pelepasan biru dan hijau yang berlebihan daripada LED bersalut fosfor mengakibatkan peningkatan pencemaran cahaya, kerana panjang gelombang ini lebih tersebar di dalam mata dan berakhir dengan kesan alam sekitar dan silau yang memudaratkan.
Panduan AMA baharu memerlukan perhatian yang sewajarnya terhadap ciri reka bentuk dan kejuruteraan yang optimum apabila beralih kepada lampu LED yang mengurangkan kesan kesihatan dan alam sekitar yang memudaratkan. Mereka secara khusus menyatakan bahawa pencahayaan LED yang kaya dengan warna biru boleh mengurangkan ketajaman penglihatan dan keselamatan, yang membawa kepada kebimbangan dan mewujudkan bahaya jalan raya. Lampu jalan LED putih sedang dipromosikan ke bandar dan pekan di seluruh dunia atas nama kecekapan tenaga dan penjimatan kos jangka panjang. CCT antara 4000K dan 6500K telah menjadi pilihan bagi banyak negara yang baru-baru ini telah memasang semula lampu jalan mereka daripada HPS kepada LED. Walau bagaimanapun, 29 peratus daripada spektrum lampu LED 4000K dipancarkan sebagai cahaya biru, yang dilihat oleh mata manusia sebagai warna putih yang keras. Selain daripada kesannya terhadap pemandu, lampu jalan LED yang kaya dengan warna biru beroperasi pada panjang gelombang yang paling negatif menyekat melatonin pada waktu malam. Lampu LED putih mempunyai impak 5 kali lebih pada irama tidur sirkadian daripada lampu jalan konvensional.
Kesan Fisiologi
Lampu LED berintensiti tinggi mempunyai spektrum yang datang dengan pancang yang kuat pada panjang gelombang yang paling berkesan menyekat melatonin pada waktu malam. Melatonin adalah hormon yang dirembeskan oleh kelenjar pineal, kelenjar kecil berbentuk pinecone yang terletak berhampiran pusat otak. Melalui pembebasan melatonin, kelenjar pineal mengekalkan jam dalaman yang mengawal irama semula jadi fungsi badan. Melatonin mempunyai beberapa pengaruh ke atas fungsi fisiologi manusia. Hormon ini menggalakkan tidur, mempengaruhi emosi, merangsang kematangan dan pembiakan, dan mempunyai kesan ke atas fungsi imun. Penyelidikan telah mendapati bahawa pengeluaran dan rembesan melatonin dipengaruhi terutamanya oleh cahaya - melatonin mempunyai kepekaan cahaya yang lebih tinggi di bawah lampu warna dengan panjang gelombang pendek; sebaliknya, melatonin mempunyai sensitiviti cahaya yang lebih rendah di bawah lampu warna dengan panjang gelombang yang panjang. Dianggarkan bahawa lampu LED bersalut fosfor adalah sekurang-kurangnya 5 kali lebih kuat dalam mempengaruhi fisiologi sirkadian daripada cahaya natrium tekanan tinggi berdasarkan penindasan melatonin.
CCT Tinggi ≠ Keterlihatan Lebih Baik
Persepsi manusia terhadap warna objek berasal dari sensor warna pada mata yang bertindak balas terhadap sinaran elektromagnet yang dipantulkan dari objek. Di bawah penglihatan mesopik, mata manusia lebih sensitif kepada cahaya dengan panjang gelombang pendek. Oleh itu, LED putih bersalut fosfor yang mempunyai komponen cahaya biru yang lebih tinggi akan mempunyai keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi di bawah penglihatan mesopik berbanding di bawah penglihatan fotopik. Sifat ini pada masa lalu digambarkan sebagai kelebihan LED putih. Namun begitu, CCT yang lebih tinggi dikaitkan dengan penghantaran yang lebih rendah dalam kabus atau jerebu. Oleh kerana terdapat serakan Rayleigh dan serakan Mie, cahaya gagal dihantar sepenuhnya melalui kabus atau jerebu. Keupayaan penembusan kabus adalah pertimbangan yang amat diperlukan kerana lampu jalan digunakan untuk menerangi jalan di bawah cuaca berkabus atau berjerebu. Secara umumnya cahaya kuning mempunyai keupayaan penembusan kabus yang lebih baik daripada cahaya putih. Keupayaan penembusan kabus kebanyakan LED putih adalah lemah. Keupayaan penembusan kabus yang rendah juga mengakibatkan pencemaran skyglow bandar yang lebih tinggi daripada LED putih disebabkan oleh penyebaran molekul (Rayleigh) dan aerosol (Mie). Penyebaran sedemikian bukan sahaja mengurangkan pencahayaan tanah dan menjadikan objek tanah sukar untuk diperhatikan (dan dengan itu menjadikan jalan raya menjadi kurang selamat), cahaya langit daripada penyebaran juga mempunyai kesan yang tidak diingini pada penyelidikan astronomi, dan menjejaskan estetika umum langit. pada waktu malam.
Penyesuaian gelap yang tidak cekap adalah salah satu faktor penting yang menyebabkan kemalangan jalan raya pada waktu malam. Dalam usaha untuk membuat penyesuaian gelap lebih pantas dan meningkatkan keselamatan dan kecekapan pemanduan pemandu, pencahayaan suhu warna rendah biasanya digunakan untuk pencahayaan. Pencahayaan LED dengan putih sejuk atau CCT siang hari mempunyai jumlah komponen cahaya biru yang agak tinggi dan masa penyesuaian gelap yang paling lama. Sebaliknya, LED putih hangat mempunyai CCT yang agak rendah dan jumlah komponen panjang gelombang yang tinggi, dan oleh itu mereka mempunyai masa penyesuaian gelap yang pendek. Penyesuaian gelap harus menjadi pertimbangan reka bentuk yang penting untuk pencahayaan jalan raya dan penting dalam pencahayaan terowong.
Pencahayaan Sihat
AMA menggalakkan penggunaan lampu 3000K atau lebih rendah untuk pemasangan luar seperti jalan raya. Pada 3000K, mata manusia masih melihat cahaya sebagai "putih", namun ia sederhana lebih panas dalam ton, dan mempunyai kira-kira 21 peratus daripada pancarannya dalam bahagian spektrum yang kelihatan biru. Pelepasan ini masih kekal sangat biru untuk persekitaran waktu malam, tetapi merupakan peningkatan yang ketara berbanding pencahayaan 4000K memandangkan fakta bahawa ia mengurangkan ketidakselesaan dan silau hilang upaya. Disebabkan oleh salutan yang berbeza, kecekapan tenaga pencahayaan 3000K hanya 3 peratus kurang daripada 4000K, namun cahaya itu nyata lebih menggembirakan manusia dan mempunyai jumlah impak yang berkurangan terhadap hidupan liar. Tambahan pula, semua lampu LED harus dilindungi dengan betul untuk meminimumkan silau dan kesan manusia dan alam sekitar yang memudaratkan, dan usaha harus diberikan untuk memanfaatkan keupayaan lampu LED untuk dimalapkan untuk kitaran luar puncak.
Di bawah pencahayaan LED sekitar 3000K CCT, mata manusia mempunyai masa penyesuaian gelap yang baik dan kebolehan diskriminasi warna, lampu LED pada CCT ini juga mempunyai keberkesanan bercahaya yang agak tinggi dan kurang kesan buruk terhadap kesejahteraan fizikal dan mental kita. Jawapannya jelas bahawa pencahayaan LED CCT tinggi harus dielakkan untuk pencahayaan jalan walaupun terdapat pertukaran dalam reka bentuk pencahayaan, di mana pencahayaan, indeks pemaparan warna (CRI), CCT, kawalan silau, kelipan, pencahayaan penglihatan mesopik, penyesuaian gelap, biru bahaya cahaya, persepsi warna, penembusan kabus, dan pencemaran cahaya langit adalah komponen penting bagi mana-mana penilaian projek yang menentukan kesesuaian lampu untuk lampu jalan.
