Wegen, straten en omliggende gebieden worden verlicht door straatverlichting om de veiligheid van voetgangers en automobilisten te verbeteren. Hogedrukontladingslampen, meestal hogedruknatriumlampen (HPS) en metaalhalogenidelampen, worden gebruikt in oudere straatverlichtingssystemen. Deze lichtbronnen stonden voorheen bekend om het leveren van de meeste verlichting per watt verbruikt vermogen. Het wordt cruciaal om fossiele brandstoffen te behouden en nieuwe, eeuwige energiebronnen te creëren, aangezien natuurlijke hulpbronnen en energie uiteindelijk opraken. Daardoor werken mensen over de hele wereld op deze manier aan publieke structuren. Energie-efficiëntie en een aantal bijkomende voordelen, zoals een langere levensduur van het product, lagere onderhoudskosten en minder milieueffecten, zijn de brandstof die nodig is voor energiezuinige LED-verlichting.
De verwaarloosde voorkeur
Vanwege het naïeve verlangen naar het waargenomen gevoel van "koeler" of "witter", worden koelwitte CCT-lichtbronnen (gecorreleerde kleurtemperatuur) vaak gebruikt in buitenverlichting. Mensen kiezen lampen met hoge kleurtemperaturen die hen een koel gevoel geven, aangezien het klimaat heet is in landen met lage breedtegraden. Sommige mensen zijn gewend geraakt aan de koude witheid van verlichting als gevolg van de populariteit van fluorescentielampen in de afgelopen decennia. Ze zijn van mening dat het zicht wordt verbeterd door "witter" licht. Maar moeten individuen hun beslissingen nog steeds baseren op emoties in het tijdperk van LED-verlichting? Nooit meer! De American Medical Association (AMA) heeft op 14 juni 2016 een formele beleidsverklaring over straatverlichting gepubliceerd. Met betrekking tot de negatieve effecten van LED-lampen met hoge intensiteit baarden ze grote zorgen.
Hoe wit licht wordt geproduceerd
Aangezien wit licht in wezen een mengsel is van licht van twee of meer kleuren (of golflengten), en lichtgevende diodes bijna monochromatische lichtbronnen zijn die licht van één kleur uitstralen, is de meest populaire methode om wit licht te maken van een LED-module op de moment is het gebruik van een LED met één kleur (meestal een blauwe LED) en een golflengte-conversie-element (meestal een gele fosfor). De stof waaruit een led is gemaakt, heeft vaak invloed op de kleur die deze afgeeft. Een pakket met een blauwe LED-chip gemaakt van galliumnitride (GaN) bedekt met een fosfor, meestal yttrium-aluminium-granaat (YAG), dat functioneert als een golflengteconversie-element (WCE) om een witte kleur met de vereiste kleurtemperatuur te produceren, dient als een representatieve weergave van een witte LED. De witte lichtkleur kan worden aangepast door de samenstelling van de vulfractie of het gewichtspercentage aan te passen. Voor veel verlichtingstoepassingen is de mogelijkheid om wit licht te produceren over een brede kleurruimte nuttig.
Rood licht gevaar
LED-straatverlichting met hoge intensiteit genereert een aanzienlijke hoeveelheid blauw licht, dat er met het blote oog wit uitziet en meer ongunstige avondverblinding veroorzaakt dan conventionele verlichting, ondanks de voordelen van energiezuinigheid. Blootstelling aan blauw licht, dat meestal voorkomt tussen de golflengten van 400 en 500 nm, kan gevaarlijk zijn of leiden tot fotochemisch veroorzaakte schade aan het netvlies. Door de extra blauwe en groene emissie van gefosforcoate LED's, die meer verstrooid worden in het oog en een negatieve invloed hebben op het milieu en verblinding, is er meer lichtvervuiling.
Bij de overgang naar LED-verlichting die de negatieve gezondheids- en milieugevolgen verzacht, raadt het nieuwe AMA-advies aan om goed te letten op het juiste ontwerp en technische aspecten. Ze vestigen met name de aandacht op het feit dat blauwrijke LED-verlichting het zicht en de veiligheid kan aantasten, zorgen kan baren en een gevaar op de weg kan vormen. Om op de lange termijn energie en geld te besparen, worden witte LED-straatverlichting nu naar steden en dorpen over de hele wereld geduwd. Toen ze onlangs overstapten van HPS naar LED voor hun straatverlichting, kozen verschillende landen voor CCT tussen 4000K en 6500K. Het menselijk oog interpreteert blauw licht, dat 29 procent is van het spectrum van 4000K LED-verlichting, als een helderwitte kleur. Behalve dat ze een effect hebben op automobilisten, werken blauwrijke LED-straatverlichting op een golflengte die melatonine 's nachts het sterkst onderdrukt. In vergelijking met traditionele straatverlichting hebben witte LED-lampen een vijf keer groter effect op circadiane slaappatronen.
biologisch effect
LED-lampen met hoge intensiteit hebben een spectrum met een hoge piek bij de golflengte die melatonine 's nachts het krachtigst onderdrukt. De pijnappelklier, een kleine klier in de vorm van een dennenappel die dicht bij het centrum van de hersenen ligt, scheidt het hormoon melatonine af. De pijnappelklier zorgt ervoor dat de interne klok de biologische cycli regelt door melatonine af te geven. Melatonine beïnvloedt een verscheidenheid aan menselijke fysiologische processen. Dit hormoon beïnvloedt het immuunsysteem, bevordert de slaap, beïnvloedt de stemming, bevordert de rijping en voortplanting en beïnvloedt de slaap. De aanmaak en afscheiding van melatonine wordt volgens studies vooral beïnvloed door licht. Melatonine is gevoeliger voor licht onder gekleurd licht met korte golflengten, terwijl het minder gevoelig is voor licht onder gekleurd licht met lange golflengten. Op basis van de onderdrukking van melatonine wordt aangenomen dat met fosfor gecoate LED-verlichting minstens vijf keer effectiever is dan hogedruknatriumverlichting bij het beïnvloeden van de circadiane fysiologie.
Een hoge CCT zal de zichtbaarheid verbeteren
Kleursensoren in het oog reageren op elektromagnetische straling die door een object wordt weerkaatst om de kleur te bepalen die mensen zien. Het menselijk oog is gevoeliger voor licht met korte golflengten tijdens het kijken onder mesopische omstandigheden. Daarom zouden witte LED's met een fosforcoating met een groter aandeel blauw licht een betere lichtopbrengst hebben wanneer ze door een mesopische lens worden bekeken dan wanneer ze met een fotopische lens worden bekeken. Deze eigenschap is eerder vermeld als een voordeel van witte LED's. Verminderde transmissie in mist of nevel is echter gekoppeld aan grotere CCT. Door de verstrooiing van Mie en Rayleigh kan licht niet volledig door mist of waas worden doorgelaten. Omdat straatverlichting wordt gebruikt om de weg te verlichten tijdens mistige of wazige omstandigheden, is hun vermogen om mist te doorbreken een cruciale factor. Geel licht dringt over het algemeen effectiever door mist dan wit licht. De meeste witte LED's hebben een beperkt vermogen om mist te doordringen. Vanwege moleculaire (Rayleigh) en aërosol (Mie) verstrooiing, leidt een beperkte penetratiecapaciteit van mist ook tot een verhoogde stedelijke luchtgloedvervuiling door witte LED's. Naast het verminderen van het grondlicht en het moeilijk maken om objecten op de grond te zien (wat de weg nog onveiliger maakt), heeft een dergelijke spreiding ook een negatieve invloed op astronomische studies en de algehele aantrekkelijkheid van de nachtelijke hemel.
Een belangrijk aspect dat bijdraagt aan nachtelijke verkeersongevallen is ineffectieve aanpassing aan het donker. Verlichting met een lage kleurtemperatuur wordt vaak gebruikt als verlichting om het acclimatisatieproces aan het donker te versnellen en de rijveiligheid en effectiviteit te vergroten. De langste donkeradaptatieperiode en een relatief hoog aandeel blauwe lichtcomponenten worden gezien in LED-verlichting met een koelwitte of daglicht CCT. Aan de andere kant hebben warmwitte LED's een korte aanpassingsduur aan het donker vanwege hun lage CCT en het grote aandeel lange-golflengtecomponenten. Wegverlichting moet tijdens het ontwerp rekening houden met aanpassing aan het donker, en tunnelverlichting is vrij cruciaal.
Geschikte verlichting
Voor buiteninstallaties zoals wegen raadt AMA aan om lampen te gebruiken met een kleurtemperatuur van 3000K of lager. Hoewel het licht wat warmer van toon is en ongeveer 21 procent van zijn emissie in het blauw ogende gebied van het spectrum bij 3000K heeft, ziet het menselijk oog het nog steeds als "wit". Zelfs als de uitvoer nog steeds relatief blauw is voor een nachtelijke omgeving, is het niettemin een aanzienlijke verbetering ten opzichte van 4000K-verlichting, omdat het ongemak en verblinding voor mensen met een handicap vermindert. Door verschillende coatings is 3000K verlichting slechts 3 procent minder energiezuinig dan 4000K verlichting, maar het is ook esthetisch veel prettiger voor de mens en heeft minder impact op dieren. Bovendien moet alle LED-verlichting op de juiste manier worden geïsoleerd om verblinding en negatieve gevolgen voor mens en milieu te verminderen, en moeten er inspanningen worden geleverd om het vermogen van LED-verlichting te benutten om tijdens daluren te verminderen.
Het menselijk oog heeft een redelijk donker aanpassings- en kleuronderscheidingsvermogen onder LED-verlichting van ongeveer 3000K CCT. Het LED-licht van deze CCT heeft ook een relatief hoge lichtopbrengst en heeft minder negatieve invloed op ons fysieke en mentale welzijn. Hoewel er afwegingen zijn bij het ontwerpen van verlichting, is het duidelijk dat LED-verlichting met een hoge CCT niet mag worden gebruikt voor straatverlichting. Luminantie, kleurweergave-index (CRI), CCT, verblindingsbeheersing, flikkering, mesopische zichtverlichting, donkeraanpassing, gevaar voor blauw licht, kleurperceptie, mistpenetratie en skyglow-vervuiling zijn allemaal belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het evalueren van elk project .
