Uvidende præference med farvetemperatur
Der er en udbredt anvendelse af udendørs belysning, der inkorporerer kølige hvide CCT (korrelerede farvetemperaturer) lyskilder på grund af den uvidende præference i den opfattede følelse af "kølere" eller "hvidere". I lande med lave breddegrader er klimaet varmt, og folk foretrækker lys med høje farvetemperaturer, som giver dem en kølig følelse. Lysstofrørs dominans i de sidste par årtier har gjort nogle mennesker vant til belysningens kølige hvidhed. De mener "hvidere" lyset "klarere" synlighed. Men inden for LED-belysning skal folk stadig træffe deres valg baseret på, hvordan de har det? Aldrig igen! Den 14. juni 2016 udgav American Medical Association (AMA) en officiel politikerklæring om led gadelys. De udtrykte alvorlige bekymringer over de skadelige virkninger af højintensiv LED-belysning.
Hvordan genereres hvidt lys
Da lysemitterende dioder er næsten monokromatiske lyskilder, der udsender lys, der har en enkelt farve, mens hvid i det væsentlige er en blanding af lys af to eller flere farver (eller bølgelængder), på nuværende tidspunkt den mest foretrukne vej til at skabe hvidt lys fra en LED modul er ved at anvende en enkelt farve LED (hovedsagelig en blå LED) og et bølgelængdekonverteringselement (som normalt er en gul fosfor). Farven, der udsendes af en LED, bestemmes typisk af det materiale, den er dannet af. En repræsentativ illustration af en hvid LED består af en pakke med en blå LED-chip, lavet af galliumnitrid (GaN), belagt med en phosphor, især Yttrium Aluminium Granat (YAG), der fungerer som et bølgelængdekonverteringselement (WCE) for at generere en hvid farve af den ønskede farvetemperatur. Ved at ændre fyldfraktionens sammensætning eller vægtprocenten kan den hvide lysfarve indstilles. Egenskaberne til at generere hvidt lys på tværs af et stort farveområde er fordelagtige til forskellige belysningsapplikationer.
Fare for blåt lys
På trods af fordelene ved energieffektiviteten udsender højintensiv LED-belysning en betydelig mængde blåt lys, der ser hvidt ud med det blotte øje og producerer mere uønsket natskin end konventionel belysning. Blåt lys udgør en potentiel fare eller en fotokemisk induceret nethindeskade som følge af strålingseksponering ved bølgelængder overvejende mellem 400 nm og 500 nm. De overskydende blå og grønne emissioner fra fosforbelagte LED'er resulterer i øget lysforurening, fordi disse bølgelængder spredes mere i øjet og ender med skadelige miljø- og blændingseffekter.
Den nye AMA-vejledning opfordrer til korrekt opmærksomhed på optimalt design og tekniske funktioner, når der skiftes til LED-belysning, der afbøder skadelige sundheds- og miljøeffekter. De påpeger specifikt, at den blårige LED-belysning kan mindske synsstyrken og sikkerheden, hvilket fører til bekymringer og skaber en fare på vejen. Hvide LED-gadelys promoveres i øjeblikket til byer og byer over hele verden i navnet på energieffektivitet og langsigtede omkostningsbesparelser. CCT mellem 4000K og 6500K har været valget for mange lande, der for nylig har eftermonteret deres gadebelysning fra HPS til LED. 29 procent af spektret af 4000K LED-belysning udsendes dog som blåt lys, som det menneskelige øje opfatter som en hård hvid farve. Bortset fra dets indvirkning på chauffører, fungerer blårige LED-gadelys ved en bølgelængde, der mest negativt undertrykker melatonin om natten. Hvide LED-lamper har 5 gange større indflydelse på døgnsøvnrytmer end konventionelle gadelamper.
Fysiologisk påvirkning
LED-lys med høj intensitet har et spektrum, der kommer med en stærk spids på den bølgelængde, der mest effektivt undertrykker melatonin om natten. Melatonin er et hormon, der udskilles af pinealkirtlen, en lille pinecone-formet kirtel, der ligger nær midten af hjernen. Gennem melatoninfrigivelse vedligeholder pinealkirtlen det indre ur, der regulerer kroppens naturlige rytmer. Melatonin har flere påvirkninger på menneskets fysiologiske funktioner. Dette hormon fremmer søvn, påvirker følelser, stimulerer modenhed og reproduktion og har en indflydelse på immunforsvaret. Forskere har opdaget, at produktionen og udskillelsen af melatonin primært påvirkes af lys - melatonin besidder en højere lysfølsomhed under farvelysene med korte bølgelængder; på den anden side har melatonin en lavere lysfølsomhed under farvelysene med lange bølgelængder. Det anslås, at en phosphorbelagt LED-lampe er mindst 5 gange mere potent til at påvirke døgnrytmen fysiologi end en højtryksnatriumlys baseret på melatoninundertrykkelse.
Høj CCT ≠ Bedre synlighed
Menneskets opfattelse af et objekts farve stammer fra farvesensorer i øjet, der reagerer på elektromagnetisk stråling, der reflekteres fra objektet. Under mesopisk syn er det menneskelige øje mere følsomt over for lys med kort bølgelængde. Derfor vil fosforbelagte hvide LED'er, der har højere blå lyskomponent, have højere lyseffektivitet under mesopisk syn end under fotopisk syn. Denne egenskab er tidligere blevet beskrevet som en fordel ved hvide lysdioder. Ikke desto mindre er højere CCT forbundet med lavere transmission i tåge eller dis. Da der er Rayleigh-spredning og Mie-spredning, transmitterer lys ikke fuldt ud gennem tåge eller dis. Tågegennemtrængningsevne er en uundværlig overvejelse, fordi gadelys bruges til at oplyse vejen i tåget eller diset vejr. Generelt set har gult lys bedre tågegennemtrængningsevner end hvidt lys. Tågegennemtrængningsevnen for de fleste hvide LED'er er dårlig. Lav tågegennemtrængningsevne resulterer også i højere skyglødsforurening i byerne fra hvide LED'er på grund af molekylær (Rayleigh) og aerosol (Mie) spredning. En sådan spredning reducerer ikke kun belysningen af jorden og gør jordobjekter svære at observere (og dermed gør kørebanen endnu mindre sikker), skygløden fra spredning har også en uønsket effekt på astronomisk forskning og påvirker himlens generelle æstetik negativt om natten.
Ineffektiv mørketilpasning er en vigtig faktor, der forårsager trafikulykker i løbet af natten. I et forsøg på at gøre mørketilpasning hurtigere og forbedre førerens køresikkerhed og effektivitet, bruges lav farvetemperaturbelysning typisk til belysning. LED-belysning med en kold hvid eller dagslys CCT har relativt høje mængder af blå lyskomponenter og den længste mørketilpasningstid. Tværtimod har varmhvide LED'er relativt lav CCT og en høj mængde af lange bølgelængdekomponenter, og derfor har de korte mørke tilpasningstider. Mørketilpasning bør være et vigtigt designhensyn til vejbelysning og er afgørende i tunnelbelysning.
Sund belysning
AMA opfordrer til brug af 3000K eller lavere belysning til udendørs installationer såsom veje. Ved 3000K opfatter det menneskelige øje stadig lyset som "hvidt", ikke desto mindre er det moderat varmere i tonen og har cirka 21 procent af sin emission i den blå del af spektret. Denne emission forbliver stadig meget blå for nattemiljøet, men er en væsentlig forbedring i forhold til 4000K-belysningen i betragtning af, at den reducerer ubehag og genskin. Tilskrives forskellige belægninger er energieffektiviteten af 3000K belysning kun 3 procent mindre end 4000K, alligevel er lyset væsentligt mere behageligt for mennesker og har en mindre indvirkning på dyrelivet. Desuden bør al LED-belysning være ordentligt afskærmet for at minimere blænding og skadelige menneskelige og miljømæssige påvirkninger, og der bør gøres en indsats for at drage fordel af LED-belysningens mulighed for at blive dæmpet ved lavbelastningscyklusser.
Under LED-belysningen på omkring 3000K CCT har det menneskelige øje en anstændig mørk tilpasningstid og farvediskriminationsevner, LED-lyset på denne CCT har også relativt høj lyseffekt og mindre negativ effekt på vores fysiske og mentale velvære. Svaret er indlysende, at LED-belysning med høj CCT bør undgås til gadebelysning, selvom der er afvejninger i lysdesign, hvor luminans, farvegengivelsesindeks (CRI), CCT, blændingskontrol, flimmer, mesopisk synsbelysning, mørk tilpasning, blå lysfare, farveopfattelse, tågeindtrængning og skyglødforurening er integrerede komponenter i enhver projektvurdering, der bestemmer et lyss egnethed til gadebelysning.
