Carreggiate, strade e aree circostanti sono illuminate dall'illuminazione stradale per migliorare la sicurezza dei pedoni e degli automobilisti. Le lampade a scarica ad alta pressione, molto spesso lampade al sodio ad alta pressione (HPS) e ad alogenuri metallici, sono utilizzate nei sistemi di illuminazione stradale tradizionali. Queste sorgenti luminose erano precedentemente note per fornire la massima illuminazione per watt di potenza consumata. Diventa fondamentale conservare i combustibili fossili e creare nuove ed eterne fonti di energia poiché le risorse naturali e l'energia alla fine si esauriranno. Di conseguenza, le persone di tutto il mondo stanno lavorando per strutture pubbliche in questo modo. L'efficienza energetica e una serie di vantaggi aggiuntivi, come la maggiore durata del prodotto, la riduzione dei costi di manutenzione e il minore impatto ambientale, sono ciò che alimenta la domanda di illuminazione a LED ad alta efficienza energetica.
La preferenza negligente
A causa del desiderio ingenuo per la sensazione percepita di "più freddo" o "più bianco", le sorgenti luminose CCT (temperatura di colore correlata) bianco freddo vengono spesso utilizzate nell'illuminazione esterna. Le persone scelgono luci con temperature di colore elevate che diano loro una sensazione di freschezza poiché il clima è caldo nelle nazioni a basse latitudini. Alcuni individui si sono abituati al freddo candore dell'illuminazione a causa della popolarità delle lampade fluorescenti negli ultimi decenni. Ritengono che la vista sia migliorata dalla luce "più bianca". Ma le persone dovrebbero ancora basare le loro decisioni sulle emozioni nell'era dell'illuminazione a LED? Mai più! L'American Medical Association (AMA) ha pubblicato una dichiarazione politica formale sull'illuminazione stradale il 14 giugno 2016. Per quanto riguarda gli impatti negativi delle luci a LED ad alta intensità, hanno sollevato gravi preoccupazioni.
Come viene prodotta la luce bianca
Poiché la luce bianca è essenzialmente una miscela di luce di due o più colori (o lunghezze d'onda) e i diodi a emissione luminosa sono sorgenti luminose quasi monocromatiche che emettono luce di un singolo colore, il metodo più diffuso per produrre luce bianca da un modulo LED al momento è utilizzare un LED monocolore (tipicamente un LED blu) e un elemento di conversione della lunghezza d'onda (tipicamente un fosforo giallo). La sostanza di cui è composto un LED spesso influisce sul colore che emette. Un pacchetto contenente un chip LED blu costruito con nitruro di gallio (GaN) ricoperto da un fosforo, più comunemente granato di ittrio e alluminio (YAG), che funge da elemento di conversione della lunghezza d'onda (WCE) per produrre un colore bianco della temperatura di colore richiesta, serve come rappresentazione rappresentativa di un LED bianco. Il colore della luce bianca può essere regolato regolando la composizione della frazione di riempimento o la percentuale di peso. Per molte applicazioni di illuminazione, è utile la capacità di produrre luce bianca su un ampio spazio cromatico.
Pericolo semaforo rosso
I lampioni a LED ad alta intensità generano una notevole quantità di luce blu, che a occhio nudo appare bianca e provoca un abbagliamento serale più sfavorevole rispetto all'illuminazione convenzionale, nonostante i vantaggi del risparmio energetico. L'esposizione alla luce blu, che si verifica principalmente tra le lunghezze d'onda di 400 e 500 nm, può essere pericolosa o provocare danni alla retina causati fotochimicamente. A causa delle ulteriori emissioni blu e verdi dei LED rivestiti di fosforo, che si disperdono maggiormente nell'occhio e hanno impatti negativi sull'ambiente e sull'abbagliamento, c'è più inquinamento luminoso.
Quando si passa all'illuminazione a LED che mitiga le conseguenze negative per la salute e l'ambiente, il nuovo consiglio AMA raccomanda di prestare particolare attenzione al design appropriato e agli aspetti tecnici. Attirano in particolare l'attenzione sul fatto che l'illuminazione a LED ricca di blu può compromettere la vista e la sicurezza, sollevando preoccupazioni e rappresentando un pericolo sulla strada. Per risparmiare energia e denaro a lungo termine, i lampioni a LED bianchi vengono ora spinti nelle città e nei paesi di tutto il mondo. Passando di recente da HPS a LED per l'illuminazione stradale, diverse nazioni hanno optato per CCT tra 4000K e 6500K. L'occhio umano interpreta la luce blu, che rappresenta il 29 percento dello spettro dell'illuminazione a LED 4000K, come un colore bianco brillante. Oltre ad avere un effetto sui conducenti, i lampioni a LED ricchi di blu funzionano a una lunghezza d'onda che sopprime la melatonina in modo più grave di notte. Rispetto all'illuminazione stradale tradizionale, le lampade a LED bianche hanno un effetto cinque volte maggiore sui ritmi circadiani del sonno.
effetto biologico
Le luci a LED ad alta intensità hanno uno spettro con un picco elevato alla lunghezza d'onda che sopprime la melatonina in modo più potente di notte. La ghiandola pineale, una minuscola ghiandola a forma di pigna situata vicino al centro del cervello, secerne l'ormone melatonina. La ghiandola pineale mantiene l'orologio interno controllando i cicli biologici rilasciando melatonina. La melatonina influisce su una varietà di processi fisiologici umani. Questo ormone influenza il sistema immunitario, favorisce il sonno, influenza l'umore, aumenta la maturazione e la riproduzione e influisce sul sonno. La produzione e la secrezione di melatonina sono principalmente influenzate dalla luce, secondo gli studi. La melatonina è più sensibile alla luce sotto luci colorate con lunghezze d'onda corte, mentre è meno sensibile alla luce sotto luci colorate con lunghe lunghezze d'onda. Sulla base della soppressione della melatonina, si ritiene che l'illuminazione a LED rivestita di fosforo sia almeno cinque volte più efficace dell'illuminazione al sodio ad alta pressione nell'influenzare la fisiologia circadiana.
Un CCT elevato migliorerà la visibilità
I sensori di colore nell'occhio rispondono alla radiazione elettromagnetica riflessa da un oggetto per determinare il colore che gli esseri umani vedono. L'occhio umano è più sensibile alla luce con lunghezze d'onda corte durante la visualizzazione in condizioni mesopiche. Pertanto, i LED bianchi rivestiti di fosforo con una proporzione maggiore di luce blu avrebbero una migliore efficacia luminosa se visti attraverso una lente mesopica rispetto a quando visti con una lente fotopica. Questa caratteristica è stata precedentemente indicata come un vantaggio dei LED bianchi. Tuttavia, una trasmissione ridotta in caso di nebbia o foschia è legata a una maggiore CCT. La luce non è in grado di trasmettere completamente attraverso la nebbia o la foschia a causa della diffusione di Mie e Rayleigh. Poiché i lampioni vengono utilizzati per illuminare la strada in condizioni di nebbia o foschia, la loro capacità di penetrare la nebbia è un fattore cruciale. La luce gialla generalmente penetra la nebbia in modo più efficace della luce bianca. La maggior parte dei LED bianchi ha una capacità limitata di penetrare la nebbia. A causa della diffusione molecolare (Rayleigh) e dell'aerosol (Mie), la limitata capacità di penetrazione della nebbia porta anche a un aumento dell'inquinamento da bagliore urbano causato dai LED bianchi. Oltre a diminuire la luce del suolo e rendere difficile vedere gli oggetti sul terreno (il che rende la strada ancora meno sicura), tale dispersione ha anche un impatto negativo sugli studi astronomici e sull'attrattiva complessiva del cielo notturno.
Un aspetto significativo che contribuisce agli incidenti stradali notturni è l'inefficace adattamento al buio. L'illuminazione a bassa temperatura di colore viene spesso utilizzata come illuminazione nel tentativo di accelerare il processo di acclimatamento all'oscurità e aumentare la sicurezza e l'efficacia di guida. Il periodo di adattamento al buio più lungo e una proporzione relativamente elevata di componenti di luce blu si osservano nell'illuminazione a LED con un CCT bianco freddo o luce diurna. D'altra parte, i LED a luce bianca calda hanno una rapida durata di adattamento al buio grazie al loro basso CCT e all'elevata percentuale di componenti a lunghezza d'onda lunga. L'illuminazione della carreggiata dovrebbe tenere conto dell'adattamento all'oscurità durante la progettazione e l'illuminazione del tunnel è piuttosto cruciale.
Illuminazione adatta
Per installazioni esterne come strade, AMA consiglia di utilizzare luci con una temperatura di colore di 3000K o inferiore. Sebbene la luce abbia un tono leggermente più caldo e abbia circa il 21 percento della sua emissione nella regione dello spettro che appare blu a 3000K, l'occhio umano la vede ancora come "bianca". Anche se l'uscita è ancora relativamente blu per un'impostazione notturna, è comunque un miglioramento significativo rispetto all'illuminazione a 4000K poiché riduce il disagio e l'abbagliamento per le persone con disabilità. Grazie ai vari rivestimenti, l'illuminazione a 3000K è solo il 3% in meno di efficienza energetica rispetto all'illuminazione a 4000K, ma è anche molto più gradevole dal punto di vista estetico per l'uomo e ha un impatto minore sugli animali. Inoltre, tutta l'illuminazione a LED dovrebbe essere opportunamente isolata per ridurre l'abbagliamento e gli impatti negativi sulle persone e sull'ambiente, e dovrebbero essere compiuti sforzi per utilizzare la capacità dell'illuminazione a LED di essere ridotta per i periodi non di punta.
L'occhio umano ha un ragionevole adattamento al buio e capacità di discriminazione del colore sotto l'illuminazione a LED di circa 3000K CCT. La luce a LED di questo CCT ha anche un'efficacia luminosa relativamente elevata e un minore impatto negativo sul nostro benessere fisico e mentale. Sebbene ci siano dei compromessi nella progettazione dell'illuminazione, è chiaro che l'illuminazione a LED ad alta CCT non dovrebbe essere utilizzata per l'illuminazione stradale. Luminanza, indice di resa cromatica (CRI), CCT, controllo dell'abbagliamento, sfarfallio, illuminamento della visione mesopica, adattamento al buio, rischio di luce blu, percezione del colore, penetrazione della nebbia e inquinamento del cielo sono tutti fattori importanti che devono essere presi in considerazione quando si valuta qualsiasi progetto .
