העדפה בורה עם טמפרטורת צבע
יש יישום נרחב של תאורת חוץ המשלבת מקורות אור CCT (טמפרטורות צבע מתואמות) לבנים קרירים בגלל ההעדפה הבורה בתחושה הנתפסת של "קריר יותר" או "לבן יותר". במדינות עם קווי רוחב נמוכים האקלים חם ואנשים מעדיפים אורות עם טמפרטורות צבע גבוהות שמביאות להם תחושה קרירה. הדומיננטיות של מנורות פלורסנט בעשורים האחרונים גרמה לאנשים מסוימים להתרגל ללבנה הקרירה של התאורה. הם מאמינים ש"לבן" יותר האור "מבהיר" יותר את הראות. עם זאת, בתחום תאורת ה-LED האם אנשים עדיין צריכים לעשות את הבחירות שלהם על סמך איך שהם מרגישים? לעולם לא עוד! ב-14 ביוני 2016 פרסמה ההסתדרות הרפואית האמריקאית (AMA) הצהרת מדיניות רשמית בנוגע לפנס הרחוב. הם הביעו חששות כבדים לגבי ההשפעות המזיקות של תאורת LED בעצימות גבוהה.
כיצד נוצר אור לבן
מכיוון שדיודות פולטות אור הן מקורות אור כמעט מונוכרומטיים הפולטים אור בעל צבע יחיד ואילו לבן הוא למעשה תערובת של אור בשני צבעים או יותר (או אורכי גל), כיום המסלול המועדף ביותר ליצירת אור לבן ממודול LED הוא על ידי שימוש ב-LED בצבע יחיד (בעיקר נורית LED כחולה) ואלמנט המרת אורך גל (שהוא בדרך כלל זרחן צהוב). הצבע הנפלט על-ידי נורית LED נקבע בדרך כלל על-ידי החומר שממנו הוא נוצר. איור מייצג של נורית LED לבנה מורכב מחבילה של שבב LED כחול, עשוי גליום ניטריד (GaN), מצופה בזרחן הבולט שבהם הוא Yttrium Aluminum Garnet (YAG) הפועל כיסוד המרת אורך גל (WCE) ליצירת צבע לבן של טמפרטורת הצבע הרצויה. על ידי שינוי הרכב שבר המילוי או משקל % ניתן לכוונן את צבע האור הלבן. המאפיינים ליצירת אור לבן על פני מרחב כרומטיות גדול הם יתרון עבור יישומי תאורה שונים.
סכנת אור כחול
למרות יתרונות היעילות האנרגטית, תאורת LED בעוצמה גבוהה פולטת כמות משמעותית של אור כחול שנראה לבן לעין בלתי ומייצר בוהק לילה לא רצוי יותר מאשר תאורה רגילה. אור כחול מהווה סכנה פוטנציאלית או פגיעה ברשתית הנגרמת באופן פוטוכימי כתוצאה מחשיפה לקרינה באורכי גל בעיקר בין 400 ננומטר ל-500 ננומטר. הפליטות העודפות של כחול וירוק מנורות LED מצופות זרחן גורמות לזיהום אור מוגבר, מכיוון שאורכי גל אלה מתפזרים יותר בתוך העין ובסופו של דבר גורמים להשפעות מזיקות של סביבה ובוהק.
ההנחיה החדשה של AMA קוראת לתשומת לב נכונה לתכונות תכנון והנדסה אופטימליות בעת מעבר לתאורת LED המפחיתה השפעות בריאותיות וסביבתיות מזיקות. הם מציינים באופן ספציפי שתאורת ה-LED העשירה בכחול יכולה להפחית את חדות הראייה והבטיחות, מה שמוביל לחששות ויוצר סכנה בכביש. פנסי רחוב לד לבנים מקודמים כיום לערים ועיירות בכל רחבי העולם בשם יעילות אנרגטית וחיסכון בעלויות לטווח ארוך. CCT בין 4000K ל-6500K היה הבחירה עבור מדינות רבות שהתאימו לאחרונה את תאורת הרחוב שלהן מ-HPS ל-LED. עם זאת, 29% מהספקטרום של תאורת LED של 4000K נפלט כאור כחול, שהעין האנושית תופסת כצבע לבן עז. מלבד השפעתו על הנהגים, פנסי רחוב LED עשירים בכחול פועלים באורך גל המדכא באופן השלילי ביותר את המלטונין במהלך הלילה. לפנסי LED לבנים יש פי 5 יותר השפעה על מקצבי השינה הצירקדיים מאשר לפנסי רחוב רגילים.
השפעה פיזיולוגית
לנורות LED בעוצמה גבוהה יש ספקטרום שמגיע עם קפיצה חזקה באורך הגל שמדכאת בצורה היעילה ביותר מלטונין בשעות הלילה. מלטונין הוא הורמון המופרש על ידי בלוטת האצטרובל, בלוטה קטנה בצורת אצטרובל הממוקמת בסמוך למרכז המוח. באמצעות שחרור מלטונין, בלוטת האצטרובל שומרת על השעון הפנימי המווסת את המקצבים הטבעיים של תפקוד הגוף. למלטונין יש מספר השפעות על תפקודים פיזיולוגיים של האדם. הורמון זה מקדם שינה, משפיע על הרגש, מגרה בגרות ורבייה, ויש לו השפעה על תפקודי מערכת החיסון. מחקרים גילו כי הייצור וההפרשה של מלטונין מושפעים בעיקר מאור - מלטונין הוא בעל רגישות אור גבוהה יותר תחת אורות הצבע עם אורכי גל קצרים; מצד שני, למלטונין יש רגישות אור נמוכה יותר תחת אורות הצבע עם אורכי גל ארוכים. ההערכה היא כי מנורת LED מצופה זרחן חזקה לפחות פי 5 בהשפעה על הפיזיולוגיה הצירקדיאנית מאשר אור נתרן בלחץ גבוה המבוסס על דיכוי מלטונין.
CCT גבוה ≠ נראות טובה יותר
התפיסה האנושית של צבע האובייקט מקורה בחיישני צבע בעין המגיבים לקרינה אלקטרומגנטית המוחזרת מהאובייקט. תחת ראייה מזופית, העין האנושית רגישה יותר לאור באורך גל קצר. לפיכך, נוריות LED לבנות מצופות זרחן בעלות רכיב אור כחול גבוה יותר יהיו בעלות יעילות זוהרת גבוהה יותר תחת ראייה מזופית מאשר תחת ראייה פוטופית. תכונה זו תוארה בעבר כיתרון של נורות LED לבנות. עם זאת, CCT גבוה יותר קשור לתמסורת נמוכה יותר בערפל או בערפל או בערפל. מכיוון שיש פיזור ריילי ופיזור מיה, האור לא מצליח לשדר באופן מלא דרך ערפל או אובך. יכולת חדירת ערפל היא שיקול הכרחי מהסיבה שפנסי רחוב מנוצלים להארת הכביש תחת מזג אוויר ערפילי או מעורפל. באופן כללי, לאור צהוב יש יכולות חדירה טובות יותר לערפל מאשר לאור לבן. יכולת חדירת הערפל של רוב נוריות ה-LED הלבנות ירודה. יכולת חדירה נמוכה של ערפל גורמת גם לזיהום גבוה יותר של נוריות צוהר עירוניות מנורות LED לבנות עקב פיזור מולקולרי (ריילי) ותרסיס (Mie). פיזור כזה לא רק מקטין את תאורת הקרקע ומקשה על התצפית על עצמים קרקעיים (ובכך הופך את הכביש לבטוח עוד פחות), לסקייגלו מפיזור יש גם השפעה לא רצויה על המחקר האסטרונומי, ומשפיע לרעה על האסתטיקה הכללית של השמים בלילה.
הסתגלות אפלה לא יעילה היא אחד הגורמים החשובים שגורמים לתאונות דרכים במהלך הלילה. בניסיון להפוך את ההסתגלות הכהה למהירה יותר ולשפר את הבטיחות והיעילות של הנהג בנהיגה, תאורת טמפרטורת צבע נמוכה משמשת בדרך כלל לתאורה. תאורת LED עם CCT לבן או אור יום קריר כוללת כמות גבוהה יחסית של רכיבי אור כחול וזמן ההסתגלות הכהה הארוך ביותר. להיפך, לנורות LED לבנות חמות יש CCT נמוך יחסית וכמות גבוהה של רכיבי אורכי גל ארוכים, ולכן יש להן זמני הסתגלות קצרים לכהים. הסתגלות כהה צריכה להיות שיקול עיצובי חשוב לתאורת כבישים והיא קריטית בתאורת מנהרה.
תאורה בריאה
AMA מעודדת שימוש בתאורת 3000K ומטה להתקנות חיצוניות כגון כבישים. ב-3000K, העין האנושית עדיין תופסת את האור כ"לבן", עם זאת הגוון שלה חם במידה בינונית יותר, ויש לה כ-21% מהפליטה שלה בחלק הכחול של הספקטרום. פליטה זו עדיין נותרה כחולה מאוד עבור סביבת הלילה, אך היא מהווה שיפור משמעותי לעומת תאורת ה-4000K בהתחשב בעובדה שהיא מפחיתה אי נוחות ובוהק נכות. מיוחס לציפויים שונים, היעילות האנרגטית של תאורת 3000K היא רק 3% פחות מ-4000K, אך האור נעים יותר לבני אדם באופן משמעותי ויש לו כמות מופחתת של השפעה על חיות הבר. יתר על כן, כל תאורת ה-LED צריכה להיות מוגנת כראוי כדי למזער את הבוהק ואת ההשפעות האנושיות והסביבתיות המזיקות, ויש לתת מאמצים לנצל את היכולת של תאורת LED להיות מעומעמת למחזורים מחוץ לשיא.
תחת תאורת ה-LED של כ-3000K CCT, לעין האנושית יש זמן הסתגלות כהה הגון ויכולות אפליית צבעים, לנורית ה-LED ב-CCT זה יש גם יעילות זוהרת גבוהה יחסית ופחות השפעה שלילית על הרווחה הפיזית והנפשית שלנו. התשובה ברורה שיש להימנע מתאורת CCT LED גבוהה לתאורת רחוב למרות שיש פשרות בתכנון התאורה, שבהן זוהר, מדד עיבוד צבע (CRI), CCT, בקרת בוהק, הבהוב, הבהוב, ראייה מזופית, הסתגלות כהה, סיכון אור כחול, תפיסת צבע, חדירת ערפל וזיהום skyglow הם מרכיבים אינטגרליים בכל הערכת פרויקט הקובעים את התאמתו של אור לתאורת רחוב.
