כבישים, רחובות ואזורים שמסביב מוארים בתאורת רחוב כדי לשפר את בטיחות הולכי הרגל והנהגים. מנורות פריקה בלחץ גבוה, לרוב בלחץ גבוה נתרן (HPS) ומנורות מתכת הליד, משמשות במערכות תאורת רחוב מדור קודם. מקורות אור אלה היו ידועים בעבר כמי שמספקים את כמות ההארה הגבוהה ביותר לכל וואט חשמל שנצרך. זה הופך להיות חיוני לחסוך בדלקים מאובנים וליצור מקורות אנרגיה חדשים ונצחיים שכן משאבי הטבע והאנרגיה ייגמרו בסופו של דבר. אנשים בכל רחבי העולם פועלים למען מבנים ציבוריים בדרך זו כתוצאה מכך. יעילות אנרגטית, כמו גם מספר יתרונות נוספים, כגון אורך חיי מוצר ארוך יותר, עלויות תחזוקה מופחתות והשפעה סביבתית פחותה, הם הגורמים לדרישה לתאורת LED חסכונית באנרגיה.
ההעדפה המזניחה
בגלל הרצון הנאיבי לתחושה הנתפסת של "קריר" או "לבן יותר", מקורות אור CCT לבן קריר (טמפרטורת צבע בקורלציה) משמשים לעתים קרובות בתאורת חוץ. אנשים בוחרים בנורות עם טמפרטורות צבע גבוהות המעניקות להם תחושה של קרירות מכיוון שהאקלים חם במדינות עם קווי רוחב נמוכים. אנשים מסוימים התאקלמו ללבן הקרה של תאורה כתוצאה מהפופולריות של מנורות פלורסנט בעשורים האחרונים. הם מחזיקים בדעה שהראייה משתפרת על ידי אור "לבן" יותר. אבל האם אנשים עדיין צריכים לבסס את החלטותיהם על רגשות בעידן תאורת הלד? אף פעם לא יותר! האיגוד הרפואי האמריקאי (AMA) פרסם הצהרת מדיניות רשמית לגבי תאורת רחוב ב-14 ביוני 2016. לגבי ההשפעות השליליות של נורות LED בעוצמה גבוהה, הם עוררו דאגה חמורה.
כיצד מופק אור לבן
מכיוון שאור לבן הוא בעצם תערובת של אור של שני צבעים או יותר (או אורכי גל), ודיודות פולטות אור הן מקורות אור כמעט מונוכרומטיים הפולטים אור בצבע אחד, השיטה הפופולרית ביותר לייצור אור לבן ממודול LED ב- הרגע הוא להשתמש ב-LED בצבע יחיד (בדרך כלל LED כחול) ובאלמנט הממיר אורך גל (שהוא בדרך כלל זרחן צהוב). החומר שממנו עשוי לד משפיע לרוב על הצבע שהוא פולט. חבילה המכילה שבב LED כחול הבנוי מגאליום ניטריד (GaN) מכוסה בזרחן, לרוב איטריום אלומיניום נופך (YAG), המתפקד כאלמנט המרה לאורך גל (WCE) לייצור צבע לבן בטמפרטורת הצבע הנדרשת, משמשת. כייצוג מייצג של LED לבן. ניתן לכוונן את צבע האור הלבן על ידי התאמת הרכב שבר המילוי או אחוז המשקל. עבור יישומי תאורה רבים, היכולת להפיק אור לבן על פני מרחב צבעוניות רחב היא שימושית.
סכנת אור אדום
תאורת רחוב LED בעוצמה גבוהה מייצרות כמות משמעותית של אור כחול, הנראה לבן לעין בלתי מזוינת וגורם לסנוור ערב שלילי יותר מאשר תאורה רגילה, למרות היתרונות של חסכון באנרגיה. חשיפה לאור כחול, המתרחשת לרוב בין אורכי גל של 400 ו-500 ננומטר, עלולה להיות מסוכנת או לגרום לנזק לרשתית הנגרמת פוטוכימית. בשל הפליטה הנוספת של כחול וירוק מנורות לד מצופות זרחן, שמתפזרות יותר בעין ויש להן השפעות שליליות על הסביבה והסנוור, יש יותר זיהום אור.
בעת המעבר לתאורת LED המפחיתה השלכות בריאותיות וסביבתיות שליליות, העצה החדשה של AMA ממליצה לשים לב להיבטים העיצוביים והטכניים המתאימים. הם מפנים במיוחד את תשומת הלב לעובדה שתאורת לד עשירה בכחול עלולה לפגוע בראייה ובבטיחות, לעורר חששות ולהוות סכנה על הכביש. על מנת לחסוך באנרגיה ובכסף בטווח הארוך, פנסי רחוב לבנים מסוג LED נדחפים כעת לערים ועיירות בכל רחבי העולם. בעת המעבר מ-HPS ל-LED עבור תאורת הרחוב שלהם לאחרונה, כמה מדינות בחרו ב-CCT בין 4000K ל-6500K. העין האנושית מפרשת אור כחול, שהוא 29 אחוז מהספקטרום של תאורת LED של 4000K, כצבע לבן בוהק. בנוסף להשפעה על הנהגים, פנסי רחוב LED עשירים בכחול פועלים באורך גל המדכא את המלטונין בצורה החמורה ביותר בלילה. בהשוואה לתאורת רחוב מסורתית, למנורות LED לבנות יש השפעה גדולה פי חמישה על דפוסי השינה הצירקדיים.
השפעה ביולוגית
לנורות LED בעוצמה גבוהה יש ספקטרום עם שיא גבוה באורך הגל שמדכא את המלטונין בצורה החזקה ביותר בלילה. בלוטת האצטרובל, בלוטה זעירה בעלת צורת אצטרובל הממוקמת קרוב למרכז המוח, מפרישה את ההורמון מלטונין. בלוטת האצטרובל שומרת על השעון הפנימי שולט במחזורים הביולוגיים על ידי שחרור מלטונין. מלטונין משפיע על מגוון תהליכים פיזיולוגיים אנושיים. הורמון זה משפיע על מערכת החיסון, מעודד שינה, משפיע על מצב הרוח, מגביר את ההתבגרות והרבייה ומשפיע על השינה. ייצור והפרשת מלטונין מושפעים בעיקר מאור, על פי מחקרים. מלטונין רגיש יותר לאור תחת אורות צבעוניים בעלי אורכי גל קצרים, בעוד שהוא פחות רגיש לאור תחת אורות צבעוניים בעלי אורכי גל ארוכים. בהתבסס על דיכוי המלטונין, נהוג לחשוב שתאורת LED מצופה זרחן יעילה לפחות פי חמישה מתאורת נתרן בלחץ גבוה בהשפעה על הפיזיולוגיה הצירקדית.
CCT גבוה ישפר את הנראות
חיישני צבע בעין מגיבים לקרינה אלקטרומגנטית המוחזרת מעצם כדי לקבוע את הצבע שבני אדם רואים. העין האנושית רגישה יותר לאור עם אורכי גל קצרים בזמן צפייה בתנאים מזופיים. לכן, לדים לבנים מצופות זרחן עם חלק גדול יותר של אור כחול תהיה יעילות זוהרת טובה יותר כאשר הם צופים דרך עדשה מזופית מאשר כאשר הם צופים בעדשה פוטופית. מאפיין זה נרשם בעבר כהטבה של נוריות LED לבנות. עם זאת, שידור מופחת בערפל או אובך קשור ל-CCT גדול יותר. האור אינו מסוגל לשדר במלואו דרך ערפל או אובך עקב פיזור מי וריילי. מכיוון שפנסי רחוב משמשים להארת הכביש בתנאי ערפל או מעורפל, יכולתם לחדור לערפל היא גורם מכריע. אור צהוב בדרך כלל חודר לערפל בצורה יעילה יותר מאשר אור לבן. לרוב נוריות הלד הלבנות יש יכולת מוגבלת לחדור לערפל. בשל פיזור מולקולרי (Rayleigh) ו-Aerosol (Mie), יכולת חדירת ערפל מוגבלת מובילה גם לזיהום זוהר עירוני מוגבר מנורות LED לבנות. בנוסף להפחתת אור הקרקע ומקשה על ראיית פריטים על הקרקע (מה שהופך את הדרך לפחות בטוחה עוד יותר), לפיזור כזה יש גם השפעה שלילית על המחקרים האסטרונומיים ועל האטרקטיביות הכללית של שמי הלילה.
היבט משמעותי אחד שתורם לתאונות דרכים בלילה הוא הסתגלות לא יעילה לחושך. תאורת טמפרטורת צבע נמוכה משמשת לעתים קרובות כהארה במאמץ לזרז את תהליך ההסתגלות לחושך ולהגביר את בטיחות ויעילות הנהיגה. תקופת ההסתגלות הארוכה ביותר לחושך ושיעור גבוה יחסית של רכיבי אור כחול נראים בתאורת LED עם CCT לבן קריר או אור יום. מצד שני, ללדים הלבנים החמים יש משכי הסתגלות כהים מהירים בשל ה-CCT הנמוך והחלק הגדול של רכיבי אורך גל ארוכים. תאורת כביש צריכה לקחת בחשבון התאמה לחושך במהלך התכנון, ותאורת המנהרה היא חיונית למדי.
תאורה מתאימה
עבור התקנות חיצוניות כמו כבישים, AMA ממליצה להשתמש באורות עם טמפרטורת צבע של 3000K או נמוכה יותר. למרות שהאור הוא קצת יותר חם בגוון ויש לו בסביבות 21 אחוז מהפליטה שלו באזור המופיע כחול של הספקטרום ב-3000K, העין האנושית עדיין רואה אותו כ"לבן". גם אם הפלט עדיין כחול יחסית להגדרת לילה, בכל זאת מדובר בשיפור משמעותי בהשוואה ל-4000K תאורה מכיוון שהוא מפחית את אי הנוחות והבוהק עבור בעלי מוגבלויות. בשל ציפויים שונים, תאורה של 3000K היא רק 3 אחוז פחות יעילה באנרגיה מאשר 4000K תאורה, אבל היא גם הרבה יותר נעימה מבחינה אסתטית לבני אדם ויש לה פחות השפעה על בעלי חיים. בנוסף, כל תאורת ה-LED צריכה להיות מבודדת כראוי כדי להפחית את הסנוור וההשפעות השליליות על אנשים ועל הסביבה, ויש לעשות מאמצים כדי לנצל את היכולת של תאורת LED כדי להפחית את תקופות השפל.
לעין האנושית יש יכולת הסתגלות סבירה לכהה ויכולת הבחנה בצבע תחת תאורת LED של כ-3000K CCT. לנורת ה-LED ב-CCT זה יש גם יעילות זוהרת גבוהה יחסית ופחות השפעה שלילית על הרווחה הפיזית והנפשית שלנו. למרות שיש פשרות בתכנון התאורה, ברור שאין להשתמש בתאורת LED גבוהה CCT לתאורת רחוב. בהירות, אינדקס עיבוד צבע (CRI), CCT, בקרת בוהק, הבהוב, הארת ראייה מזופית, הסתגלות כהה, סכנת אור כחול, תפיסת צבע, חדירת ערפל וזיהום זוהר השמיים הם כולם גורמים חשובים שיש לקחת בחשבון בעת הערכת כל פרויקט .
