Las carreteras, calles y áreas circundantes están iluminadas con alumbrado público para mejorar la seguridad de los peatones y automovilistas. Las lámparas de descarga de alta presión, con mayor frecuencia lámparas de sodio de alta presión (HPS) y de halogenuros metálicos, se utilizan en los sistemas de alumbrado público heredados. Estas fuentes de luz se conocían anteriormente por proporcionar la mayor cantidad de iluminación por vatio de energía consumida. Se vuelve crucial conservar los combustibles fósiles y crear fuentes de energía nuevas y eternas, ya que los recursos naturales y la energía finalmente se agotarán. Como resultado, personas de todo el mundo están trabajando para lograr estructuras públicas de esta manera. La eficiencia energética, así como una serie de ventajas adicionales, como una mayor vida útil del producto, menores costos de mantenimiento y un menor efecto ambiental, son lo que impulsa la demanda de iluminación LED de bajo consumo.
La preferencia negligente
Debido al ingenuo deseo de percibir la sensación de "más frío" o "más blanco", las fuentes de luz CCT (temperatura de color correlacionada) de blanco frío se utilizan a menudo en la iluminación exterior. Las personas eligen luces con temperaturas de color altas que les den una sensación de frescura ya que el clima es cálido en países con latitudes bajas. Algunas personas se han acostumbrado a la fría blancura de la iluminación como resultado de la popularidad de las lámparas fluorescentes en las últimas décadas. Sostienen la opinión de que la vista mejora con una luz "más blanca". Pero, ¿deberían las personas basar sus decisiones en las emociones en la era de la iluminación LED? ¡Nunca más! La Asociación Médica Estadounidense (AMA, por sus siglas en inglés) publicó una declaración de política formal sobre el alumbrado público el 14 de junio de 2016. En cuanto a los impactos negativos de las luces LED de alta intensidad, expresaron una gran preocupación.
Cómo se produce la luz blanca
Dado que la luz blanca es esencialmente una mezcla de luz de dos o más colores (o longitudes de onda), y los diodos emisores de luz son fuentes de luz casi monocromáticas que emiten luz de un solo color, el método más popular para generar luz blanca a partir de un módulo LED en el momento es utilizar un LED de un solo color (normalmente un LED azul) y un elemento convertidor de longitud de onda (que suele ser un fósforo amarillo). La sustancia de la que está hecho un LED a menudo afecta el color que emite. Un paquete que contiene un chip LED azul construido con nitruro de galio (GaN) cubierto con un fósforo, más comúnmente granate de itrio y aluminio (YAG), que funciona como un elemento de conversión de longitud de onda (WCE) para producir un color blanco de la temperatura de color requerida, sirve como una representación representativa de un LED blanco. El color de la luz blanca se puede ajustar ajustando la composición de la fracción de relleno o el porcentaje de peso. Para muchas aplicaciones de iluminación, es útil la capacidad de producir luz blanca en un amplio espacio de cromaticidad.
Peligro de luz roja
El alumbrado público LED de alta intensidad genera una cantidad significativa de luz azul, que parece blanca a simple vista y provoca un deslumbramiento nocturno más desfavorable que la iluminación convencional, a pesar de las ventajas del ahorro energético. La exposición a la luz azul, que ocurre principalmente entre las longitudes de onda de 400 y 500 nm, puede ser peligrosa o provocar daños en la retina causados fotoquímicamente. Debido a las emisiones azules y verdes adicionales de los LED recubiertos de fósforo, que se dispersan más en el ojo y tienen un impacto negativo en el medio ambiente y el deslumbramiento, hay más contaminación lumínica.
Al hacer la transición a la iluminación LED que mitiga las consecuencias negativas para la salud y el medio ambiente, el nuevo consejo de AMA recomienda prestar especial atención al diseño y los aspectos técnicos apropiados. En particular, llaman la atención sobre el hecho de que la iluminación LED rica en azul puede afectar la visión y la seguridad, lo que genera preocupaciones y representa un peligro en la carretera. Con el fin de ahorrar energía y dinero a largo plazo, las farolas LED blancas ahora se están impulsando a ciudades y pueblos de todo el mundo. Al cambiar recientemente de HPS a LED para su alumbrado público, varias naciones optaron por CCT entre 4000K y 6500K. El ojo humano interpreta la luz azul, que es el 29 por ciento del espectro de la iluminación LED de 4000K, como un color blanco brillante. Además de tener un efecto sobre los conductores, las luces de la calle LED ricas en azul funcionan a una longitud de onda que suprime la melatonina más severamente durante la noche. En comparación con el alumbrado público tradicional, las lámparas LED blancas tienen un efecto cinco veces mayor en los patrones de sueño circadianos.
efecto biológico
Las luces LED de alta intensidad tienen un espectro con un pico alto en la longitud de onda que suprime la melatonina con mayor potencia durante la noche. La glándula pineal, una pequeña glándula con forma de piña que se encuentra cerca del centro del cerebro, secreta la hormona melatonina. La glándula pineal mantiene el reloj interno controlando los ciclos biológicos mediante la liberación de melatonina. La melatonina afecta una variedad de procesos fisiológicos humanos. Esta hormona influye en el sistema inmunológico, estimula el sueño, influye en el estado de ánimo, estimula la maduración y la reproducción e impacta el sueño. La producción y secreción de melatonina están influenciadas principalmente por la luz, según los estudios. La melatonina es más sensible a la luz bajo luces de colores con longitudes de onda cortas, mientras que es menos sensible a la luz bajo luces de colores con longitudes de onda largas. Según la supresión de la melatonina, se cree que la iluminación LED recubierta de fósforo es al menos cinco veces más eficaz que la iluminación de sodio de alta presión para influir en la fisiología circadiana.
Un CCT alto mejorará la visibilidad
Los sensores de color en el ojo responden a la radiación electromagnética reflejada por un objeto para determinar el color que ven los humanos. El ojo humano es más sensible a la luz con longitudes de onda cortas cuando observa en condiciones mesópicas. Por lo tanto, los LED blancos recubiertos de fósforo con una mayor proporción de luz azul tendrían una mejor eficacia luminosa cuando se observan a través de una lente mesópica que cuando se observan con una lente fotópica. Esta característica se ha enumerado anteriormente como un beneficio de los LED blancos. Sin embargo, la transmisión reducida en niebla o neblina está vinculada a una mayor CCT. La luz no puede transmitirse completamente a través de la niebla o la neblina debido a la dispersión de Mie y Rayleigh. Debido a que las luces de la calle se utilizan para iluminar la carretera en condiciones de niebla o neblina, su capacidad para penetrar la niebla es un factor crucial. La luz amarilla generalmente penetra la niebla con mayor eficacia que la luz blanca. La mayoría de los LED blancos tienen una capacidad limitada para penetrar la niebla. Debido a la dispersión molecular (Rayleigh) y de aerosoles (Mie), la capacidad limitada de penetración de la niebla también conduce a una mayor contaminación del resplandor del cielo urbano de los LED blancos. Además de disminuir la luz del suelo y dificultar la visibilidad de los objetos (lo que hace que la carretera sea aún menos segura), dicha dispersión también tiene un impacto negativo en los estudios astronómicos y en el atractivo general del cielo nocturno.
Un aspecto importante que contribuye a los accidentes de tráfico nocturnos es la ineficacia de la adaptación a la oscuridad. La iluminación de baja temperatura de color se utiliza con frecuencia como iluminación en un esfuerzo por acelerar el proceso de aclimatación a la oscuridad y aumentar la seguridad y la eficacia de la conducción. El período de adaptación a la oscuridad más largo y una proporción relativamente alta de componentes de luz azul se ven en la iluminación LED con un CCT de luz diurna o blanco frío. Por otro lado, los LED de color blanco cálido tienen duraciones de adaptación a la oscuridad rápidas debido a su bajo CCT y gran proporción de componentes de longitud de onda larga. La iluminación de la calzada debe tener en cuenta la adaptación a la oscuridad durante el diseño, y la iluminación del túnel es crucial.
Iluminación adecuada
Para instalaciones exteriores como carreteras, AMA recomienda usar luces con una temperatura de color de 3000K o inferior. Aunque la luz tiene un tono algo más cálido y tiene alrededor del 21 por ciento de su emisión en la región azul del espectro a 3000K, el ojo humano todavía la ve como "blanca". Incluso si la salida sigue siendo relativamente azul para una configuración nocturna, es una mejora significativa con respecto a la iluminación de 4000K, ya que reduce la incomodidad y el deslumbramiento para las personas con discapacidades. Debido a varios revestimientos, la iluminación de 3000K es solo un 3 por ciento menos eficiente energéticamente que la iluminación de 4000K, pero también es mucho más agradable estéticamente para los humanos y tiene menos impacto en los animales. Además, toda la iluminación LED debe aislarse adecuadamente para reducir el deslumbramiento y los impactos negativos en las personas y el medio ambiente, y se deben hacer esfuerzos para reducir la capacidad de la iluminación LED durante los períodos de menor demanda.
El ojo humano tiene una capacidad razonable de adaptación a la oscuridad y discriminación de color bajo iluminación LED de aproximadamente 3000K CCT. La luz LED en este CCT también tiene una eficacia luminosa comparativamente alta y un impacto menos negativo en nuestro bienestar físico y mental. Aunque existen compensaciones en el diseño de iluminación, está claro que la iluminación LED de alto CCT no debe usarse para el alumbrado público. La luminancia, el índice de reproducción cromática (CRI), el CCT, el control del deslumbramiento, el parpadeo, la iluminación de la visión mesópica, la adaptación a la oscuridad, el peligro de la luz azul, la percepción del color, la penetración de la niebla y la contaminación del resplandor del cielo son factores importantes que deben tenerse en cuenta al evaluar cualquier proyecto. .
