도로, 거리 및 주변 지역은 가로등으로 밝혀져 보행자와 운전자의 안전을 향상시킵니다. 고압 방전 램프, 대부분 고압 나트륨(HPS) 및 메탈 할라이드 램프는 기존 가로등 시스템에 사용됩니다. 이러한 광원은 이전에 소비된 전력 와트당 가장 많은 조명을 제공하는 것으로 알려져 있었습니다. 천연 자원과 에너지는 궁극적으로 고갈되기 때문에 화석 연료를 보존하고 새롭고 영원한 에너지원을 만드는 것이 중요해집니다. 결과적으로 전 세계 사람들이 이러한 방식으로 공공 구조를 위해 노력하고 있습니다. 에너지 효율성은 물론 제품 수명 연장, 유지 관리 비용 감소, 환경 영향 감소와 같은 여러 추가 이점은 에너지 효율적인 LED 조명에 대한 연료 수요입니다.
소홀한 선호
"더 차갑다" 또는 "더 희다"는 느낌에 대한 순진한 욕구 때문에 차가운 흰색 CCT(상관 색온도) 광원은 종종 실외 조명에 사용됩니다. 저위도 국가의 기후는 덥기 때문에 사람들은 시원한 느낌을 주는 색온도가 높은 조명을 선택합니다. 일부 개인은 최근 수십 년 동안 형광등의 인기로 인해 조명의 차가운 백색도에 익숙해졌습니다. 그들은 "더 하얀" 빛이 시력을 향상시킨다는 견해를 가지고 있습니다. 그러나 LED 조명 시대에도 개인은 여전히 감정에 따라 결정을 내려야 합니까? 다시는 절대! 미국의사협회(AMA)는 2016년 6월 14일 가로등에 대한 공식 정책 성명서를 발표했습니다. 그들은 고휘도 LED 조명의 부정적인 영향에 대해 심각한 우려를 제기했습니다.
백색광이 생성되는 방식
백색광은 본질적으로 두 가지 이상의 색상(또는 파장)의 빛의 혼합이고 발광 다이오드는 단일 색상의 빛을 방출하는 거의 단색 광원이므로 LED 모듈에서 백색광을 만드는 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다. 순간은 단색 LED(일반적으로 파란색 LED)와 파장 변환 요소(일반적으로 노란색 인광체)를 사용하는 것입니다. LED가 만들어지는 물질은 종종 발광하는 색상에 영향을 미칩니다. 필요한 색온도의 흰색을 생성하기 위한 파장 변환 요소(WCE) 역할을 하는 형광체, 가장 일반적으로 YAG(yttrium aluminum garnet)로 덮인 질화갈륨(GaN)으로 구성된 청색 LED 칩을 포함하는 패키지는 백색 LED의 대표적인 표현으로. 충전 비율 구성 또는 중량 백분율을 조정하여 백색광 색상을 조정할 수 있습니다. 많은 조명 응용 분야에서 넓은 색도 공간에 걸쳐 백색광을 생성하는 기능이 유용합니다.
빨간불 위험
고휘도 LED 가로등은 에너지 절약이라는 장점에도 불구하고 상당량의 청색광을 발생시켜 육안으로 보면 하얗게 보이고 기존 조명에 비해 저녁에 눈부심이 심합니다. 주로 400~500nm의 파장에서 발생하는 청색광 노출은 위험하거나 광화학적으로 망막 손상을 유발할 수 있습니다. 눈에 더 많이 산란되고 환경과 눈부심에 부정적인 영향을 미치는 형광체 코팅 LED의 추가 청색 및 녹색 방출로 인해 더 많은 빛 공해가 발생합니다.
부정적인 건강 및 환경적 결과를 완화하는 LED 조명으로 전환할 때 새로운 AMA 조언은 적절한 설계 및 기술적 측면에 주의를 기울일 것을 권장합니다. 그들은 파란색이 풍부한 LED 조명이 시야와 안전을 저해할 수 있다는 사실에 주목하여 우려를 불러일으키고 도로에 위험을 초래할 수 있습니다. 장기적으로 에너지와 비용을 절약하기 위해 백색 LED 가로등은 현재 전 세계 도시와 마을에 보급되고 있습니다. 최근 가로등을 HPS에서 LED로 전환할 때 여러 국가에서 4000K에서 6500K 사이의 CCT를 선택했습니다. 인간의 눈은 4000K LED 조명 스펙트럼의 29%인 청색광을 밝은 흰색으로 해석합니다. 운전자에게 영향을 미치는 것 외에도 파란색이 풍부한 LED 가로등은 야간에 멜라토닌을 가장 심하게 억제하는 파장으로 작동합니다. 기존 가로등에 비해 백색 LED 램프는 24시간 수면 패턴에 5배 더 큰 영향을 미칩니다.
생물학적 효과
고휘도 LED 조명은 밤에 가장 강력하게 멜라토닌을 억제하는 파장에서 피크가 높은 스펙트럼을 갖는다. 뇌의 중심 가까이에 위치한 솔방울 모양의 작은 샘인 송과선은 멜라토닌 호르몬을 분비합니다. 송과선은 멜라토닌을 방출하여 생물학적 주기를 제어하는 내부 시계를 유지합니다. 멜라토닌은 인간의 다양한 생리적 과정에 영향을 미칩니다. 이 호르몬은 면역 체계에 영향을 미치고, 수면을 촉진하고, 기분에 영향을 미치고, 성숙과 번식을 촉진하고, 수면에 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 멜라토닌의 생산과 분비는 주로 빛의 영향을 받습니다. 멜라토닌은 파장이 짧은 유색광 아래에서 빛에 더 민감하고 파장이 긴 유색광 아래에서 덜 민감합니다. 멜라토닌 억제에 기초하여 인광체 코팅 LED 조명은 일주기 생리에 영향을 미치는 데 고압 나트륨 조명보다 최소 5배 더 효과적이라고 생각됩니다.
높은 CCT는 가시성을 향상시킵니다.
눈의 컬러 센서는 물체에서 반사된 전자기 방사선에 반응하여 사람이 보는 색상을 결정합니다. 인간의 눈은 박명 조건에서 보는 동안 파장이 짧은 빛에 더 민감합니다. 따라서 청색광의 비율이 높은 인광체가 코팅된 백색 LED는 포토픽 렌즈로 볼 때보다 메소픽 렌즈로 볼 때 발광 효율이 더 좋을 것이다. 이 특성은 이전에 백색 LED의 이점으로 나열되었습니다. 그러나 안개나 안개 속에서 감소된 전송은 더 큰 CCT와 연결됩니다. 빛은 Mie 및 Rayleigh 산란으로 인해 안개나 연무를 완전히 통과할 수 없습니다. 가로등은 안개가 자욱하거나 흐릿한 조건에서 도로를 비추는 데 사용되기 때문에 안개를 투과하는 능력이 중요한 요소입니다. 황색광은 일반적으로 백색광보다 안개를 더 효과적으로 투과합니다. 대부분의 백색 LED는 안개를 통과하는 능력이 제한적입니다. 분자(Rayleigh) 및 에어로졸(Mie) 산란으로 인해 제한된 안개 침투 용량은 백색 LED로 인한 도시 하늘빛 오염을 증가시킵니다. 이러한 분산은 지면의 빛을 줄이고 지면에 있는 항목을 보기 어렵게 만드는 것 외에도(이로 인해 도로의 안전성이 더욱 떨어짐) 천문학적 연구와 밤하늘의 전반적인 매력에 부정적인 영향을 미칩니다.
야간 교통사고에 기여하는 한 가지 중요한 측면은 비효율적인 암순응입니다. 낮은 색온도 조명은 어둠에 대한 적응 과정을 촉진하고 운전 안전과 효율성을 높이기 위한 노력의 일환으로 조명으로 자주 활용됩니다. 가장 긴 암순응 기간과 상대적으로 높은 비율의 청색광 구성 요소는 시원한 흰색 또는 주광 CCT가 있는 LED 조명에서 볼 수 있습니다. 반면 따뜻한 백색 LED는 CCT가 낮고 장파장 성분의 비율이 크기 때문에 암순응 기간이 빠릅니다. 도로 조명은 설계 중에 암순응을 고려해야 하며 터널 조명은 매우 중요합니다.
적합한 조명
도로와 같은 외부 설치의 경우 AMA는 색온도가 3000K 이하인 조명을 사용할 것을 권장합니다. 빛의 톤이 다소 따뜻하고 3000K에서 스펙트럼의 파란색으로 나타나는 영역에서 방출의 약 21%가 있지만 인간의 눈에는 여전히 "흰색"으로 보입니다. 야간 설정에 대해 출력이 여전히 상대적으로 파란색이기는 하지만 그럼에도 불구하고 장애가 있는 사용자의 불편함과 눈부심을 줄여주기 때문에 4000K 조명보다 훨씬 개선된 것입니다. 다양한 코팅으로 인해 3000K 조명은 4000K 조명보다 에너지 효율이 3% 낮지만 인간에게 미학적으로 훨씬 더 쾌적하고 동물에 미치는 영향도 적습니다. 또한 모든 LED 조명은 눈부심과 사람과 환경에 미치는 부정적인 영향을 줄이기 위해 적절하게 절연되어야 하며, 사용량이 적은 시간에 감소된 LED 조명의 용량을 활용하도록 노력해야 합니다.
인간의 눈은 약 3000K CCT의 LED 조명 아래에서 합리적인 암순응 및 색상 식별 능력을 가지고 있습니다. 이 CCT의 LED 조명은 발광 효율이 비교적 높고 신체적, 정신적 웰빙에 부정적인 영향을 덜 미칩니다. 조명 설계에는 장단점이 있지만 높은 CCT LED 조명을 가로등에 사용해서는 안 된다는 것은 분명합니다. 휘도, 연색 지수(CRI), CCT, 눈부심 제어, 깜박임, 박명시 조도, 암순응, 청색광 위험, 색상 인식, 안개 침투 및 스카이글로우 오염은 프로젝트를 평가할 때 모두 고려해야 하는 중요한 요소입니다. .
