Preferensi Bodoh dengan Suhu Warna
Ada aplikasi luas pencahayaan luar ruangan yang menggabungkan sumber cahaya CCT (suhu warna berkorelasi) putih dingin karena preferensi bodoh dalam nuansa yang dirasakan "lebih dingin" atau "lebih putih". Di negara-negara dengan garis lintang rendah, iklimnya panas dan orang-orang lebih suka lampu dengan suhu warna tinggi yang memberi mereka nuansa sejuk. Dominasi lampu neon dalam beberapa dekade terakhir telah membuat sebagian orang terbiasa dengan keputihan pencahayaan yang sejuk. Mereka percaya "lebih putih" cahaya "lebih jelas" visibilitas. Namun, di bidang pencahayaan LED haruskah orang tetap membuat pilihan berdasarkan perasaan mereka? Tidak pernah lagi! Pada 14 Juni 2016 American Medical Association (AMA) merilis pernyataan kebijakan resmi tentang lampu jalan yang dipimpin. Mereka menyatakan keprihatinan serius pada efek merugikan dari pencahayaan LED intensitas tinggi.
Bagaimana Cahaya Putih Dihasilkan
Karena dioda pemancar cahaya adalah sumber cahaya yang hampir monokromatik yang memancarkan cahaya yang memiliki warna tunggal sementara putih pada dasarnya adalah perpaduan cahaya dari dua warna atau lebih (atau panjang gelombang), pada saat ini rute yang paling disukai untuk menciptakan cahaya putih dari modul LED adalah dengan menggunakan LED satu warna (terutama LED biru) dan elemen pengubah panjang gelombang (yang biasanya merupakan fosfor kuning). Warna yang dipancarkan oleh LED biasanya ditentukan oleh bahan dari mana ia terbentuk. Ilustrasi representatif dari LED putih terdiri dari paket chip LED biru, terbuat dari gallium nitride (GaN), dilapisi dengan fosfor terutama Yttrium Aluminium Garnet (YAG) yang beroperasi sebagai elemen pengubah panjang gelombang (WCE) untuk menghasilkan warna putih dari suhu warna yang diinginkan. Dengan mengubah komposisi fraksi isian atau % berat warna putih terang dapat disetel. Karakteristik untuk menghasilkan cahaya putih di seluruh ruang kromatisitas besar menguntungkan untuk aplikasi pencahayaan yang berbeda.
Bahaya Cahaya Biru
Terlepas dari manfaat efisiensi energi, pencahayaan LED intensitas tinggi memancarkan sejumlah besar cahaya biru yang tampak putih dengan mata telanjang dan menghasilkan silau malam hari yang lebih tidak diinginkan daripada pencahayaan konvensional. Cahaya biru menimbulkan potensi bahaya atau cedera retina yang diinduksi secara fotokimia sebagai konsekuensi dari paparan radiasi pada panjang gelombang terutama antara 400 nm dan 500 nm. Kelebihan emisi biru dan hijau dari LED berlapis fosfor menghasilkan peningkatan polusi cahaya, karena panjang gelombang ini menyebar lebih banyak di dalam mata dan berakhir dengan efek lingkungan dan silau yang merugikan.
Panduan AMA baru ini menyerukan perhatian yang tepat pada fitur desain dan rekayasa yang optimal saat beralih ke pencahayaan LED yang mengurangi efek kesehatan dan lingkungan yang merugikan. Mereka secara khusus menunjukkan bahwa pencahayaan LED yang kaya biru dapat mengurangi ketajaman dan keselamatan visual, yang mengarah pada kekhawatiran dan menciptakan bahaya di jalan raya. Lampu jalan LED putih saat ini sedang dipromosikan ke kota-kota besar dan kecil di seluruh dunia atas nama efisiensi energi dan penghematan biaya jangka panjang. CCT antara 4000K dan 6500K telah menjadi pilihan bagi banyak negara yang baru-baru ini memasang kembali penerangan jalan mereka dari HPS ke LED. Namun, 29% dari spektrum pencahayaan LED 4000K dipancarkan sebagai cahaya biru, yang oleh mata manusia dianggap sebagai warna putih yang keras. Terlepas dari dampaknya pada pengemudi, lampu jalan LED kaya biru beroperasi pada panjang gelombang yang paling negatif menekan melatonin pada malam hari. Lampu LED putih memiliki dampak 5 kali lebih besar pada ritme tidur sirkadian daripada lampu jalan konvensional.
Dampak Fisiologis
Lampu LED intensitas tinggi memiliki spektrum yang datang dengan lonjakan kuat pada panjang gelombang yang paling efektif menekan melatonin di malam hari. Melatonin adalah hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar pineal, kelenjar berbentuk pinecone kecil yang terletak di dekat pusat otak. Melalui pelepasan melatonin, kelenjar pineal mempertahankan jam internal yang mengatur ritme alami fungsi tubuh. Melatonin memiliki beberapa pengaruh pada fungsi fisiologis manusia. Hormon ini meningkatkan tidur, mempengaruhi emosi, merangsang kedewasaan dan reproduksi, dan berdampak pada fungsi kekebalan tubuh. Penelitian telah menemukan bahwa produksi dan sekresi melatonin terutama dipengaruhi oleh cahaya - melatonin memiliki sensitivitas cahaya yang lebih tinggi di bawah lampu warna dengan panjang gelombang pendek; di sisi lain, melatonin memiliki sensitivitas cahaya yang lebih rendah di bawah lampu warna dengan panjang gelombang panjang. Diperkirakan bahwa lampu LED berlapis fosfor setidaknya 5 kali lebih kuat dalam mempengaruhi fisiologi sirkadian daripada cahaya natrium tekanan tinggi berdasarkan penekanan melatonin.
CCT Tinggi ≠ Visibilitas Lebih Baik
Persepsi manusia tentang warna suatu objek berasal dari sensor warna di mata yang merespons radiasi elektromagnetik yang dipantulkan dari objek. Di bawah penglihatan mesopik, mata manusia lebih sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang pendek. Oleh karena itu, LED putih berlapis fosfor yang memiliki komponen cahaya biru lebih tinggi akan memiliki kemanjuran bercahaya yang lebih tinggi di bawah penglihatan mesopik daripada di bawah penglihatan fotopik. Sifat ini di masa lalu digambarkan sebagai keuntungan dari LED putih. Namun demikian, CCT yang lebih tinggi dikaitkan dengan penularan yang lebih rendah dalam kabut atau kabut. Karena ada hamburan Rayleigh dan hamburan Mie, cahaya gagal sepenuhnya mentransmisikan melalui kabut atau kabut. Kemampuan penetrasi kabut merupakan pertimbangan yang sangat diperlukan dengan alasan bahwa lampu jalan digunakan untuk menerangi jalan di bawah cuaca berkabut atau kabur. Secara umum cahaya kuning memiliki kemampuan penetrasi kabut yang lebih baik daripada cahaya putih. Kemampuan penetrasi kabut sebagian besar LED putih buruk. Kemampuan penetrasi kabut yang rendah juga mengakibatkan polusi skyglow perkotaan yang lebih tinggi dari LED putih karena hamburan molekuler (Rayleigh) dan aerosol (Mie). Hamburan seperti itu tidak hanya mengurangi iluminasi tanah dan membuat benda-benda tanah sulit diamati (dan dengan demikian membuat jalan raya menjadi kurang aman), skyglow dari hamburan juga memiliki efek yang tidak diinginkan pada penelitian astronomi, dan berdampak buruk pada estetika umum langit di malam hari.
Adaptasi gelap yang tidak efisien adalah salah satu faktor penting yang menyebabkan kecelakaan lalu lintas pada malam hari. Dalam upaya untuk membuat adaptasi gelap lebih cepat dan meningkatkan keselamatan dan efisiensi mengemudi pengemudi, pencahayaan suhu warna rendah biasanya digunakan untuk penerangan. Pencahayaan LED dengan CCT putih atau siang hari yang sejuk memiliki jumlah komponen cahaya biru yang relatif tinggi dan waktu adaptasi gelap terpanjang. Sebaliknya, LED putih hangat memiliki CCT yang relatif rendah dan jumlah komponen panjang gelombang yang tinggi, dan oleh karena itu mereka memiliki waktu adaptasi gelap yang pendek. Adaptasi gelap harus menjadi pertimbangan desain penting untuk penerangan jalan raya dan sangat penting dalam pencahayaan terowongan.
Pencahayaan Sehat
AMA mendorong penggunaan pencahayaan 3000K atau lebih rendah untuk instalasi luar ruangan seperti jalan raya. Pada 3000K, mata manusia masih menganggap cahaya sebagai "putih", namun nadanya cukup hangat, dan memiliki sekitar 21% emisinya di bagian spektrum yang tampak biru. Emisi ini masih tetap sangat biru untuk lingkungan malam hari, tetapi merupakan peningkatan substansial atas pencahayaan 4000K mengingat fakta bahwa itu mengurangi ketidaknyamanan dan silau kecacatan. Disebabkan oleh pelapis yang berbeda, efisiensi energi pencahayaan 3000K hanya 3% kurang dari 4000K, namun cahayanya secara signifikan lebih menyenangkan bagi manusia dan memiliki jumlah dampak yang berkurang pada satwa liar. Selain itu, semua pencahayaan LED harus dilindungi dengan benar untuk meminimalkan silau dan efek manusia dan lingkungan yang merugikan, dan upaya harus diberikan untuk memanfaatkan kemampuan pencahayaan LED yang akan diredupkan untuk siklus di luar puncak.
Di bawah pencahayaan LED sekitar 3000K CCT, mata manusia memiliki waktu adaptasi gelap yang layak dan kemampuan diskriminasi warna, lampu LED pada CCT ini juga memiliki kemanjuran bercahaya yang relatif tinggi dan efek buruk yang lebih sedikit pada kesejahteraan fisik dan mental kita. Jawabannya jelas bahwa pencahayaan LED CCT yang tinggi harus dihindari untuk penerangan jalan meskipun ada tradeoff dalam desain pencahayaan, di mana luminance, color rendering index (CRI), CCT, kontrol silau, flicker, flicker mesopic vision illuminance, adaptasi gelap, bahaya cahaya biru, persepsi warna, penetrasi kabut, dan polusi skyglow adalah komponen integral dari setiap penilaian proyek yang menentukan kesesuaian cahaya untuk penerangan jalan.
