Como a iluminação pública LED contribui para a redução da poluição luminosa?

O mundo da luz satisfaz as necessidades funcionais das pessoas'para "vendo", e também desempenha uma função decorativa de realçar a atmosfera ambiental, renderizando o ambiente urbano e destacando a forma tridimensional. Todas as cidades do mundo são mal iluminadas e a textura urbana é mais clara, e as luzes pontilhadas da cidade decoram a terra durante a noite com um brilho incomparável.

Hoje em dia, num ambiente de vida de alta densidade, tornou-se um luxo para as pessoas "olhe para o céu estrelado". De acordo com análises científicas, o brilho do céu causado pela iluminação artificial no céu noturno é 9 vezes maior que o fundo natural. Pesquisadores na Itália e nos Estados Unidos estudaram dados de satélite sobre poluição luminosa em áreas residenciais e industriais em todo o mundo e descobriram que os residentes de dois terços do mundo não conseguem ver o céu noturno estrelado, especialmente na Europa Ocidental e nos Estados Unidos. , onde até 99% dos residentes não conseguem ver o céu estrelado. O céu noturno estrelado é substituído por luzes de rua que iluminam as ruas como se fossem dia, letreiros de néon deslumbrantes, iluminação laser que dispara para o céu... Milhões de luzes urbanas iluminam nossas cidades todas as noites, mas apenas uma parte dessa luz na verdade, é usado para iluminar ruas ou calçadas - o resto se perde e se reflete no horizonte, iluminando o céu noturno, causando o que se chama de poluição luminosa.

Definição de poluição luminosa

O problema da poluição luminosa é um novo tipo de poluição ambiental e também um problema internacional. Países ao redor do mundo deram-lhe títulos diferentes. Na Europa e nos Estados Unidos, é chamado "luz perturbadora", no Japão é chamado "poluição luminosa", e na China é geralmente chamado "poluição luminosa" Ou "poluição sonora e luminosa". O problema da poluição luminosa envolve uma ampla gama, existem muitas disciplinas de design e os problemas são relativamente complicados. Existem diferentes opiniões sobre a definição e compreensão da poluição luminosa nos círculos teóricos nacionais e estrangeiros.

A poluição luminosa tem as seguintes características:

1. A nível técnico, a poluição luminosa produzida pela iluminação artificial excede certas normas internacionais ou nacionais em termos de quantidade, luminosidade, intensidade e outras medidas e cálculos de iluminância;

2. No nível subjetivo, a poluição luminosa não afeta apenas os sentimentos fisiológicos e as necessidades estéticas das pessoas, mas também afeta os sentimentos psicológicos e pensamentos estéticos das pessoas, e também ameaça o equilíbrio do ambiente natural. e ecologia;

3. Âmbito de influência, a poluição luminosa refere-se à parte da poluição luminosa que não está fora da área ou limite alvo. A poluição luminosa, num sentido lato, é um termo geral para os efeitos negativos da radiação luminosa excessiva, incluindo a luz visível, a radiação ultravioleta e infravermelha, na saúde humana e no ambiente de vida humano.

Poluição luminosa na iluminação noturna urbana

A poluição luminosa na iluminação noturna urbana inclui principalmente poluição luminosa atmosférica, intrusão luminosa, ofuscamento, etc.

1) Poluição luminosa atmosférica

Sob a ação de reflexão e difusão de poeira, vapor d'água ou outras partículas em suspensão, a luz artificial gerada no solo entra na atmosfera e faz brilhar o céu acima da cidade, o que é chamado de poluição luminosa atmosférica.

Existem duas razões principais para a poluição luminosa atmosférica: uma é que a luz direta entra na atmosfera; a outra é que a luz entra na atmosfera devido ao reflexo do solo ou de outras superfícies reflexivas.

2) intrusão de luz

A intrusão de luz refere-se ao fenômeno em que a luz direta adjacente ou a luz refletida excede o alcance que deveria ser iluminado e ilumina outras coisas ao redor e produz efeitos adversos.

3) Brilho

O brilho vem principalmente de ver o brilho diretamente no campo de visão. O brilho pode causar desconforto visual, incômodo, fadiga, etc. e, em casos graves, pode prejudicar a visão e até causar riscos à segurança. A iluminação rodoviária, a iluminação de segurança, a iluminação desportiva, a iluminação publicitária e de sinalização e os faróis dos automóveis podem ser fontes de encandeamento, que é mais pronunciado à noite, quando o ambiente circundante se torna mais escuro. A linha de visão das pessoas é geralmente horizontal. Quando o ângulo entre a direção normal da lâmpada e o plano horizontal é pequeno ou a lâmpada emite muita luz nessa direção, isso interferirá seriamente no descanso ou nas atividades normais das pessoas. Além disso, o contraste excessivo do brilho também produzirá brilho. Quando as pessoas mudam os olhos de objetos excessivamente brilhantes para o fundo escuro atrás delas a uma certa velocidade, seus olhos não verão claramente por um determinado período de tempo. Portanto, é muito importante controlar o brilho e sua uniformidade na iluminação externa. Além disso, o uso aleatório de luz colorida na iluminação noturna também interferirá no julgamento normal do motorista sobre os sinais de trânsito e a paisagem circundante.

Os perigos da poluição luminosa

(一) Danos à biosfera

1. Impacto humano

① Danos à visão

② Desequilíbrio de saúde

③Impaciência emocional

④Reduza a sensação de segurança

2. impacto nos organismos naturais

①Animais

Com o aumento da iluminação noturna, os animais noturnos têm dificuldade de adaptação a noites muito iluminadas, a desorientação causa morte generalizada e perturbações metabólicas e reduz a produtividade.

② plantas

A exposição prolongada das luzes da rua à noite faz com que as plantas passem muito tempo "dia", então eles envelhecem cedo.

(二) Danos à vida social

① Colocando em risco a segurança no trânsito

O brilho, a inundação de luz e a intrusão luminosa causada pela poluição luminosa não apenas interferem nos ritmos circadianos das pessoas, mas também reduzem a eficiência do trabalho do motorista e até causam acidentes de trânsito, etc. , afetando o trabalho do motorista e colocando em risco a segurança no trânsito.

② Afeta a observação astronômica

À medida que o brilho do céu aumenta, o telescópio não consegue filtrar a luz com certas características espectrais no céu, e a luz direta da iluminação urbana afetará diretamente as atividades de observação astronômica, o que faz com que o observatório tenha que se mudar para áreas remotas, longe de a cidade.

③ Perdeu o lindo céu noturno

No céu noturno azul escuro, as estrelas cintilantes tornam-se protagonistas do ambiente noturno e o recurso natural mais precioso para o ser humano. Os seres humanos não deveriam desenvolver tecnologia de iluminação avançada ao custo de perder o belo céu noturno.

④ desperdício de energia

A poluição luminosa desperdiça muitos recursos energéticos. Quando o ângulo da luminária não é ajustado corretamente, a luz não brilha no alvo pretendido ou a fonte de luz brilha no céu, causando desperdício de energia.

(三） Danos ao ambiente urbano

①Influência na cena noturna urbana

A iluminação decorativa sem finalidade ou sem expressão artística pode formar uma luz obscurecedora, prejudicial à visão noturna da cidade e irritante.

② Impacto no clima urbano

Os resíduos gasosos emitidos pela produção de energia exacerbaram a tendência de aumento da temperatura global, resultando na "efeito ilha de calor", e também formou chuvas ácidas contínuas nas cidades, deteriorando o ambiente urbano.

Análise de causas da poluição luminosa em cenas noturnas urbanas

1. Falta de planejamento geral de iluminação

2. Falta de conscientização sobre humanidades e proteção ambiental

3. Falta de manutenção e gerenciamento de equipamentos de iluminação

4. Falta de aprimoramento técnico

5. Investimento de capital instável

Como fazer com que a iluminação pública reduza a poluição luminosa?

Embora muitos fatores contribuam para a poluição luminosa, a iluminação pública garante visibilidade e segurança e é necessária em ambientes urbanos. Como o número de lâmpadas não pode ser reduzido, é melhor projetar e melhorar a tecnologia de iluminação das lâmpadas desde o final, e este é o papel fundamental desempenhado pelos fabricantes de lâmpadas, arquitetos e designers. À medida que a indústria da iluminação continua a abandonar as fontes de luz tradicionais, como sódio de alta pressão ou halogenetos metálicos, para iluminação exterior, há um interesse crescente em formas de minimizar a poluição luminosa proveniente de instalações LED exteriores.

O Centro Alemão de Pesquisa em Geociências GFZ publicou recentemente um estudo sobre iluminação pública urbana em Tucson, Arizona, fornecendo informações sobre como um bom design de luminárias LED pode minimizar a poluição luminosa. Tucson está na vanguarda da transição para LEDs, já que quase todas as luzes de rua foram atualizadas e incluem comunicação sem fio e recursos de dimerização. O estudo foi conduzido durante 10 dias em março e abril de 2019, utilizando o satélite Suomi National Polar Orbiting Partnership (NPP) para adquirir imagens da área de Tucson à noite. Em algumas noites, os níveis de luz de cerca de 14.000 do total de 19.500 postes de iluminação pública foram ajustados para brilho total, e em outras noites o brilho foi definido para brilho total.

Essas imagens, capturadas pelo satélite Suomi NPP da NASA, mostram as luzes da rua iluminadas à noite em Tucson com brilho total e 30 por cento de brilho.

A equipe de pesquisa concluiu que cerca de 20% da iluminação noturna de Tucson é atribuível à iluminação pública, sendo o restante gerado por placas e fachadas, vitrines, campos esportivos e muito mais. Estas conclusões, se transferíveis para outras cidades, demonstrariam a sua extensão. Quais problemas potenciais de poluição luminosa podem ser resolvidos pelo design de iluminação LED.

Indiscutivelmente a ferramenta mais importante no arsenal de um designer de luminárias quando se trata de minimizar a poluição luminosa ou luz difusa é conhecida como "BUG" classificação, que significa luz de fundo, farol alto e brilho. O sistema de classificação BUG foi desenvolvido em conjunto pela Illuminating Engineering Society (IES) e pela International Dark-Sky Association (IDA) para fornecer um método consistente para avaliar a quantidade de luz dispersa que escapa da iluminação externa.

A luz difusa em ambientes externos é indesejável não apenas porque faz com que o céu brilhe, mas também porque causa consumo desnecessário de energia. Exemplos de luz difusa incluem invasão (ou seja, luz emitida em locais inesperados, como de um poste de luz entrando em uma janela próxima), vidros que contribuem para o céu e ofuscamento (ou seja, muita luz ao nível dos olhos que causa desconforto ou problemas visuais). prejuízo).

As classificações BUG são baseadas na saída de lúmen medida em cada uma das três zonas mostradas no gráfico abaixo.

As classificações BUG são derivadas da saída de lúmen medida para cada uma dessas zonas.

A retroiluminação, como o nome indica, refere-se à luz emitida atrás do equipamento de iluminação. A área retroiluminada é ainda dividida em quatro sub-regiões, correspondendo a ângulos de emissão de 0 graus (ou seja, luz apontando para baixo em direção ao solo) a 90 graus (ou seja, luz apontando principalmente para fora paralelamente ao solo). Da mesma forma, a área de ofuscamento também é dividida em quatro subáreas correspondentes ao aumento no ângulo de emissão de baixo brilho para alto brilho. A área de iluminação superior compreende apenas duas subáreas, uma para luz dirigida principalmente para cima e outra para luz dirigida principalmente para fora.

A classificação BUG é determinada com base nos lúmens medidos para cada uma das divisões acima referenciadas na tabela de consulta fornecida no IES TM-15-11 (Sistema de Classificação de Luminárias para Luminárias Externas), com cada parâmetro atribuído um valor de 0–5 . Por exemplo, atribua a classe BUG B0 U0 G0 a uma luminária com saída de luz descendente altamente direcional. Um nível BUG de B2 U0 G2 seria atribuído a uma luminária que emite a maior parte da sua saída de luz para a frente e para trás, mas não para cima. Observe que a classificação BUG é apenas um dos fatores para determinar se uma luminária é adequada para uma aplicação de iluminação específica, mas geralmente, quanto mais baixa a classificação BUG, ​​menor a probabilidade de poluição luminosa.

Do ponto de vista do design, existem três etapas para minimizar a poluição luminosa: usar cores mais quentes, diminuir a intensidade da luz e bloquear. Primeiro, em vez de usar luz azul – a luz azul tem maior impacto no ritmo circadiano – é recomendado usar LEDs de baixa temperatura, que iluminam com tons mais suaves, amarelos ou vermelhos (geralmente não mais que 3000K). Além de terem a mesma eficiência energética e um preço semelhante às alternativas azuis, estes produtos dispersam menos luz e, portanto, são mais amigos do céu noturno. Além disso, para a sustentabilidade a longo prazo, os níveis de luz devem ser moderados, uniformes e adequados ao uso, à área, à hora do dia e ao tráfego. Na verdade, a maioria das luzes externas pode ser reduzida em 25% sem qualquer perda de visibilidade.

Outro fator importante: garantir que a luz seja efetivamente lançada no ponto de destino, em vez de espalhar a luz pelo céu. Como? Todas as luminárias devem bloquear ou bloquear completamente o escape ascendente de luz. Desta forma, a luz não é projetada para cima, mas para baixo – de preferência num ângulo estreito, o que reduz ainda mais o brilho acima da cidade.

Em termos de tecnologia, devem ser adotadas as seguintes medidas de prevenção e controle para a poluição luminosa da iluminação noturna urbana:

A. A maneira mais fundamental de controlar a poluição luminosa é fornecer um design razoável para a iluminação noturna. O controle da iluminação noturna urbana deve adotar gerenciamento centralizado inteligente e controle descentralizado. Por exemplo, o modo normal, o modo de férias e o modo de festival principal podem ser usados ​​para iluminação com holofotes, e interruptores de temporização de microcomputador ou interruptores de temporização controlados por luz podem ser usados ​​para publicidade, decoração, iluminação rodoviária e iluminação com holofotes.

B. Personalize o tempo de desligamento das luzes e minimize o tempo de acendimento das luzes. Publicidade, decoração, iluminação rodoviária e iluminação predial podem ser desligadas ou parcialmente desligadas após a meia-noite, o que não só economiza energia, mas também reduz a poluição luminosa e prolonga a vida útil das luminárias.

C. Use luzes LED de alta eficiência para melhorar a eficiência da iluminação com holofotes. Reduzir o urbano "efeito ilha de calor" e proteger o ambiente ecológico urbano.

D. A melhor maneira de limitar a luz difusa é usar lâmpadas de corte ou instalar grades, folhas de sombreamento, coberturas protetoras, etc. para que a fonte de luz controle efetivamente o ângulo de sombreamento das luminárias e evite que a luz direta escape e ofusque. Para edifícios com holofotes, adota-se o método de projeção de luz de cima para baixo para evitar o escape da luz refletida; para edifícios com grandes paredes de cortina de vidro, a transmissão interna de luz pode ser usada para realçar a imagem do edifício.

E. A construção segura e confiável é também uma das medidas eficazes para garantir a qualidade da iluminação noturna urbana e prevenir e controlar a poluição luminosa. Localização e controle da lâmpada. A configuração razoável do equipamento não só evita a poluição por luz difusa, mas também evita a poluição visual causada pela exposição de lâmpadas e equipamentos de controle. Ao mesmo tempo, as medidas de proteção do edifício durante a instalação também evitam danos à paisagem urbana e à própria fachada do edifício, que podem causar poluição visual da paisagem.

F. A manutenção diária de lâmpadas e equipamentos de iluminação noturna urbana, como anúncios, decorações, estradas e edifícios, também é uma das medidas eficazes para prevenir a poluição luminosa, sendo também uma importante garantia para evitar quedas e ferimentos em pessoas, acidentes com vazamento elétrico e poluição da paisagem urbana.

Dado o papel que o design pode desempenhar, apresentamos vários exemplos inspiradores de iluminação pública cujo design incorpora um ou mais dos pontos acima mencionados, contribuindo assim positivamente para a redução da poluição luminosa.

1. Luz de rua LED CHZ-GD32

A luminária Esta luminária emite um feixe descendente simétrico, sem encandeamento. A sombra superior em forma de tampa com aba larga evita que a luz seja emitida para cima, enquanto os reflexos lacados criam uma distribuição de luz difusa e confortável. O sistema de controle inteligente personaliza o tempo de comutação das luzes, o que não só economiza energia, mas também reduz a poluição luminosa.

2. CHZ-ST29  Luz de rua LED

Simples e prática, esta luminária utiliza módulos LED multi-chip, +-15 para lançar luz suave, difusa e angular na estrada.