¿Cómo contribuye el alumbrado público LED a reducir la contaminación lumínica?

El mundo de la luz satisface las necesidades funcionales de las personas para "vidente", y también juega una función decorativa de resaltar la atmósfera ambiental, representar el entorno urbano y resaltar la forma tridimensional. Todas las ciudades del mundo están poco iluminadas, la textura urbana es más clara y las luces punteadas de la ciudad decoran la tierra bajo la noche con un brillo incomparable.

Hoy en día, en un entorno de vida de alta densidad, se ha convertido en un lujo para la gente "mira el cielo estrellado". Según el análisis científico, el brillo del cielo causado por la iluminación artificial en el cielo nocturno es 9 veces mayor que el del fondo natural. Investigadores de Italia y Estados Unidos han estudiado datos satelitales sobre la contaminación lumínica en zonas residenciales e industriales de todo el mundo y han descubierto que los residentes de dos tercios del mundo no pueden ver el cielo nocturno estrellado, especialmente en Europa occidental y Estados Unidos. , donde hasta el 99% de los residentes no pueden ver el cielo estrellado. El cielo nocturno estrellado es sustituido por farolas que iluminan las calles como si fuera de día, carteles de neón deslumbrantes, luces láser que se disparan hacia el cielo... Millones de luces urbanas iluminan nuestras ciudades cada noche, pero sólo una parte de esta luz. en realidad se utiliza para iluminar las calles o aceras; el resto se pierde y se refleja en el horizonte, iluminando el cielo nocturno, provocando lo que se llama contaminación lumínica.

Definición de contaminación lumínica

El problema de la contaminación lumínica es un nuevo tipo de contaminación ambiental y también es un problema internacional. Países de todo el mundo le han dado diferentes títulos. En Europa y Estados Unidos se llama "luz perturbadora", en Japón se llama "contaminación lumínica", y en China generalmente se le llama "contaminación lumínica" O "contaminación acústica y lumínica". El problema de la contaminación lumínica abarca una amplia gama, existen muchas disciplinas de diseño y los problemas son relativamente complicados. En los círculos teóricos nacionales y extranjeros existen opiniones diferentes sobre la definición y comprensión de la contaminación lumínica.

La contaminación lumínica tiene las siguientes características:

1. A nivel técnico, la contaminación lumínica producida por la iluminación artificial excede ciertos estándares internacionales o nacionales en términos de cantidad, luminosidad, intensidad y otras mediciones y cálculos de iluminancia;

2. A nivel subjetivo, la contaminación lumínica no sólo afecta los sentimientos fisiológicos y las necesidades estéticas de las personas, sino que también afecta los sentimientos psicológicos y los pensamientos estéticos de las personas, y también amenaza el equilibrio del medio ambiente natural. y ecología;

3. Ámbito de influencia, la contaminación lumínica se refiere a la parte de la contaminación lumínica que no queda fuera del área o límite objetivo. La contaminación lumínica, en un sentido amplio, es un término general para los efectos negativos de la radiación lumínica excesiva, incluida la luz visible, la radiación ultravioleta e infrarroja, sobre la salud humana y el entorno de vida humano.

Contaminación lumínica en el alumbrado nocturno urbano

La contaminación lumínica en el alumbrado nocturno urbano incluye principalmente la contaminación lumínica atmosférica, la intrusión lumínica, el deslumbramiento, etc.

1) Contaminación lumínica atmosférica

Bajo la acción de la reflexión y difusión del polvo, vapor de agua u otras partículas en suspensión, la luz artificial generada en el suelo ingresa a la atmósfera y hace que el cielo sobre la ciudad brille, lo que se llama contaminación lumínica atmosférica.

Hay dos razones principales para la contaminación lumínica atmosférica: una es que la luz directa ingresa a la atmósfera; la otra es que la luz entra a la atmósfera debido al reflejo del suelo u otras superficies reflectantes.

2) intrusión de luz

La intrusión de luz se refiere al fenómeno en el que la luz directa adyacente o la luz reflejada excede el rango que debe iluminarse e ilumina otras cosas a su alrededor y produce efectos adversos.

3) Deslumbramiento

El deslumbramiento se produce principalmente al ver el deslumbramiento directamente en el campo de visión. El deslumbramiento puede provocar molestias visuales, molestias, fatiga, etc. y, en casos graves, dañará la vista e incluso provocará riesgos para la seguridad. La iluminación de carreteras, de seguridad, de deportes, de publicidad y señales, y los faros de los automóviles pueden ser fuentes de deslumbramiento, que es más pronunciado por la noche, cuando el entorno circundante se vuelve más oscuro. La línea de visión de las personas es generalmente horizontal. Cuando el ángulo entre la dirección normal de la lámpara y el plano horizontal es pequeño o la lámpara emite demasiada luz en esta dirección, interferirá gravemente con el descanso o las actividades normales de las personas. Además, un contraste de brillo excesivo también producirá deslumbramientos. Cuando las personas mueven sus ojos de objetos demasiado brillantes al fondo oscuro detrás de ellos a cierta velocidad, sus ojos no verán claramente durante un cierto período de tiempo. Por eso, es muy importante controlar la luminosidad y su uniformidad en la iluminación exterior. Además, el uso aleatorio de luces de colores en la iluminación de escenas nocturnas también interferirá con el juicio normal del conductor sobre las señales de tráfico y el paisaje circundante.

Los peligros de la contaminación lumínica

(一)Daño a la biosfera

1. Impacto humano

① Daño a la vista

② Desequilibrio de salud

③Impaciencia emocional

④Reducir la sensación de seguridad

2.impacto sobre los organismos naturales

①Animales

Con el aumento de la iluminación nocturna, los animales nocturnos tienen dificultades para adaptarse a las noches con mucha luz, la desorientación provoca muertes generalizadas y alteraciones metabólicas, y reduce la productividad.

② plantas

La exposición prolongada a las luces de la calle durante la noche hace que las plantas pasen mucho tiempo "día", por lo que envejecen temprano.

(二)Daño a la vida social

① Poner en peligro la seguridad vial

El deslumbramiento, las inundaciones lumínicas y la intrusión lumínica provocadas por la contaminación lumínica no sólo interfieren con los ritmos circadianos de las personas, sino que también reducen la eficiencia laboral del conductor e incluso provocan accidentes de tráfico, etc. , afectando el trabajo del conductor y poniendo en peligro la seguridad vial.

② Afecta la observación astronómica

A medida que aumenta el brillo del cielo, el telescopio no puede filtrar la luz con ciertas características espectrales en el cielo, y la luz directa del alumbrado urbano afectará directamente las actividades de observación astronómica, lo que hace que el observatorio tenga que trasladarse a áreas remotas y alejadas de la ciudad.

③ Perdí el hermoso cielo nocturno

En el cielo nocturno azul oscuro, las estrellas titilantes se convierten en protagonistas del entorno nocturno y en el recurso natural más preciado para el ser humano. Los seres humanos no deberían desarrollar tecnologías de iluminación avanzadas a costa de perder el hermoso cielo nocturno.

④ desperdicio de energía

La contaminación lumínica desperdicia muchos recursos energéticos. Cuando el ángulo del dispositivo de iluminación no se ajusta correctamente, la luz no brilla en el objetivo previsto o la fuente de luz brilla en el cielo, provocará un desperdicio de energía.

(三）Daño al medio ambiente urbano

①Influencia en la escena nocturna urbana

La iluminación decorativa que no tiene ningún propósito o que carece de expresión artística puede generar una luz oscura, perjudicial para la vista nocturna de la ciudad y molesta.

② Impacto en el clima urbano

Los residuos gaseosos emitidos por la producción de energía han exacerbado la tendencia al aumento de la temperatura global, lo que ha provocado la "efecto isla de calor", y también formó continua lluvia ácida en las ciudades, deteriorando el entorno urbano.

Análisis de la causa de la contaminación lumínica de la escena nocturna urbana

1. Falta de planificación general de la iluminación.

2. Falta de conciencia sobre las humanidades y la protección del medio ambiente

3. Falta de mantenimiento y gestión de equipos de iluminación.

4. Falta de mejora técnica.

5. Inversión de capital inestable

¿Cómo hacer que el alumbrado público reduzca la contaminación lumínica?

Si bien muchos factores contribuyen a la contaminación lumínica, el alumbrado público garantiza visibilidad y seguridad y es necesario en entornos urbanos. Dado que el número de lámparas no se puede reducir, es mejor diseñar y mejorar la tecnología de iluminación de las lámparas desde el final, y este es el papel clave que desempeñan los fabricantes de lámparas, arquitectos y diseñadores. A medida que la industria de la iluminación continúa alejándose de las fuentes de luz tradicionales, como el sodio de alta presión o los haluros metálicos, para la iluminación exterior, existe un interés creciente en formas de minimizar la contaminación lumínica procedente de las instalaciones LED exteriores.

El Centro Alemán de Investigación en Geociencias GFZ publicó recientemente un estudio sobre el alumbrado público urbano en Tucson, Arizona, que proporciona información sobre cómo un buen diseño de luminarias LED puede minimizar la contaminación lumínica. Tucson está a la vanguardia de la transición hacia los LED, ya que casi todas las farolas se han actualizado e incluyen comunicación inalámbrica y capacidades de atenuación. El estudio se realizó durante 10 días en marzo y abril de 2019, utilizando el satélite Suomi National Polar Orbiting Partnership (NPP) para adquirir imágenes del área de Tucson durante la noche. Algunas noches, los niveles de luz de aproximadamente 14.000 del total de 19.500 farolas se fijaron al máximo brillo, y otras noches el brillo se fijó al máximo.

Estas imágenes, capturadas por el satélite Suomi NPP de la NASA, muestran las farolas iluminadas por la noche en Tucson con su brillo máximo y un 30 por ciento de brillo.

El equipo de investigación concluyó que alrededor del 20 por ciento de la iluminación nocturna de Tucson es atribuible al alumbrado público, y el resto se genera por letreros y fachadas, escaparates, campos deportivos y más. Estas conclusiones, si fueran transferibles a otras ciudades, demostrarían su alcance. ¿Qué posibles problemas de contaminación lumínica pueden resolverse mediante el diseño de iluminación LED?

Posiblemente la herramienta más importante en el arsenal de un diseñador de luminarias cuando se trata de minimizar la contaminación lumínica o la luz parásita se conoce como "BUG" clasificación, que significa retroiluminación, luz alta y deslumbramiento. El sistema de clasificación BUG fue desarrollado conjuntamente por la Illuminating Engineering Society (IES) y la International Dark-Sky Association (IDA) para proporcionar un método consistente para evaluar la cantidad de luz parásita que se escapa de la iluminación exterior.

La luz parásita en ambientes exteriores es indeseable no sólo porque hace que el cielo brille, sino también porque provoca un consumo innecesario de energía. Ejemplos de luz parásita incluyen la intrusión (es decir, luz proyectada en lugares inesperados, como la de una farola que entra por una ventana cercana), vidriados que contribuyen al cielo y deslumbramiento (es decir, demasiada luz al nivel de los ojos que causa incomodidad o problemas visuales). discapacidad).

Las clasificaciones de BUG se basan en la producción de lúmenes medida en cada una de las tres zonas que se muestran en el cuadro a continuación.

Las clasificaciones BUG se derivan de la salida de lúmenes medida para cada una de estas zonas.

La retroiluminación, como su nombre indica, se refiere a la luz emitida detrás del equipo de iluminación. El área retroiluminada se divide además en cuatro subregiones, correspondientes a ángulos de emisión de 0 grados (es decir, la luz apunta hacia el suelo) a 90 grados (es decir, la luz apunta principalmente hacia afuera paralela al suelo). Asimismo, el área de deslumbramiento también se divide en cuatro subáreas que corresponden al aumento del ángulo de emisión desde un deslumbramiento bajo a un deslumbramiento intenso. La zona de iluminación superior comprende sólo dos subzonas, una para la luz dirigida principalmente hacia arriba y otra para la luz dirigida principalmente hacia fuera.

La clasificación BUG se determina en función de los lúmenes medidos para cada una de las divisiones mencionadas anteriormente en la tabla de consulta proporcionada en IES TM-15-11 (Sistema de clasificación de luminarias para luminarias de exterior), y a cada parámetro se le asigna un valor de 0 a 5. . Por ejemplo, asigne la clase BUG B0 U0 G0 a una luminaria con salida de luz altamente direccional hacia abajo. Se asignaría un nivel BUG de B2 U0 G2 a una luminaria que emite la mayor parte de su salida de luz hacia adelante y hacia atrás, pero no hacia arriba. Tenga en cuenta que la clasificación BUG es solo uno de los factores para determinar si una luminaria es adecuada para una aplicación de iluminación particular, pero en general, cuanto menor sea la clasificación BUG, ​​menor será la probabilidad de contaminación lumínica.

Desde una perspectiva de diseño, hay tres pasos para minimizar la contaminación lumínica: usar colores más cálidos, atenuar la luz y bloquearla. En primer lugar, en lugar de utilizar luz azul (la luz azul tiene un mayor impacto en el ritmo circadiano), se recomienda utilizar LED de baja temperatura, que iluminan con tonos más suaves, amarillos o rojos (normalmente no más de 3000K). Además de tener la misma eficiencia energética y un precio similar a las alternativas azules, estos productos dispersan menos luz y, por tanto, son más respetuosos con el cielo nocturno. Además, para lograr una sostenibilidad a largo plazo, los niveles de luz deben ser moderados, uniformes y adaptados al uso, la zona, la hora del día y el tráfico. De hecho, la mayoría de las luces exteriores se pueden atenuar en un 25% sin pérdida de visibilidad.

Otro factor clave: asegurarse de que la luz se proyecte efectivamente hasta el punto de destino, en lugar de esparcirla por el cielo. ¿Cómo? Todas las luminarias deben bloquear o cortar completamente el escape de luz hacia arriba. De este modo, la luz no se proyecta hacia arriba sino hacia abajo, preferiblemente en un ángulo estrecho, lo que reduce aún más el deslumbramiento sobre la ciudad.

En términos de tecnología, se deben adoptar las siguientes medidas de prevención y control de la contaminación lumínica del alumbrado nocturno urbano:

A. La forma más fundamental de controlar la contaminación lumínica es proporcionar un diseño razonable para la iluminación de escenas nocturnas. El control de la iluminación de la escena nocturna urbana debe adoptar una gestión centralizada inteligente y un control descentralizado. Por ejemplo, el modo normal, el modo de vacaciones y el modo de festival principal se pueden usar para iluminación con focos, y los interruptores de temporización de microcomputadoras o los interruptores de temporización controlados por luz se pueden usar para publicidad, decoración, iluminación de carreteras e iluminación con focos.

B. Personaliza el tiempo de apagado de las luces y minimiza el tiempo de encendido de las luces. La publicidad, la decoración, la iluminación vial y la iluminación de edificios se pueden apagar total o parcialmente después de la medianoche, lo que no solo ahorra energía, sino que también reduce la contaminación lumínica y prolonga la vida útil de los accesorios de iluminación.

C. Utilice luces LED de alta eficiencia para mejorar la eficiencia de la iluminación. Reducir lo urbano "efecto isla de calor" y proteger el entorno ecológico urbano.

D. La mejor manera de limitar la luz parásita es utilizar lámparas de corte o instalar rejillas, láminas de sombreado, cubiertas protectoras, etc. para que la fuente de luz controle eficazmente el ángulo de sombreado de los accesorios de iluminación y evite que la luz directa se escape y deslumbre. Para edificios con reflectores, se adopta el método de proyectar la luz de arriba a abajo para evitar el escape de la luz reflejada; Para edificios con grandes muros cortina de vidrio, se puede utilizar la transmisión de luz interna para resaltar la imagen del edificio.

E. La construcción segura y fiable es también una de las medidas eficaces para garantizar la calidad del alumbrado nocturno urbano y prevenir y controlar la contaminación lumínica. Ubicación y control de lámparas. La configuración razonable del equipo no solo previene la contaminación por luz parásita, sino que también previene la contaminación visual causada por la exposición de lámparas y equipos de control. Al mismo tiempo, las medidas de protección del edificio durante la instalación también evitan daños al paisaje urbano y a la fachada del propio edificio, que pueden provocar contaminación visual del paisaje.

F. El mantenimiento diario de las lámparas y equipos de iluminación de escenas nocturnas urbanas, como anuncios, decoraciones, carreteras y edificios, es también una de las medidas efectivas para prevenir la contaminación lumínica, y también es una garantía importante para evitar caídas, lesiones a las personas y accidentes por fugas eléctricas. y la contaminación del paisaje urbano.

Dado el papel que puede desempeñar el diseño, presentamos varios ejemplos inspiradores de farolas cuyo diseño incorpora uno o más de los puntos anteriores, contribuyendo así positivamente a reducir la contaminación lumínica.

1. Farola LED CHZ-GD32

La luminaria Esta luminaria emite un haz simétrico hacia abajo sin deslumbrar. La pantalla superior en forma de capuchón con ala ancha evita que la luz se emita hacia arriba, mientras que los reflejos lacados crean una distribución de la luz difusa y confortable. El sistema de control inteligente personaliza el tiempo de encendido de las luces, lo que no sólo ahorra energía sino que también reduce la contaminación lumínica.

2. CHZ-ST29  Luz de calle LED

Simple y práctica, esta luminaria utiliza módulos LED multichip, +-15 para proyectar una luz suave, difusa y en ángulo sobre la carretera.