Préférence ignorante avec température de couleur
Il existe une application répandue de l’éclairage extérieur qui incorpore des sources de lumière CCT (températures de couleur corrélées) blanches froides en raison de la préférence ignorante dans la sensation perçue de « plus froid » ou « plus blanc ». Dans les pays à basse latitude, le climat est chaud et les gens préfèrent les lumières avec des températures de couleur élevées qui leur apportent une sensation de fraîcheur. La prédominance des lampes fluorescentes au cours des dernières décennies a habitué certaines personnes à la blancheur froide de l’éclairage. Ils croient que « plus blanc » la lumière « plus claire » la visibilité. Cependant, dans le domaine de l’éclairage LED, les gens devraient-ils toujours faire leurs choix en fonction de ce qu’ils ressentent? Plus jamais! Le 14 juin 2016, l’American Medical Association (AMA) a publié une déclaration de politique officielle sur les lampadaires à led. Ils ont exprimé de sérieuses préoccupations quant aux effets néfastes de l’éclairage LED à haute intensité.
Comment la lumière blanche est-elle générée
Comme les diodes électroluminescentes sont des sources lumineuses presque monochromatiques qui émettent une lumière qui a une seule couleur tandis que le blanc est essentiellement un mélange de lumière de deux couleurs ou plus (ou longueurs d’onde), à l’heure actuelle, la voie la plus préférée pour créer de la lumière blanche à partir d’un module LED est d’utiliser une LED monocolore (principalement une LED bleue) et un élément de conversion de longueur d’onde (qui est généralement un phosphore jaune). La couleur émise par une LED est généralement déterminée par le matériau à partir duquel elle est formée. Une illustration représentative d’une LED blanche consiste en un paquet d’une puce LED bleue, faite de nitrure de gallium (GaN), recouverte d’un phosphore, notamment du grenat en aluminium yttrium (YAG) qui fonctionne comme un élément de conversion de longueur d’onde (WCE) pour générer une couleur blanche de la température de couleur souhaitée. En modifiant la composition de la fraction de remplissage ou le % de poids, la couleur de la lumière blanche peut être réglée. Les caractéristiques pour générer de la lumière blanche sur un grand espace chromatique sont avantageuses pour différentes applications d’éclairage.
Danger de lumière bleue
Malgré les avantages en matière d’efficacité énergétique, l’éclairage LED à haute intensité émet une quantité substantielle de lumière bleue qui apparaît blanche à l’œil nu et produit plus d’éblouissement nocturne indésirable que l’éclairage conventionnel. La lumière bleue présente un danger potentiel ou une lésion rétinienne induite par photochimiquement à la suite d’une exposition aux rayonnements à des longueurs d’onde principalement comprises entre 400 nm et 500 nm. L’excès d’émissions bleues et vertes des LED revêtues de phosphore entraîne une augmentation de la pollution lumineuse, car ces longueurs d’onde se dispersent davantage dans l’œil et finissent par avoir des effets environnementaux et éblouissants néfastes.
Le nouveau guide AMA exige une attention particulière aux caractéristiques de conception et d’ingénierie optimales lors du passage à un éclairage LED qui atténue les effets néfastes sur la santé et l’environnement. Ils soulignent spécifiquement que l’éclairage LED riche en bleu peut diminuer l’acuité visuelle et la sécurité, ce qui entraîne des préoccupations et crée un danger pour la route. Les lampadaires LED blancs sont actuellement promus dans les villes et villages du monde entier au nom de l’efficacité énergétique et des économies de coûts à long terme. CCT entre 4000K et 6500K a été le choix pour de nombreux pays qui ont récemment modernisé leur éclairage public de HPS à LED. Cependant, 29% du spectre de l’éclairage LED 4000K est émis sous forme de lumière bleue, que l’œil humain perçoit comme une couleur blanche dure. Outre son impact sur les conducteurs, les lampadaires à LED riches en bleu fonctionnent à une longueur d’onde qui supprime le plus négativement la mélatonine pendant la nuit. Les lampes LED blanches ont 5 fois plus d’impact sur les rythmes de sommeil circadiens que les lampadaires conventionnels.
Impact physiologique
Les lumières LED de haute intensité ont un spectre qui vient avec un fort pic à la longueur d’onde qui supprime le plus efficacement la mélatonine la nuit. La mélatonine est une hormone sécrétée par la glande pinéale, une petite glande en forme de pomme de pin située près du centre du cerveau. Grâce à la libération de mélatonine, la glande pinéale maintient l’horloge interne régulant les rythmes naturels de la fonction corporelle. La mélatonine a plusieurs influences sur les fonctions physiologiques de l’homme. Cette hormone favorise le sommeil, affecte les émotions, stimule la maturité et la reproduction, et a un impact sur les fonctions immunitaires. Les recherches ont découvert que la production et la sécrétion de mélatonine sont principalement affectées par la lumière - la mélatonine possède une sensibilité à la lumière plus élevée sous les lumières de couleur avec des longueurs d’onde courtes; d’autre part, la mélatonine a une sensibilité à la lumière plus faible sous les lumières de couleur avec de longues longueurs d’onde. On estime qu’une lampe LED enduite de phosphore est au moins 5 fois plus puissante pour influencer la physiologie circadienne qu’une lumière de sodium à haute pression basée sur la suppression de la mélatonine.
CCT élevé ≠ meilleure visibilité
La perception humaine de la couleur d’un objet provient de capteurs de couleur dans l’œil répondant au rayonnement électromagnétique réfléchi par l’objet. Sous vision mésopique, l’œil humain est plus sensible à la lumière de courte longueur d’onde. Par conséquent, les LED blanches recouvertes de phosphore qui ont une composante de lumière bleue plus élevée auraient une efficacité lumineuse plus élevée sous vision mésopique que sous vision photopique. Ce trait a été décrit dans le passé comme un avantage des LED blanches. Néanmoins, un CCT plus élevé est associé à une transmission plus faible dans le brouillard ou la brume. Comme il y a une diffusion de Rayleigh et une diffusion de Mie, la lumière ne parvient pas à transmettre complètement à travers le brouillard ou la brume. La capacité de pénétration du brouillard est une considération indispensable pour la raison que les lampadaires sont utilisés pour éclairer la route par temps brumeux ou brumeux. D’une manière générale, la lumière jaune a de meilleures capacités de pénétration du brouillard que la lumière blanche. La capacité de pénétration du brouillard de la plupart des LED blanches est faible. Une faible capacité de pénétration du brouillard entraîne également une pollution urbaine plus élevée du ciel par les LED blanches en raison de la diffusion moléculaire (Rayleigh) et aérosol (Mie). Une telle diffusion réduit non seulement l’éclairage du sol et rend les objets du sol difficiles à observer (et rend ainsi la chaussée encore moins sûre), mais la lueur du ciel de la diffusion a également un effet indésirable sur la recherche astronomique et affecte négativement l’esthétique générale du ciel la nuit.
Une adaptation inefficace à l’obscurité est un facteur important qui provoque des accidents de la route pendant la nuit. Dans le but de rendre l’adaptation à l’obscurité plus rapide et d’améliorer la sécurité et l’efficacité de la conduite du conducteur, l’éclairage à basse température de couleur est généralement utilisé pour l’éclairage. L’éclairage LED avec un CCT blanc froid ou lumière du jour a une quantité relativement élevée de composants de lumière bleue et le temps d’adaptation sombre le plus long. Au contraire, les LED blanc chaud ont un CCT relativement faible et une grande quantité de composants de longue longueur d’onde, et ont donc des temps d’adaptation à l’obscurité courts. L’adaptation à l’obscurité devrait être une considération de conception importante pour l’éclairage des routes et est essentielle dans l’éclairage des tunnels.
Éclairage sain
AMA encourage l’utilisation d’un éclairage de 3000K ou moins pour les installations extérieures telles que les routes. À 3000K, l’œil humain perçoit toujours la lumière comme « blanche », mais son ton est modérément plus chaud et a environ 21% de son émission dans la partie bleue du spectre. Cette émission reste encore très bleue pour l’environnement nocturne, mais constitue une amélioration substantielle par rapport à l’éclairage 4000K compte tenu du fait qu’elle réduit l’inconfort et l’éblouissement des handicaps. Attribuable à différents revêtements, l’efficacité énergétique de l’éclairage 3000K n’est que de 3% inférieure à 4000K, mais la lumière est nettement plus agréable pour les humains et a un impact réduit sur la faune. En outre, tout éclairage LED doit être correctement protégé pour minimiser l’éblouissement et les effets néfastes sur l’homme et l’environnement, et des efforts doivent être déployés pour tirer parti de la capacité de l’éclairage LED à être atténué pour les cycles hors pointe.
Sous l’éclairage LED d’environ 3000K CCT, l’œil humain a un temps d’adaptation à l’obscurité décent et des capacités de discrimination des couleurs, la lumière LED de ce CCT a également une efficacité lumineuse relativement élevée et un effet néfaste moindre sur notre bien-être physique et mental. La réponse est évidente que l’éclairage LED CCT élevé devrait être évité pour l’éclairage public, bien qu’il existe des compromis dans la conception de l’éclairage, dans lequel la luminance, l’indice de rendu des couleurs (CRI), le CCT, le contrôle de l’éblouissement, le scintillement, l’éclairement de la vision mésopique, l’adaptation à l’obscurité, le risque de lumière bleue, la perception des couleurs, la pénétration du brouillard et la pollution par le ciel font partie intégrante de toute évaluation de projet qui détermine l’adéquation d’une lumière à l’éclairage public.
