美國(guó)能源部的一項(xiàng)新研究項(xiàng)目研究了來(lái)自美國(guó)各地的高壓鈉等傳統(tǒng)來(lái)源的 LED 路燈轉(zhuǎn)換(huàn)的影響，計(jì)算機(jī)模型顯示，近處和遠(yuǎn)處觀(guān)察者的天空輝光淨減少。

基於 LED 的路燈在全球範圍內(nèi)仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的話(huà)題，關(guān)於固態(tài)照明 (SSL) 話(huà)題的唯一普遍接受的信念是 LED 改造可以節(jié)省能源。對(duì)戶(hù)外照明的抱怨之一是，這些產(chǎn)品會(huì)增加天空的輝光，尤其是短波長(zhǎng)藍(lán)光，這對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)是視覺上的不愉快，對(duì)天文學(xué)家等科學(xué)家來(lái)說(shuō)也是個(gè)問(wèn)題。但是，美國(guó)能源部 (DOE) 的一項(xiàng)新研究項(xiàng)目「LED 路燈對(duì)天空輝光影響的調(diào)查」在很大程度上駁斥了專(zhuān)門(mén)歸因於路燈的天空輝光問(wèn)題，儘管總體而言城市照明的總體增長(zhǎng)可能是另一個(gè)故事。

在深入研究這個(gè)故事之前，您可能需要一些有關(guān)天空發(fā)光主題的背景知識。兩(liǎng)年前，科學(xué)家兼企業(yè)家伊恩·阿什當(dāng) (Ian Ashdown) 撰寫(xiě)了一篇出色的專(zhuān)題文章。阿什當(dāng)透露了預測(cè)天空輝光的計(jì)算機(jī)模型和理論以及問(wèn)題背後的一般科學(xué)。此外，新的能源部報(bào)告將 Ashdown 歸功於對(duì)新研究的貢獻(xiàn)。

值得注意的是，美國(guó)能源部的研究雖然在研究的不同條件方面很廣(guǎng)泛，但範圍很窄。它專(zhuān)注於通常安裝在美國(guó)各地的 LED 和傳統(tǒng)路燈。例如，它沒有考慮使用新的高壓鈉 (HPS) 燈具可以實(shí)現(xiàn)什麼，該燈具具有旨在消除向上光的改進(jìn)光學(xué)設(shè)計(jì)。同樣，該研究側重於目前安裝在 HPS 或其他 HID 燈具的位置的典型 LED 燈具，而不是某些新的 SSL 燈具架構(gòu )。還請記住，該研究實(shí)際上僅關(guān)注街道照明，並已接受對(duì)街道表面反射率的考慮。但它沒有考慮可能通過(guò)反射或其他向上光源（例如室內(nèi)溢出）產(chǎn)生額外向上光的建築物，

DOE 項(xiàng)目主要依賴於天文學(xué)界廣(guǎng)泛使用的 SkyGlow Simulator 模型，該模型由斯洛伐克科學(xué)院的 Miroslav Kocifaj 開(kāi)發(fā)。這項(xiàng)工作依賴於產(chǎn)生結(jié)果的大約 200,000 次計(jì)算機(jī)運(yùn)行。該方法以評(píng)估一個(gè)變量的測(cè)試集為中心，而其他特性保持不變。建模假設(shè)地面反射率為 15%，這是大氣建模中常用的值。考慮了四個(gè)級(jí)別的向上照明和兩(liǎng)個(gè)級(jí)別的流明輸(shū)出。也許最重要的變量是光譜功率分布 (SPD)，其中評(píng)估了來(lái)自典型路燈產(chǎn)品的十個(gè) SPD。

該模型以漫射輻照度或暗視勒克斯 (lx) 的形式返回對(duì)觀(guān)察者水平面的天空輝光影響。並且美國(guó)能源部報(bào)告了未加權(quán)輻射功率和暗視加權(quán)天空輝光的結(jié)果。報(bào)告了位於典型城市邊緣的近處觀(guān)察者和距離城市中心 40 公裡的遠(yuǎn)處觀(guān)察者的情況。

結(jié)果如您所料填充了報(bào)告中的頁(yè)面，但這裡是摘要。在未加權(quán)的情況下，相對(duì)於所有傳統(tǒng)產(chǎn)品，LED 路燈減少了遠(yuǎn)近觀(guān)察者的天空輝光。在未加權(quán)的測(cè)試中，結(jié)果取決於測(cè)試的特定來(lái)源。LED 產(chǎn)生的功率低至傳統(tǒng)基線(xiàn )的 20%，最高可達(dá) 160%。當(dāng)在 40 公裡處測(cè)量時(shí)，LED 產(chǎn)品的上行光特性，通過(guò)將光束向下引導(dǎo )的光學(xué)器件減少了上行光，將路燈對(duì)天空發(fā)光的貢獻(xiàn)降低了 95%。

美國(guó)能源部確實(shí)指出，該行業(yè)可以做得更好。例如，指定者可以選擇具有較少短波能量的 SPD 的 LED 路燈。請記住，SPD 和 CCT 不是等效的指標(biāo)。正如我們所報(bào)導(dǎo )的，公眾輿論不斷湧現(xiàn)，甚至美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì) (AMA) 也建議將 CCT 限制為 3000K 或更高。DOE 報(bào)告指出，較低的 CCT 並不總是提供首選的 SPD，在減少天空輝光和確保健康照明方面，良好的照明設(shè)計(jì)實(shí)踐可以最大限度地減少安裝的燈具數(shù)量以及自動(dòng)調(diào)光，遠(yuǎn)比 CCT 限制更有價(jià)值。人類(lèi)。