Chúng ta có thể làm gì để giảm ô nhiễm ánh sáng với thiết kế đèn đường?
Giới thiệu
Con người và những đổi mới của họ chủ yếu là nguyên nhân gây ra sự suy thoái môi trường xảy ra trên Trái đất. Mặc dù thực tế là nhiều loại công nghệ, như xe cộ, nhựa và ánh sáng, đã làm cho cuộc sống của con người trở nên thuận tiện hơn. Nhưng giờ đây, nhiều vấn đề đang nổi lên, chẳng hạn như nguyên nhân chính của biến đổi khí hậu là khí thải ô tô và sự gia tăng quá mức nhựa trên hành tinh của chúng ta (đất và đại dương). Mặc dù ánh sáng giúp cải thiện cuộc sống vào ban đêm (đèn đường giúp chúng ta tìm đường về nhà, ánh sáng công nghiệp giúp chúng ta an toàn và ánh sáng khu dân cư giúp ngôi nhà của chúng ta ấm cúng và sáng sủa), nhưng nó cũng có tác động bất lợi đến môi trường. Sức khỏe con người, hành vi của động vật và môi trường đều đang bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm ánh sáng, đó là việc sử dụng ánh sáng nhân tạo ngoài trời quá mức hoặc không đúng cách.
Một đóng góp chính cho vấn đề ô nhiễm ánh sáng là ánh sáng bầu trời. Sky glow, chủ yếu xảy ra ở các khu vực đô thị, là sự sáng lên của bầu trời đêm do ánh sáng từ xe cộ, đèn đường, nơi làm việc, ngành công nghiệp, quảng cáo ngoài trời, bãi đậu xe và các tòa nhà. Bức ảnh dưới đây được chụp bởi một vệ tinh của NASA vào năm 2016. (thông qua bản đồ thế giới về độ sáng của bầu trời đêm do máy tính tạo ra). Tập bản đồ mô tả cách thức và nơi thế giới của chúng ta được thắp sáng vào ban đêm và có thể truy cập trực tuyến tại liên kếttrang web của NASA (https://earthobservatory.nasa.gov/features/NightLights).
Chính xác thì ô nhiễm ánh sáng là gì?
Khi ánh sáng nhân tạo được đưa vào môi trường do hoạt động của con người và động vật, trực tiếp hoặc gián tiếp, ô nhiễm ánh sáng được tạo ra. Vì nó có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, chất lượng cuộc sống và bảo vệ môi trường nên ánh sáng nhân tạo quá mức được phân loại là ô nhiễm. Ô nhiễm ánh sáng là kết quả của việc sử dụng quá mức hoặc lãng phí ánh sáng nhân tạo, bao gồm:
1. do chiếu sáng quá mức vào mục tiêu
2. do ánh sáng tán xạ hoặc thoát trực tiếp lên bầu trời hoặc đường chân trời.
3. bởi vì sự chiếu sáng của mục tiêu xảy ra không cần thiết.
Bóng tối tự nhiên của ban đêm đã bị thay đổi bởi tất cả các yếu tố nói trên, có tác động bất lợi đến sức khỏe và sinh vật.
Tác hại của ô nhiễm ánh sáng
- Tác động đến con người: Chu kỳ sinh học tự nhiên của cả con người và động vật có thể bị gián đoạn nghiêm trọng bởi ánh sáng nhân tạo. Nhịp sinh học có thể bị tắt bởi ánh sáng vào ban đêm. một 24-đồng hồ giờ bên trong điều chỉnh các quá trình sinh lý và kiểm soát hoạt động hàng ngày ở hầu hết mọi sinh vật. Việc tạo ra hormone melatonin, được sản xuất trong bóng tối và bị ức chế khi có ánh sáng, là một trong những quá trình này. Tăng ánh sáng vào ban đêm làm giảm quá trình tổng hợp melatonin, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau bao gồm thiếu ngủ, kiệt sức, đau đầu, căng thẳng và lo lắng. Mặc dù đã có những nghiên cứu về những nguy cơ có thể xảy ra khi tiếp xúc với ánh sáng về đêm, nghiên cứu gần đây cũng đã chứng minh mối liên hệ giữa nguy cơ ung thư và giảm mức melatonin. Mức độ melatonin của con người đã được quan sát thấy là giảm khi phản ứng với ánh sáng xanh. Đi-ốt phát quang (đèn LED) phổ biến trong chiếu sáng hộ gia đình, công nghiệp và đô thị vì tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ cao, cũng như điện thoại di động và các thiết bị máy tính khác đều tạo ra ánh sáng xanh.
- Tác động đối với động vật: Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ánh sáng có thể khiến động vật chóng mặt và bối rối. Hành vi của động vật, bao gồm các kiểu di cư, kiểu thức khi ngủ và sự phát triển môi trường sống, vẫn bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm ánh sáng. Ô nhiễm ánh sáng có thể dẫn đến sự biến mất và cái chết của rùa và chim, nếu không chúng sẽ di cư theo hướng dẫn của mặt trăng. Ô nhiễm ánh sáng khiến một số lượng đáng kể côn trùng bị thu hút bởi ánh sáng nhân tạo và chết, cũng như ảnh hưởng đến chim và các sinh vật khác chủ yếu ăn những côn trùng này.
Hướng dẫn chiếu sáng đường phố hiệu quả
Ánh sáng nên phục vụ một mục đích rõ ràng, tức là
Chúng ta phải xác định xem hệ thống chiếu sáng có thực sự cần thiết hay không trước khi thêm đồ đạc mới hoặc thay thế đồ đạc cũ. Chúng tôi có thể đưa ra quyết định theo yêu cầu nếu có các lựa chọn thay thế. Ví dụ: chúng tôi có thể giảm việc lắp đặt một số hệ thống chiếu sáng bên ngoài bằng cách sơn phản quang trên các biển báo và bậc thềm.
Đèn phải được định hướng và có các khu vực được xác định rõ ràng.
Không làm ảnh hưởng đến thảm thực vật và nhà cửa ở hai bên đường, hệ thống chiếu sáng đường bộ sẽ chiếu sáng lòng đường. Sân vận động nên được chiếu sáng bằng đèn sân vận động mà không làm ảnh hưởng đến những ngôi nhà xung quanh. Chúng tôi đề nghị rằng khi thiết kế đèn và đèn lồng, chúng ta nên hạn chế phát xạ ánh sáng lên bán cầu trên và chùm tia phải chạm đất càng nhiều càng tốt. Để làm được điều này, chúng ta phải đảm bảo rằng sự phân bố ánh sáng bên được thiết kế dựa trên chiều rộng của đường và chiều cao của việc lắp đặt đèn đường.
Đèn nên ở mức vừa phải và không sáng hơn mức cần thiết.
Đối với những nơi khác nhau, luật chiếu sáng có các tiêu chí cụ thể về độ rọi. Ví dụ: tiêu chuẩn chiếu sáng cho nơi làm việc trong nhà (EN 12464), sân vận động (EN 12193) và đường phố (EN 13201), trong số những tiêu chuẩn khác. Chúng ta nên sử dụng mức chiếu sáng thấp nhất hiện có để đáp ứng các yêu cầu về ánh sáng. Ngoài ra, chúng ta phải đánh giá các bề mặt được chiếu sáng vì một số trong số chúng có thể phản xạ quá nhiều ánh sáng trở lại bầu trời đêm.
Đèn nên được điều chỉnh và có một thời gian thiết lập.
Để đảm bảo rằng đèn được bật khi cần, tắt tiếng khi không đủ ánh sáng cần thiết và tắt khi không cần thiết, hệ thống chiếu sáng ngoài trời nên đặt thời gian chiếu sáng bằng cách sử dụng các công nghệ như bộ điều khiển ánh sáng, bộ hẹn giờ hoặc bộ phát hiện chuyển động. Điều này cũng đúng với ánh sáng nội thất; tùy thuộc vào thời gian trong ngày và cách sử dụng, chúng tôi có thể giảm cường độ chiếu sáng hoặc tắt hoàn toàn đèn bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh độ sáng, cảm biến chuyển động và điều khiển thông minh.
Nên sử dụng ít ánh sáng xanh hơn hoặc ánh sáng có CCT ấm hơn.
Phạm vi quang phổ của ánh sáng khả kiến kéo dài từ 390 đến 780 nanomet. Theo các nghiên cứu, ánh sáng xanh gây rủi ro cho cả người và động vật khi nó được phát ra ở bước sóng từ 380 đến 499 nm. Sự phát xạ của phần màu xanh lam của quang phổ khả kiến phải được giảm bớt và số lượng phải được giữ ở mức tối thiểu. Ánh sáng xanh lam được cho là chiếm một phần nhỏ hơn trong quang phổ của nhiệt độ màu thấp. Các quy định cũng đã bắt đầu đặt ra các giới hạn về lượng ánh sáng xanh (ánh sáng phát ra dưới 500 nm), yêu cầu nó thấp hơn từ 5% đến 10%.
Đề xuất cải tiến kiến trúc đèn đường để giảm thiểu ô nhiễm ánh sáng
Chúng tôi đã bao gồm một danh sách các hướng dẫn chiếu sáng cho các phương pháp chiếu sáng tuyệt vời có thể làm giảm tác động đến con người và động vật bằng cách sử dụng ánh sáng ngoài trời làm ví dụ. Chúng tôi tin rằng các yếu tố sau cần được tính đến để giảm ô nhiễm ánh sáng: góc lắp đặt của đèn, thiết kế quang phổ, thiết kế chiếu sáng, cấu hình của nguồn điện và việc sử dụng đèn LED. Chúng tôi sẽ xem xét từng yếu tố riêng lẻ bên dưới:
Một. Chiếu sáng góc thấp trực tiếp
Tránh chiếu sáng bầu trời đêm ở một góc phía trên đường chân trời. Để bắt đầu, hãy chọn tùy chọn kính hoặc tấm che nắng để ánh sáng giảm bớt phát xạ hướng lên hoặc hướng ngược lại. Khả năng đặt đèn ở trung tâm đường do chiếu sáng công cộng có thể giúp đèn có khả năng phân bổ ánh sáng tốt về phân bố bên. Nếu sự phân bố bên kém do thiết kế quang phổ không phù hợp, góc nghiêng 0 đến 15 độ không được phép để ngăn ánh sáng chiếu vào bầu trời.
b. Áp dụng ánh sáng cho bề mặt sáng càng nhiều càng tốt.
Chùm ánh sáng của đèn phải được tập trung vào khu vực hữu ích cần được chiếu sáng theo phân bố ánh sáng chấp nhận được, thay vì chiếu xạ khu vực gần đó không chiếu sáng. Mức sử dụng là một số liệu có thể xác định mức độ thành công của ánh sáng được tập trung vào ứng dụng dự định. Nó có thể cho chúng ta biết lượng ánh sáng bị lãng phí và góp phần gây ô nhiễm ánh sáng, cũng như lượng ánh sáng chiếu vào các khu vực có giá trị. Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng ít nhất 75 phần trăm cho chiếu sáng tiêu chuẩn.
c. Tránh sử dụng quá nhiều đèn.
Trước hết, có các tiêu chuẩn chiếu sáng được thiết lập cho từng loại ánh sáng. Bạn nên rõ ràng về mức độ chiếu sáng mà bạn yêu cầu với tư cách là người thực hiện dự án. Khi mô phỏng ánh sáng, chúng ta nên sử dụng ít đồ đạc và số watt cần thiết nhất để chiếu sáng khu vực cần thiết. Tránh sử dụng đèn có cường độ sáng quá cao và chiếu sáng những bề mặt không cần thiết. Nhiều tiêu chuẩn chiếu sáng đường được giải thích rõ ràng trong EN12301, đã được nêu trong chương trước. Để xác định lượng chiếu sáng thích hợp để chiếu sáng con đường, chúng ta nên tuân thủ các yêu cầu liên quan và mức độ chiếu sáng thực phải nằm trong khoảng 100–120 phần trăm của định mức tối thiểu.
d. Việc sử dụng hệ thống điều khiển ánh sáng.
Sự sẵn có của các lựa chọn điều khiển ánh sáng đồng thời với việc áp dụng rộng rãi ánh sáng trạng thái rắn trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Điều này cho phép họ điều chỉnh độ sáng của đèn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất để đáp ứng nhu cầu chiếu sáng trong nhiều giờ làm việc khác nhau. Với việc sử dụng cảm biến, cấu hình làm mờ được lập trình sẵn hoặc tín hiệu không dây, hệ thống quản lý chiếu sáng có thể điều chỉnh độ chiếu sáng công cộng (dành cho người đi bộ và ô tô) theo mật độ sử dụng của đường phố, quảng trường, lối đi bộ, khu dân cư và đường dành cho xe cộ . Sau đây là một số trong những cái phổ biến hơn được tìm thấy trên đèn đường:
- Làm mờ trên bộ hẹn giờ: Tính năng này cho phép bạn thay đổi công suất của đèn vào ban đêm. Chỉ cấu hình làm mờ phải được lập trình vào trình điều khiển LED cho tính năng này; trình điều khiển đèn LED sau đó sẽ tự động thực hiện điều chỉnh độ sáng theo cấu hình điều chỉnh độ sáng. Chúng ta có thể làm điều này để làm cho bầu trời tối hơn sau nửa đêm.
- Đầu ra quang thông không đổi: Chức năng CLO được sử dụng để giải thích cho sự giảm dần của quang thông trong suốt quá trình sử dụng vì quang thông của nguồn sáng cuối cùng sẽ giảm dần. Chúng tôi có thể thay đổi cấu hình làm mờ của đèn bằng cách sử dụng đường cong TM21 (trình điều khiển tích hợp). Để bù cho quang thông giảm dần của đèn khi nó đang hoạt động, bộ nguồn sẽ điều chỉnh dần dòng điện đầu ra để tăng công suất của đèn. Kết quả là, trong khi xem xét sự suy giảm quang thông, chúng ta không cần sử dụng bóng đèn có công suất lớn hơn.
- Cảm biến chuyển động: Cảm biến chuyển động là cảm biến chiếm chỗ sẽ bật khi phát hiện chuyển động và duy trì trạng thái bật trong một khoảng thời gian định trước. Điều này cho thấy rằng vì cảm biến chuyển động được kích hoạt nên chỉ những người ở bên dưới hoặc gần đèn đường mới được chiếu sáng đầy đủ. Để làm cho đèn đường trở nên thân thiện với môi trường hơn, nó sẽ hạ thấp ánh sáng hoặc thậm chí tắt đèn khi không có gì trong phạm vi của nó.
đ. Giảm lượng ánh sáng lạnh sử dụng.
Ánh sáng lạnh trong chiếu sáng ngoài trời thường mang đến cho người xem trải nghiệm hình ảnh rõ ràng và tập trung. Mặt khác, ánh sáng ấm áp khiến mọi người cảm thấy ấm cúng hơn và giảm tầm nhìn. Việc lựa chọn giữa ánh sáng lạnh và ấm dưới hệ thống chiếu sáng công cộng là điều thường xảy ra, nhưng bằng cách tính đến lượng ánh sáng xanh lam có trong mỗi nhiệt độ màu, chúng tôi cho rằng bạn sẽ có thể đưa ra quyết định sáng suốt nhanh chóng hơn. Ánh sáng ấm có nhiệt độ màu trong khoảng từ 2700 đến 4000, trong khi ánh sáng lạnh thường có nhiệt độ màu từ 5000 đến 6500. Trong ánh sáng sau, tỷ lệ ánh sáng xanh thấp hơn đáng kể. Ngày nay, ánh sáng màu hổ phách có nhiệt độ màu từ 1800 đến 2000 K và chứa 10% ánh sáng xanh trở xuống (dựa trên mẫu chip LED và nhiệt độ màu tương quan). Lượng ánh sáng xanh mà đèn phát ra đã được điều chỉnh bởi luật pháp ở một số quốc gia. Ví dụ, Chile yêu cầu lượng bức xạ ánh sáng dưới 500 nm phải ít hơn 10 phần trăm, trong khi Cộng hòa Séc yêu cầu một lượng nhỏ hơn.
Bản tóm tắt
Có một nhu cầu cấp thiết để giải quyết ô nhiễm ánh sáng, nhưng một số khu vực (chẳng hạn như Châu Phi) cũng yêu cầu cập nhật khẩn cấp cơ sở hạ tầng của họ. Tại thời điểm này, việc lựa chọn, lắp đặt và điều khiển đèn đường đóng một vai trò quan trọng. Trong khi xây dựng lại đèn đường ở các khu vực phát triển, chúng ta phải tránh sử dụng ánh sáng quá mức hoặc không phù hợp và nếu hoàn cảnh cho phép, chúng ta có thể trang bị cho chúng các hệ thống điều khiển tinh vi. Góc lắp đặt và lựa chọn quang phổ của chiếu sáng đường phố nên là những cân nhắc chính ở các khu vực kém phát triển. Cố gắng cung cấp cho khách hàng tùy chọn hẹn giờ, một giải pháp điều chỉnh độ sáng thông thường và hữu ích hơn, để ánh sáng có thể giảm đi vào nửa sau của đêm nhằm giảm ô nhiễm ánh sáng và ngăn mọi người quay lại thói quen chiếu sáng quá mức cũ trong các khu vực phát triển. Điều này cũng có thể giúp tiết kiệm năng lượng (giảm chi tiêu của chính phủ). Bằng cách đọc bài viết này, chúng tôi hy vọng rằng mọi người sẽ có kiến thức tốt hơn về ô nhiễm ánh sáng và những rủi ro của nó. Chúng tôi cũng hy vọng rằng nó sẽ giúp các nhà thiết kế, nhà sản xuất, người mua và người sử dụng chiếu sáng đường phố đưa ra các quyết định ít ảnh hưởng tiêu cực nhất đến môi trường. Khi nói đến tăng trưởng kinh tế mà không tác động tiêu cực đến môi trường quá nhiều.
Dưới đây là đèn đường năng lượng mặt trời củaBẾN WEI, nếu bạn đang xen kẽ trong đó, bạn có thể nhấp vào trang web để biết thêm thông tin.
