Introducción

Gran parte de la contaminación ambiental en la Tierra proviene de los humanos y sus inventos. Aunque varias tecnologías han traído comodidad a la vida humana, como automóviles, plásticos e iluminación. Pero ahora se avecinan todo tipo de problemas, como que los gases de escape de los automóviles son la principal fuente del cambio climático y el plástico está inundando nuestra tierra (suelo y océano). La iluminación hace la vida más fácil por la noche (las luces de la calle nos guían a casa, la iluminación de la fábrica nos mantiene seguros y la iluminación del hogar mantiene nuestras casas cómodas y luminosas), pero también tiene un impacto negativo en el medio ambiente. La contaminación lumínica, el uso excesivo o inapropiado de la luz artificial exterior, está afectando la salud humana, el comportamiento de la vida silvestre y el entorno natural.

La contaminación lumínica es un problema global y es causada principalmente por el brillo del cielo. El brillo del cielo es el brillo del cielo nocturno debido a la iluminación de automóviles, farolas, oficinas, fábricas, publicidad exterior, estacionamientos y edificios, principalmente en áreas urbanas. La imagen a continuación es una foto satelital tomada por la NASA en 2016 (a través de un mapa mundial generado por computadora del brillo del cielo nocturno). El atlas, disponible en línea en el sitio asociado de la NASA (https://earthobservatory.nasa.gov/features/NightLights), muestra cómo y dónde se ilumina nuestro planeta por la noche.

¿Qué es la contaminación lumínica?

La contaminación lumínica se produce por la introducción directa o indirecta de luz artificial en el medio ambiente asociada a las actividades humanas y animales. El exceso de luz artificial se define como un contaminante porque su presencia en el medio ambiente puede suponer un riesgo para la salud de las personas, la calidad de vida de las personas y la protección del medio ambiente. La contaminación lumínica está relacionada con el desperdicio o mal uso de la luz artificial, incluyendo lo siguiente:

1. porque el objetivo está demasiado iluminado

2. porque la luz se escapa directamente o se dispersa hacia el horizonte o el cielo

3. porque el objetivo se ilumina en un momento innecesario

Todo lo anterior ha cambiado la oscuridad natural de la noche, afectando negativamente a los organismos y la salud de las personas.

Impacto de la contaminación lumínica

Efectos en humanos: la luz artificial puede causar estragos en los ritmos corporales naturales de humanos y animales. La luz en la noche puede interrumpir el sueño y alterar los ritmos circadianos. Un reloj interno de veinticuatro horas que dirige la actividad diurna e influye en los procesos fisiológicos en prácticamente todos los organismos vivos. Uno de estos procesos es la producción de la hormona melatonina, que se libera en la oscuridad y se suprime en presencia de luz. El aumento de la luz por la noche reduce la producción de melatonina, lo que puede provocar falta de sueño, fatiga, dolores de cabeza, estrés, ansiedad y otros problemas de salud. Investigaciones recientes también han demostrado un vínculo entre los niveles bajos de melatonina y el cáncer, mientras que hay estudios sobre los riesgos potenciales de la exposición a la luz nocturna. Se ha demostrado que la luz azul reduce los niveles de melatonina en humanos. La luz azul se encuentra en los teléfonos móviles y otros equipos informáticos, así como en los diodos emisores de luz (LED) ( Luz Azul LED: El Estándar Y Cómo Reducirlo), que son populares para la iluminación doméstica, industrial y urbana debido a su eficiencia energética y su larga vida útil.

Efectos en los animales: Los estudios han demostrado que la luz puede desorientar y confundir a los animales. La contaminación lumínica continúa afectando el comportamiento de los animales, como los patrones de migración, los hábitos de sueño y la formación de hábitats. Debido a la contaminación lumínica, puede provocar la pérdida y muerte de tortugas y aves que, de otro modo, serían guiadas por la luz de la luna durante la migración. Como resultado de la contaminación lumínica, un gran número de insectos son atraídos por la luz artificial y mueren, mientras que las aves y otros animales que dependen de estos insectos como principal fuente de alimento también se ven afectados.

Principios de un buen alumbrado público

La iluminación debe tener un propósito claro, es decir, útil

Antes de instalar nuevas luces o reemplazar las luminarias existentes, debemos evaluar si la iluminación es realmente necesaria. Si hay alternativas, podemos elegir bajo demanda. Por ejemplo, al usar pintura reflectante en letreros y escalones, podemos reducir la instalación de algunos accesorios de iluminación exterior.

La iluminación debe tener áreas bien definidas, es decir, direccionales.

El alumbrado vial debe iluminar la superficie de la carretera sin afectar la vegetación y las residencias a ambos lados de la carretera. La iluminación del estadio debe iluminar el estadio sin afectar las áreas residenciales cercanas. Sugerimos que cuando diseñemos lámparas y faroles, limitemos la emisión de luz al hemisferio superior, y el haz de luz golpee el suelo tanto como sea posible, lo que significa que debemos asegurarnos de que la distribución lateral de la luz se diseñe en función del ancho de la carretera. y altura de instalación de alumbrado público.

La iluminación no debe exceder la iluminancia necesaria, es decir, nivel bajo

Las regulaciones de iluminación tienen requisitos de iluminancia específicos para varias áreas. Por ejemplo, el estándar de requisitos de alumbrado público EN13201, el estándar de iluminación de estadios EN12193, el estándar de iluminación de lugares de trabajo en interiores EN 12464, etc. Bajo la premisa de cumplir con los requisitos de iluminación, debemos usar el nivel de iluminación más bajo posible. También necesitamos evaluar las superficies iluminadas ya que algunas superficies pueden reflejar demasiada luz hacia el cielo nocturno.

La iluminación debe tener un tiempo definido, es decir, controlado

La iluminación exterior debe tener tiempos de iluminación definidos, utilizando tecnología como controles de luz, temporizadores o detectores de movimiento para garantizar que las luces se enciendan cuando sea necesario, se atenúen cuando no se necesite demasiada luz y se apaguen cuando no se necesiten lámparas. Lo mismo ocurre con la iluminación interior, mediante el uso de dimmers, sensores de movimiento y controles inteligentes podemos bajar el nivel de iluminación o apagar las luces por completo dependiendo de la hora del día y el uso.

La iluminación debe ser con un CCT más cálido, es decir, menos luz azul.

El espectro de luz visible está entre 390nm-780nm. Los estudios han demostrado que la radiación de luz entre 380nm y 499nm tiene peligros de luz azul para humanos y animales. Por lo tanto, debemos minimizar la emisión de la parte azul del espectro visible y limitar las cantidades al nivel más bajo posible. Se considera que una temperatura de color baja tiene menos luz azul en su rango espectral. Además, también hay regulaciones que han comenzado a limitar la proporción de contenido de luz azul (salida de luz por debajo de 500nm), exigiendo que sea inferior al 10% o inferior al 5%.

Recomendación para reducir la contaminación lumínica con el diseño de alumbrado público

Usando la iluminación exterior como ejemplo, hemos enumerado una serie de recomendaciones de iluminación de buenas prácticas que pueden minimizar el impacto en humanos y animales. De acuerdo con los principios fundamentales del capítulo anterior, creemos que se debe considerar el ángulo de instalación de la lámpara, el diseño del espectro, el diseño de iluminación, la configuración de la fuente de alimentación y el uso de lámparas LED, y nosotros Los explicaré uno por uno a continuación para mostrar cómo reducen la contaminación lumínica.

a. Luz directa de ángulo bajo

Evite fotografiar la luz en ángulos por encima del horizonte hacia el cielo nocturno. En primer lugar, elija una solución con vidrio o parasol para que la lámpara reduzca su emisión hacia arriba o hacia atrás. El alumbrado público permite que las lámparas se instalen en medio de la calzada, lo que puede facilitar que las lámparas tengan una buena distribución de la luz en la distribución lateral. Si la distribución lateral no es buena cuando el espectro está subdiseñado, no se permite un ángulo de inclinación de 0-15°, lo que puede arrojar luz hacia el cielo.

b. Maximizar la aplicación de luz a la superficie iluminada

Una distribución de iluminación razonable debe concentrar el haz de luz de la lámpara en el área útil que necesita ser iluminada, y no irradiar el área adyacente que no necesita ser iluminada. La utilización es una medida que puede evaluar qué tan bien se dirige la emisión de luz al área útil. Puede decirnos cuánta luz se proyecta donde es útil y cuánta es innecesaria y genera contaminación lumínica. Para iluminación regular, recomendamos una utilización superior al 75%.

Utilización del flujo luminoso (U) = suma del flujo luminoso recibido por la superficie iluminada / flujo de salida de la lámpara

c. Evitar niveles de iluminación excesivos

En primer lugar, la iluminación en diferentes áreas tiene los estándares de iluminación correspondientes. Como implementador del proyecto, debe tener claro el nivel de iluminación que necesita. Con la simulación de iluminación, debemos usar la cantidad mínima de accesorios y potencia para proporcionar suficiente iluminación en el área deseada. Se deben evitar niveles excesivos de intensidad luminosa en las luminarias utilizadas, así como aplicar iluminación en superficies innecesarias. EN12301, que se mencionó en el capítulo anterior, tiene una explicación clara de los diversos estándares de iluminación vial. Debemos seguir los estándares correspondientes para elegir el nivel de iluminancia apropiado para iluminar la carretera, y el nivel de iluminancia real debe controlarse dentro del 100-120% del estándar mínimo.

d. Aplicación del sistema de control de iluminación

Como la iluminación de estado sólido se ha vuelto muy común en nuestra vida, las opciones de control de iluminación aparecen al mismo tiempo. Esto les permite regular las luminarias para adaptarse a las necesidades de iluminación durante diferentes horas de trabajo sin reducir el rendimiento. El sistema de control de iluminación puede ajustar el alumbrado público (peatones y vehículos) según la densidad de uso de calles, plazas, aceras, zonas residenciales y vías vehiculares mediante la aplicación de sensores, perfiles de atenuación preprogramados o señales inalámbricas. Los más utilizados en las farolas incluyen los siguientes:

Atenuación del temporizador: puede ajustar la salida de la lámpara durante la noche. Esta función no requiere un controlador externo adicional, solo se debe programar el perfil de atenuación en el controlador LED, y el controlador LED realizará automáticamente la atenuación de acuerdo con el perfil de atenuación. Con esto, podemos oscurecer el cielo después de la medianoche.

Salida de lúmenes constante: el lumen de la fuente de luz decaerá gradualmente y la función CLO se utiliza para compensar la disminución del flujo luminoso durante el uso. A través de la curva TM21, podemos personalizar el perfil de atenuación de la lámpara (controlador incorporado). Durante el uso de la lámpara, la fuente de alimentación ajustará lentamente la corriente de salida para aumentar la potencia de la lámpara para compensar la atenuación del flujo luminoso de la lámpara. Por esto, no necesitamos usar lámparas de mayor potencia al considerar la depreciación del lumen.

Sensor de movimiento: El sensor de movimiento es un sensor de ocupación que se enciende cuando reconoce que alguien está dentro del alcance y permanece encendido durante un período de tiempo predeterminado. Esto significa que solo hay personas debajo o cerca de las luces de la calle, la luz funcionará al 100 % porque el sensor de movimiento está ocupado. Mientras está vacío en su rango, atenuará la luz o incluso apagará las luces para que la luz de la calle sea más respetuosa con el medio ambiente.

Control inalámbrico: el control Zigbee y LoRa se usa bien en el alumbrado público. Si está interesado en saber más, consulte aquí.

e. Minimiza el uso de luz fría

En la iluminación exterior, la luz fría a menudo puede brindar a los usuarios una experiencia visual brillante y enfocada. Por el contrario, la luz cálida le da a la gente una sensación más cálida y menos visibilidad. En el alumbrado público, a menudo hay que elegir entre luz fría y luz cálida, pero teniendo en cuenta la proporción de luz azul en las diferentes temperaturas de color, creemos que hará su elección de forma más rápida y precisa. La temperatura de color de la luz fría generalmente está entre 5000 y 6500, y la temperatura de color de la luz cálida está entre 2700 y 4000. La proporción de luz azul en este último es aún menor. En la actualidad, la temperatura de color de la iluminación ámbar está entre 1800 y 2000 K, y la proporción de luz azul es del 10 % o menos (según el modelo de chips LED y la temperatura de color correlacionada). Ya existen normativas en algunos países que regulan la proporción de luz azul en las lámparas. Por ejemplo, la República Checa exige que la proporción de radiación luminosa por debajo de 500 nm sea inferior al 10 %, y Chile exige que esta proporción sea inferior.

ZGSM Solución de alumbrado público

Requirement	ZGSM solution	Photo
a. Low angle direct light	When ZGSM is doing project design, the installation angle is 0 degrees either it’s horizontally installed and post top installed. If the customer’s pole has a certain inclination angle, we will also recommend the customer to adjust the light-emitting surface of the lamp to the 0°horizontal plane through the angle adjustment function that comes with the Rifle series street light.
b. Maximize the application of light to the illuminated surface	ZGSM’s Rifle street light provides more than 10 kinds of lighting distributions for customers to choose from. The main reason is that the road conditions of different projects vary widely. In this way, we can find the most suitable lighting distribution for the project through screening, which can not only illuminate the road, but also reduce the impact on the surrounding environment to the minimum.
c. Avoid excess lighting levels	Road projects have clear requirements for illumination. What we can do as a supplier is to select the most suitable street lights (wattage) and lighting distribution through Dialux lighting simulation, so as to ensure the needs of the project. At the same time, the illumination should not be too high (generally within 20% is appropriate).
d. Application of lighting control system	The lighting control solution of ZGSM includes the following three types Street light with timer Street light with motion sensor Street light with smart lighting control(smart ready)
e. Minimize the use of cold light	ZGSM’s solution is as follows, choose LEDs with lower color temperature, such as Lumileds 3030 LEDs with 2200K or 2700K. But as we all know, the lower the color temperature, the less the lighting brightness. If possible, you can switch the color temperature by installing two-color temperature LED chips and a power supply with two channels.

Observaciones: El esquema y el principio básico de la salida de doble canal impulsada por LED son los siguientes. ZGSM adopta el controlador Inventronics y tiene dos canales de salida independientes, que se pueden usar para conectar una fuente de luz blanca fría y una fuente de luz blanca cálida. El ajuste de CCT se puede realizar instalando un atenuador en el cable de atenuación de CCT. Por supuesto, también se admite la atenuación del tiempo, que es relativamente simple. Por ejemplo, el proyecto de alumbrado público ZGSM puede elegir una salida de temperatura de color de 3000 K en la primera mitad de la noche. En la segunda mitad de la noche, podemos usar este modo de atenuación para ajustar la temperatura de color a 2700K o 2200K, lo que tiene un menor impacto en el medio ambiente.

Resumen

La contaminación lumínica es un área que debe resolverse con urgencia, pero la infraestructura en algunos lugares (como África) también debe actualizarse con urgencia. En este momento cobra mucha importancia la selección, instalación y control del alumbrado público. En áreas urbanizadas, al reemplazar las farolas, debemos evitar la iluminación excesiva e inadecuada, y si las condiciones lo permiten, podemos equiparlas con sistemas de control inteligente. En áreas subdesarrolladas, al instalar farolas, el ángulo de instalación y la selección del espectro de las farolas deben ser los factores principales. Al mismo tiempo, intente permitir que los clientes elijan el temporizador, una solución de atenuación más tradicional y práctica, de modo que la iluminación se pueda reducir en la segunda mitad de la noche para reducir la contaminación lumínica y evitar que entren en el antiguo camino de exceso. iluminación en áreas desarrolladas, también puede ahorrar energía (reducir el gasto del gobierno). A través de este artículo, esperamos que todos tengan una cierta comprensión de la contaminación lumínica y sus peligros, y al mismo tiempo brindar orientación y sugerencias para los diseñadores y fabricantes de farolas. , compradores y usuarios, y tratar de elegir soluciones de farolas que tengan el menor impacto en el medio ambiente. En el caso del desarrollo económico sin causar demasiada carga sobre el medio ambiente.

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