Trong khoảng một thập kỷ, đèn LED đã biến đổi mọi thứ, từ đèn pha ô tô, cây thông Noel cho đến đèn đường. Và điều này rất hợp lý: so với đèn sợi đốt thông thường hoặc đèn natri áp suất cao (HPS), đèn LED sử dụng ít năng lượng hơn, tạo ra ánh sáng tốt hơn, trực tiếp hơn và có tuổi thọ cao gần gấp bảy lần, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.
Với danh sách dài các lợi ích, không có gì ngạc nhiên khi các chính quyền thành phố lại đón nhận chúng một cách thích thú. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), hiện có hơn 46 triệu đèn đường LED ngoài trời và đèn khu vực ở Hoa Kỳ, với hàng triệu đèn khác trải rộng trên toàn cầu.
Nhưng với tất cả những ưu điểm của mình, đèn LED vẫn chưa phải là một giải pháp hoàn hảo. Nhiều đèn LED cường độ cao phát ra một lượng lớn ánh sáng trắng xanh đã được chứng minh là “làm giảm thị lực và an toàn”, tạo ra điều kiện nguy hiểm khi lái xe vào ban đêm. Ánh sáng gay gắt ở các khu dân cư cũng được cho là có thể phá vỡ giấc ngủ tự nhiên của con người, làm giảm tầm nhìn của bầu trời đêm và có tác động xấu đến động vật sống về đêm.
Tin tốt: Công nghệ LED đã đi được một chặng đường dài kể từ khi những chiếc đèn trắng xanh đầu tiên xuất hiện trên thị trường. Các thành phố ngày nay có thể đạt được nhiệt độ màu ấm hơn, an toàn hơn cho đèn đường trong khi vẫn tận hưởng được vô số lợi ích mà đèn LED mang lại.
Đèn LED thế hệ đầu tiên
Đèn LED quang phổ khả kiến đầu tiên được phát triển vào năm 1962 bởi Nick Holonyak, Jr., một kỹ sư tại General Electric đang cố gắng chế tạo tia laser. Nó có màu đỏ, là kết quả của việc trộn gali arsenua với gali photphua. Các đồng nghiệp tại GE gọi nó là “điều kỳ diệu” và trong vòng vài năm, tiếp theo là đèn LED màu đỏ cam, cam và vàng (xanh lục, xanh lam và tím mãi đến đầu những năm 1990 mới xuất hiện).
Việc tạo ra một đèn LED trắng rõ ràng là phức tạp hơn. Mặc dù có thể đạt được ánh sáng trắng bằng cách kết hợp đèn LED màu đỏ, trắng và xanh lam trong một vỏ duy nhất, nhưng một phương pháp thực tế và hiệu quả hơn đã được các kỹ sư tại Nichia Chemical Industries ở Nhật Bản tiên phong vào năm 1997.
Họ sử dụng ánh sáng xanh – loại màu rẻ nhất, hiệu quả nhất để tạo ra do bước sóng ngắn của nó – và chiếu nó lên các hợp chất gọi là phốt pho có tác dụng hấp thụ một phần ánh sáng xanh và phát ra ánh sáng vàng. Khi ánh sáng vàng kết hợp với ánh sáng xanh, kết quả xuất hiện màu trắng—gần như quá trắng.
Đó là vì sắc thái của màu trắng phát ra phụ thuộc vào sự pha trộn giữa màu vàng và xanh lam. Đèn LED do Nichia phát triển có nhiệt độ 8.000K trên thang nhiệt độ kelvin, nghĩa là chúng phát ra hơn 45% ánh sáng xanh và có vẻ khắc nghiệt đối với mắt. (Để so sánh, hầu hết các bóng đèn HPS có màu vàng cam “ấm” có nhiệt độ màu 2700-3000K).
Sự trỗi dậy của đèn đường LED
Đến năm 2008, các kỹ sư đã có thể cải thiện phần nào chất lượng của đèn LED trắng. Trong white paper xuất bản năm đó, DOE lưu ý rằng đèn LED trắng hiệu quả nhất vào thời điểm đó đo được từ 4.500 đến 6.500K—vẫn có màu xanh lam, nhưng không bằng màu xanh lam.
Điều này kết hợp với khả năng tiết kiệm năng lượng và chi phí vượt trội mà DOE chào hàng đã đủ để thúc đẩy các thành phố và thị trấn trên cả nước sử dụng đèn đường LED trên diện rộng. Đến năm 2016, ước tính khoảng 30% đèn ngoài trời ở Mỹ đã được chuyển sang đèn LED, bao gồm cả những loại đèn trắng xanh có vấn đề, với chi phí hàng tỷ đô la.
Như đã hứa, nhiều thành phố đã thu được lợi ích tiết kiệm từ việc hoán đổi. Ví dụ, kể từ khi chuyển đổi gần 180.000 trong số 220.000 đèn đường sang “cột thông minh” LED, thành phố Los Angeles đã giảm 70% mức sử dụng năng lượng và gần 50.000 tấn khí thải carbon — chưa kể đến khoản tiết kiệm 10 triệu đô la cho tiện ích của họ. hóa đơn. New York đang ở giữa một cuộc đại tu tương tự, trang bị thêm cho tất cả 250.000 đèn đường với mức tiết kiệm tổng hợp về năng lượng và bảo trì dự kiến là 14 triệu USD mỗi năm.
Chi phí thực sự của đèn LED
Mặc dù công nghệ LED rõ ràng đã tiết kiệm cho các thành phố rất nhiều tiền nhưng nó có thể gây tổn hại đến sức khỏe của người dân. Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu chứng minh rằng nếu không được thực hiện và kiểm soát đúng cách, ánh sáng từ đèn LED có thể có tác động tiêu cực sâu sắc đến sự an toàn, giấc ngủ và môi trường của chúng ta.
Năm 2016, Hiệp hội Y khoa Hoa Kỳ (AMA) đã đưa ra cảnh báo rằng ánh sáng xanh phát ra từ đèn đường LED có thể tạo ra ánh sáng chói khiến tầm nhìn vào ban đêm trở nên kém hơn. Họ cũng cảnh báo về khả năng ức chế melatonin và phá vỡ nhịp sinh học tự nhiên của đèn LED. Họ viết: “Người ta ước tính rằng đèn LED trắng có tác động đến nhịp ngủ sinh học lớn gấp 5 lần so với đèn đường thông thường”.
Và tác động không chỉ giới hạn ở con người: Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ánh sáng ảnh hưởng đến nhiều loài, bao gồm cá, côn trùng, chim và các động vật khác phụ thuộc vào môi trường tối để sinh tồn. Ví dụ, rùa biển mới nở đã nhầm lẫn ánh sáng trắng của đèn đường với ánh sáng của mặt trăng, bay vào đất liền thay vì hướng ra biển, hàng trăm nghìn con rùa biển chết mỗi năm trên các bãi biển Hoa Kỳ.
Nghiên cứu này—kết hợp với trải nghiệm sống chung với các loại đèn mới—đã khiến người dân bày tỏ mối quan ngại của họ về việc lắp đặt đèn LED trong thành phố của họ. Khi Sở Giao thông Vận tải Thành phố New York (NYCDOT) bắt đầu lắp đặt vào năm 2015, họ đã nhận được khoảng 150 đơn khiếu nại. Một bản kiến nghị khác do cư dân Seattle tổ chức kêu gọi: “Đừng để Hội đồng Thành phố Seattle biến khu phố của chúng ta thành bãi đậu xe Wal-Mart.”
Đèn đường LED tốt hơn, ấm hơn
Trong khi một số thành phố đã chọn—hoặc bị buộc phải tiếp tục sử dụng đèn LED xanh-trắng do hạn chế về ngân sách, thì áp lực của dư luận đã buộc những thành phố khác phải thay thế đèn LED bằng đèn ấm hơn. Ví dụ, Montréal ban đầu dự định trang bị thêm đèn LED 4.000K cho 132.000 đèn đường, nhưng cuối cùng lại quyết định sử dụng đèn 3.000K ấm hơn sau khi người dân phàn nàn. Thành phố Davis, CA cũng đã chọn thay thế đèn đường LED 4.000K bằng đèn thay thế ấm hơn chỉ vài tháng sau khi chúng được đưa vào sử dụng vào năm 2014.
May mắn thay, đèn đường LED ấm hơn hiện đã có sẵn—và chúng cũng hiệu quả như các đèn trước màu xanh trắng. Các kỹ sư tại Cree (một trong những nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng LED hàng đầu của Hoa Kỳ) đã phát hiện vào năm 2016 rằng bằng cách thêm đèn LED màu đỏ, hiệu suất cao vào đèn LED xanh lam tiêu chuẩn có phốt pho màu vàng, chúng có thể đạt đến nhiệt độ màu ấm hơn với mức suy giảm quang thông nhỏ hơn nhiều so với so với phương pháp trước đó là thêm chất lân quang phát ra màu đỏ. (Trước đây độ suy giảm quang thông lên tới 70% – phương pháp mới giảm tỷ lệ này xuống chỉ còn 1%.)
Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng cũng có thể đạt được nhiệt độ màu 3000K mà không cần kết hợp đèn LED đỏ và xanh lam, áp dụng cách tiếp cận truyền thống hơn đối với kỹ thuật của họ và giảm chi phí trong quy trình. Cải tiến này có nghĩa là đèn LED ấm áp hiện là giải pháp “không cần phải đắn đo” đối với các thành phố, những người có thể đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm chi phí đồng thời tránh được các tác động tiêu cực đến sức khỏe và môi trường.
Điểm mấu chốt? Chưa bao giờ là thời điểm tốt hơn để đầu tư vào hệ thống chiếu sáng ngoài trời hiệu quả và bền vững. Nhấp vào liên kết bên dưới để tìm hiểu thêm về cách đèn đường LED năng lượng mặt trời có thể mang lại lợi ích cho cộng đồng của bạn, sau đó truy cập trang Xây dựng & Giá của chúng tôi để nhận ước tính cho dự án của bạn.
