LEDの可能性を夜空のために活かしきれていない

半導体マガジン エネルギー特集 LEDの可能性を夜空のために活かしきれていない 誤った判断が、効率的な技術を光害の元凶に変えてしまった。 もっと良い方法がある ポール・ボガート 1時間前 12分読む テムズ川は、ヴォクソールとナインエルムズの超高層ビル群からの反射光[左]と、ミルバンク・タワーの照らされた顔[右]で輝いている。 ルイージ・アヴァンタッジャート 紫 ロンドンの春の夜の冷え込みの中、曇り空の下、象徴的なトラファルガー広場が私の周りに開けていく。ネルソン提督が台座の上にそびえ立ち、ナショナル・ギャラリーが後ろに控えている。セント・マーティン・イン・ザ・フィールズ教会が近くにある。13世紀から、この場所はタカと馬のための王室厩舎として使われていた。1844年までには、世界最大級の都市の中心にある公共スペースとなっていた。 この広場がその壮大な歴史を経て存在しているにもかかわらず、私がここにいる理由はそれではない。私の関心はもっと具体的だ。人工光、特に発光ダイオード（LED）が侵入したときに、このような場所がどうなるのかを知りたいのだ。今夜の私の連れは、地元の照明デザイナーであるサイモン・ソープ氏で、彼はネルソン提督の尖塔の近くの影にしゃがみ込み、光度計を手にしている。「2ルクスです」と彼は報告し、「とても快適です」。2ルクスは満月の10倍から20倍の照度だ。私たちは互いをはっきりと見ることができ、近くの看板は安全のために監視カメラ（CCTV）が稼働していることを保証している。 照明デザイナーのサイモン・ソープ氏が光度計を使って、ロンドンのセント・ジェームズ・パークにある街灯から発せられる光の強度を測定している。 ルイージ・アヴァンタッジャート トラファルガー広場は、世界中のほぼすべての都市、郊外、小さな町、村に存在する、照明と暗闇の関係を捉えている。ここの照明は、古い技術と新しい技術、影とまぶしさの混在であり、ナショナル・ギャラリー正面の装飾的なガス灯は、数メートル離れた現代的な「真鍮とガラス」器具のLEDによってほとんどかき消されている――19世紀のデザインに収められた21世紀の技術だ。 今日の人工照明の醜い真実は、ロンドンの多くの都市と同様に、照明レベルが過剰であり、遮蔽されていない照明があらゆる方向に放出されていることだ。そして皮肉なことに、光が多すぎると危険を招く：影を作り、視界を妨げ、安全の現実なしに、安全の幻想を与える。ソープ氏は、現代のCCTVカメラは低照度レベルでも「かなり優れている」が、強い光は人間の目とデジタルセンサーの両方にとって見えにくくすると指摘している。 「悪い光を追加すればするほど、もっと悪い光が必要だと考えるようになる」とソープ氏は言う。「私たちが追加した光のために見えなくなるのだ。そして、問題なかった場所がより暗く見えるようになる。」 この過剰さのコストの中で、最も憂慮すべきは、概日リズムを乱し、メラトニンの生成を妨げ、現代の主要な病気すべてに関連する睡眠障害に寄与することで、人間の健康（および他の動物の健康）への影響かもしれない。新しい研究では、LEDからの青色光への曝露増加が、睡眠ホルモンであるメラトニンの抑制や、肥満、特定のがん、2型糖尿病のリスク増加といった「実質的な生物学的影響」を与えていることが示されている。 エッフェル塔からのパノラマビューは、パリのスカイラインに見えるツアー・モンパルナス・タワーの高いシルエットに向かう、シャン・ド・マルス庭園[中央]の照らされた様子を見下ろしている。 ルイージ・アヴァンタッジャート 私はロンドンとパリに来た――19世紀に公共の街路照明の拡大をリードした都市だ――なぜなら、それらは現在の問題の巨大さと、何兆ものチップによって照らされるであろう未来、すなわち制御可能でチューニング可能でエネルギー効率の高いLEDの、両方を体現しているからだ。 夜間の人工光との暮らし 夜間照明の標準的な正当化は、公共の安全だ。照明専門家はこの現象を「夜間の人工光（artificial light at night）」と呼ぶ。人々はしばしば認めないが、夜間の光への欲求は、暗闇への根源的な恐怖から生じるようだ。暗闇は悪党が隠れる場所だ。そして、暗闇が悪で光が良いなら、光が多いほど良いに決まっている。 この仮定は、数百年にわたる夜間照明の使用を導いてきた。しかし、高ルーメン出力は必ずしも犯罪の減少と相関しないことが研究でわかっている。言い換えれば、もし私たちが根源的な不安ほどデータに依存し、光と暗闇がどのように相互作用するかを学ぶためにその不安を一時停止したなら、私たちの夜は間違いなく異なって照らされるだろう――特に今、私たちは発光ダイオードという驚異的な技術を持っているのだから。 19世紀のガス灯[白い四角]は、ウィリアム・サグ＆カンパニー社製で、トラファルガー広場の歩道脇に設置されている。また、ナショナル・ギャラリーの新古典主義建築のファサードに対する建築用投光照明は、現代と歴史的な照明システムの相互作用を示している。 ルイージ・アヴァンタッジャート 最初の可視赤色発光ダイオードは1962年にニック・ホロニアックによって発明されたが、LED照明技術は開発に数十年を要し、近年爆発的に普及した。わずか10年前には、LED街灯は珍しかった。2019年までに、米国の街灯の半分以上がLEDになり、2030年までには90パーセントを超えると予測されている。同様の普及が世界中で起こっており、安価な中国製LED器具がますます一般的になっている開発途上国でも見られる。 LEDへのこの急速な世界的移行は、私たちの世界を照らす根本的な物理学の変化を表している。石油ランプやろうそくからガス灯まで、夜間の人工光の初期の例は燃える芯に依存しており、光を生み出すには信じられないほど非効率的な方法だった。白熱電球は、副産物として光を生成するヒーターのようなもので、エネルギーのほとんどすべてを熱として浪費する。 対照的に、LEDは半導体を使用して電気を光に変換する。この電界発光のプロセスを通じて、LEDは白熱電球よりも最大90パーセント少ないエネルギーを使用し、自治体は50パーセント以上の即時的なエネルギー節約を実現している。この事実だけでも、この技術の世界的な採用を促進した。 しかし、LEDは単に効率的で安価なだけではない。ソリッドステート技術の使用により、これらのライトは驚異的な寿命を持ち、しばしば数年ではなく数十年で測定される。これにより、メンテナンスコストが大幅に削減され、市の作業員は壊れたり焼き切れたりしたライトを交換する時間がはるかに少なくて済む。さらに注目すべきは、半導体材料の特性を操作することで、エンジニアは出力の正確な色と強度を決定できることだ。これは、LEDに信じられないほどの汎用性をもたらす。ソープ氏のような照明デザイナーにとって、LEDは数え切れないほどの可能性を提供してくれる。 スマート照明のためのデジタル制御 トラファルガー広場からセント・ジェームズ・パークの端を歩きながら、ソープ氏と私はウェストミンスター橋の近くにいる。この橋は、テムズ川を夜間に美しくすることを目指した「イルミネイテッド・リバー・プロジェクト」に参加した9つの市の橋の一つだ。各橋には現在、 coordinated work of art を作成するために動き、色と強度が変化する新しいLED照明スキームが設置されている。しかし、ソープ氏は、このプロジェクトが川岸のしばしばまぶしい照明を是正するために何もしていないことに不満を感じている。「新しい照明を追加するのではなく、この悪い照明すべてを是正するためにお金を払わないのはなぜですか？」と彼は言う。LED技術は、その問題を解決する可能性を秘めていると彼は指摘する。 ブラックフライアーズ橋のためのイルミネイテッド・リバーのアートワークは、元のブラックフライアーズ鉄道橋から残る赤い柱の支柱を密接に補完するカラーリングを使用している。 ルイージ・アヴァンタッジャート 実際、これはLEDの最も意味のある可能性かもしれない。それは、コミュニティがいつ、どこで、どのレベルで、どの色で照明を点灯させるかを制御できる能力だ。トラファルガー広場のような公共スペースは、ラッシュアワー中はより明るく照らし、夜が進むにつれて暗くすることができる。照明は互いに接続されているだけでなく、s