新年假期，房屋和企业都装饰着节日灯，其中许多都装有LED。这些装饰通常只会在节日晚上亮一段时间，但那些全年常亮的永久性照明装置就不一样了。
曾在夜间乘飞机飞过城市上空的人都知道，所有这些灯光的景象令人着迷，但不幸的是，它们会使天空发光，可能产生严重的不良影响，特别是对野生动物和植被。
随着照明行业逐渐减少使用传统光源（例如用于户外照明的高压钠或金属卤化物），人们越来越重视如何将室外LED装置造成的光污染减至最小。
GFZ德国地球科学研究中心最近在亚利桑那州Tucson发布了一项关于城市街道照明的研究结果，深入分析了设计良好的LED灯具将如何最大程度地减少光污染。Tucson是使用LED照明最多的城市，几乎所有路灯都已升级，并且具有无线通信和调光功能。该研究于2019年3月和4月进行了10天，通过美国Suomi国家极地轨道合作伙伴（NPP）卫星在夜间获取Tucson地区的图像。在一些夜晚中，总共19,500个路灯中的大约14,000个被设置为全亮度，其他时候则设置为30%的亮（图1）。
图1：由NASA卫星Suomi NPP捕获的图像显示了Tucson的街灯设置为全亮度和30％亮度时的夜间照明景象。
研究小组得出的结论是，Tucson市大约20％的夜间亮光来自街灯，其余则由建筑标志和幕墙、商店橱窗、运动场等产生。如果这些结论适用于其他城市，则表明LED照明设计也许能解决光污染问题。
为了最大限度地减少光污染或杂散光，灯具设计人员使用的最重要的工具是“BUG”评级系统，“BUG”代表背光、向上照射光和眩光。BUG评级系统是由照明工程协会（IES）与国际黑暗天空协会（IDA）联合开发的，可以提供一种统一的方法来评估室外照明产生的杂散光量。
室外环境中的杂散光有害无益，它不仅会导致天空发光，还会导致不必要的能耗。杂散光的例子有侵入光（即从不希望的位置射入的光，例如从街灯射入附近窗户的光），有助于天空发光的向上照射光，还有眩光（与视线平齐的过多的光会导致不适或视觉障碍）。
根据图2所示的三个区域中每个区域测量的流明输出，可以得到BUG评级。
图2：BUG评级是根据三个区域中每个区域测量的流明输出而获得的。
顾名思义，背光是指在照明设备后面发出的光。背光区域可进一步分为四个子区域，分别对应的发射角度从0度（即光向下指向地面）到90度（大部分光与地面平行指向外面）。同样，眩光区域也分为四个子区域，从低眩光到高眩光发射角度增加。向上照射区域仅包括两个子区域，一个区域包含主要指向上方的光，另一个区域包含主要指向外面的光。
IES TM-15-11（室外灯具分类系统）的查找表中引用了所测得的上述每个分区的流明，分配给每个参数的值在0~5范围内，BUG评级就是在此基础上确定的。例如，将BUG等级B0 U0 G0分配给发出向下照射光的照明装置；B2 U0 G2的BUG等级分配给大部分照射光向前和向后发射、但不向上发射的照明装置。请注意，BUG等级只是确定照明装置是否适合特定照明应用的一个因素，通常BUG等级越低，光污染的可能性就越低。
（本文授权编译自EDN美国版，原文参考链接：Minimizing light pollution caused by outdoor LED lighting，由Jenny Liao编译。）
本文为《电子技术设计》2021年5月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
责编：Jenny Liao
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