एलईडी समस्या: आधुनिक प्रकाश व्यवस्था प्रकाश प्रदूषण को क्यों बदतर बनाती है

ऊर्जा-कुशल प्रकाश क्रांति का एक अनपेक्षित गहरा पक्ष है

एलईडी (LED) को हमें बचाना था। वे गरमागरम बल्बों (incandescent bulbs) की तुलना में 75% कम ऊर्जा का उपयोग करते हैं, 25 गुना अधिक समय तक चलते हैं, और दुनिया भर में बिजली के बिलों को कम करने में मदद की है। भारत भर के शहरों ने एलईडी क्रांति को अपनाया है - स्ट्रीट लाइटिंग नेशनल प्रोग्राम (Street Lighting National Programme) ने अकेले 2017 तक 13 मिलियन से अधिक एलईडी स्ट्रीटलाइट्स (LED streetlights) स्थापित कीं।

लेकिन एक समस्या है जिसकी किसी ने उम्मीद नहीं की थी: एलईडी (LED) प्रकाश प्रदूषण (light pollution) को काफी बदतर बना रहे हैं।

यह इस बारे में नहीं है कि एलईडी अच्छे हैं या बुरे - वे ऊर्जा दक्षता (energy efficiency) के लिए स्पष्ट रूप से बेहतर हैं। यह समझने के बारे में है कि अधिकांश एलईडी लाइटों (LED lights) की विशिष्ट विशेषताएं हमारे रात के आसमान, हमारे स्वास्थ्य और वन्यजीवों पर उनके प्रभाव को क्यों बढ़ाती हैं - और हम इसके बारे में क्या कर सकते हैं।

रंग तापमान को समझना

समस्या में गोता लगाने से पहले, आइए एक महत्वपूर्ण अवधारणा को समझें: रंग तापमान (color temperature), जिसे केल्विन (Kelvin) (K) में मापा जाता है।

केल्विन संख्या जितनी अधिक होगी, प्रकाश उतना ही "कूलर" और नीला होगा। भारतीय शहरों में स्थापित अधिकांश स्ट्रीटलाइट्स (streetlights) 4000K-6500K रेंज में हैं - इन्हें इसलिए चुना गया है क्योंकि वे अधिक चमकीले और "अधिक आधुनिक" दिखते हैं।

इस पसंद के परिणाम होते हैं।

नीली रोशनी की समस्या

नीली रोशनी अधिक क्यों बिखरती है

भौतिकी यह है: कम तरंग दैर्ध्य (wavelength) वाली रोशनी (नीली) लंबी तरंग दैर्ध्य वाली रोशनी (लाल/एम्बर) की तुलना में बहुत अधिक बिखरती है जब वह वातावरण में कणों से टकराती है। यही कारण है कि दिन के दौरान आकाश नीला होता है।

रात में, इस बिखरने वाले प्रभाव का मतलब है:

• एक 4100K एलईडी (LED) स्काईग्लो (skyglow) बनाती है जो समान-आउटपुट लो-प्रेशर सोडियम (low-pressure sodium) (एम्बर) लाइट की तुलना में लगभग 7 गुना अधिक चमकीला दिखाई देता है
• नीली रोशनी वातावरण में फैलने से पहले अधिक दूर तक यात्रा करती है
• शहरों के ऊपर स्काईग्लो (skyglow) का विशिष्ट नारंगी गुंबद तेजी से सफेद/नीले रंग में बदल रहा है

चमक का भ्रम

समान वाट क्षमता पर, सफेद एलईडी (LED) गर्म रंग के विकल्पों की तुलना में 8 गुना अधिक दृश्य चमक उत्पन्न करते हैं। यह कुशल लगता है, लेकिन यह समस्याएं पैदा करता है:

1. शहरों को लगता है कि उन्हें एलईडी (LED) के साथ "कम" रोशनी की आवश्यकता है
2. कम बिजली का उपयोग करने के बजाय, वे अक्सर अधिक फिक्स्चर (fixtures) स्थापित करते हैं
3. शुद्ध परिणाम: अधिक प्रकाश, अधिक स्काईग्लो (sky glow), अनुमान से कम ऊर्जा की बचत

नीली-समृद्ध प्रकाश व्यवस्था के स्वास्थ्य प्रभाव

अमेरिकन मेडिकल एसोसिएशन (American Medical Association) ने 2016 में उच्च-रंग-तापमान एलईडी प्रकाश व्यवस्था (high-color-temperature LED lighting) के स्वास्थ्य प्रभावों के बारे में चेतावनी जारी की। शोध यह दिखाता है:

सर्केडियन रिदम (Circadian Rhythm) में व्यवधान

हमारे शरीर अंधेरे के बाद आग और मोमबत्ती की रोशनी के साथ विकसित हुए - दोनों लगभग 1800-2700K पर गर्म, एम्बर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। नीली रोशनी हमारे दिमाग को "दिन का समय" संकेत देती है।

जब हम रात में नीली-समृद्ध कृत्रिम प्रकाश के संपर्क में आते हैं:

• मेलाटोनिन (Melatonin) का दमन: नीली रोशनी किसी भी अन्य तरंग दैर्ध्य (wavelength) की तुलना में मेलाटोनिन (melatonin) उत्पादन को अधिक दबाती है। मेलाटोनिन (Melatonin) नींद, प्रतिरक्षा कार्य और सेलुलर मरम्मत को नियंत्रित करता है।
• नींद में व्यवधान: शाम को नीली रोशनी के कम स्तर के संपर्क में आने से भी नींद आने में देरी होती है और नींद की गुणवत्ता कम होती है।
• दीर्घकालिक स्वास्थ्य प्रभाव: पुरानी सर्केडियन (circadian) व्यवधान मोटापे, मधुमेह, अवसाद और कुछ कैंसर की बढ़ी हुई दरों से जुड़ा है।

भारत-विशिष्ट शोध

एम्स दिल्ली (AIIMS Delhi) द्वारा 2022 के एक अध्ययन में पाया गया:

शहरी निवासियों को, जो रात 9 बजे के बाद 300 लक्स (lux) से अधिक बाहरी प्रकाश व्यवस्था के संपर्क में थे, अंधेरे वातावरण में रहने वालों की तुलना में नींद संबंधी विकारों की 40% अधिक दरें थीं।

भारत की 50% से अधिक आबादी हर रात प्रकाश प्रदूषण वाले आसमान के संपर्क में है, और दिल्ली (Delhi) और बेंगलुरु (Bengaluru) जैसे शहर प्राकृतिक स्तरों की तुलना में रात की चमक 40-50 गुना अधिक अनुभव कर रहे हैं, यह एक सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या है जो स्पष्ट रूप से दिखाई दे रही है।

वन्यजीव घेराबंदी में

कीड़े: पहले शिकार

एलईडी प्रकाश व्यवस्था (LED lighting) ने कीटों की गिरावट को नाटकीय रूप से तेज कर दिया है:

• अध्ययनों से पता चलता है कि एलईडी लाइटें (LED lights) हाई-प्रेशर सोडियम लैंप (high-pressure sodium lamps) की तुलना में 48% अधिक कीड़ों को फंसाती हैं
• जो कीड़े चांदनी से नेविगेट (navigate) करने के लिए विकसित हुए थे, वे एलईडी (LED) की ओर आकर्षित होते हैं और खुद को थका देते हैं
• परागकण (pollinator) व्यवधान खाद्य उत्पादन को प्रभावित करता है
• कीटों की गिरावट पूरे खाद्य जाल (food web) में फैल जाती है

पक्षी: रोशनी में खो गए

प्रवासी पक्षी तारों का उपयोग करके नेविगेट (navigate) करते हैं। प्रकाश प्रदूषण उन्हें भ्रमित करता है:

• पक्षी थकने तक रोशन इमारतों के चारों ओर घूमते रहते हैं
• टकराव से होने वाली मौतों की संख्या सालाना लाखों में है
• घोंसला बनाने और भोजन के पैटर्न में व्यवधान
• 142 पक्षी प्रजातियों पर किए गए शोध से पता चलता है कि प्रकाश प्रदूषण (light-polluted) वाले क्षेत्रों में प्रजनन सफलता कम हो जाती है

निशाचर शिकारी

उल्लू, चमगादड़ और अन्य रात के शिकारी संघर्ष करते हैं:

• कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था उनके शिकार के छिपने के स्थानों को उजागर करती है
• अप्राकृतिक चमक से शिकार के पैटर्न में व्यवधान
• भारी रोशनी वाले क्षेत्रों के पास चमगादड़ की आबादी घट रही है

दक्षता विरोधाभास

यह निराशाजनक विडंबना है: एलईडी (LED) वास्तव में अधिक कुशल हैं, लेकिन इस दक्षता ने कई मामलों में कुल प्रकाश प्रदूषण को बढ़ा दिया है।

रिबाउंड प्रभाव

जब प्रकाश व्यवस्था सस्ती हो जाती है:

1. नगर पालिकाएं अधिक लाइटें लगाती हैं
2. व्यवसाय अधिक साइनेज (signage) को रोशन करते हैं
3. घर अधिक बाहरी फिक्स्चर (fixtures) जोड़ते हैं
4. शुद्ध ऊर्जा उपयोग स्थिर रहता है जबकि प्रकाश उत्पादन बढ़ता है

बर्बाद दक्षता

एलईडी (LED) की अधिकांश "दक्षता" बर्बाद हो जाती है:

• बिना ढाल वाले फिक्स्चर (fixtures) आसमान में रोशनी भेजते हैं
• सुरक्षा आवश्यकताओं से परे अत्यधिक रोशनी
• जब किसी को उनकी आवश्यकता नहीं होती है तो लाइटें चालू रहती हैं
• रंग तापमान जो वायुमंडलीय प्रकीर्णन (atmospheric scattering) को अधिकतम करते हैं

समाधान: अधिक स्मार्ट, अधिक अंधेरा नहीं

हमें अंधेरे में लौटने की जरूरत नहीं है। हमें बुद्धिमानी से प्रकाश का उपयोग करने की आवश्यकता है।

रंग तापमान मायने रखता है

सिफारिश: बाहरी प्रकाश व्यवस्था के लिए 2700K या अधिक गर्म का उपयोग करें

2700K पर:

• 4000K की तुलना में स्काईग्लो (skyglow) प्रभाव 60-80% कम हो जाता है
• मेलाटोनिन (Melatonin) का दमन कम से कम होता है
• सुरक्षा के लिए पर्याप्त दृश्यता
• वन्यजीवों पर प्रभाव कम होता है

विश्व स्तर पर कई शहर अब नई स्ट्रीटलाइट्स (streetlights) के लिए अधिकतम 2700-3000K अनिवार्य कर रहे हैं। कुछ मौजूदा कूल-व्हाइट एलईडी (cool-white LEDs) को रेट्रोफिट (retrofitting) कर रहे हैं।

परिरक्षण (Shielding) आवश्यक है

एक ठीक से ढाल वाला फिक्स्चर (fixture):

• सभी प्रकाश को नीचे की ओर निर्देशित करता है, जहाँ इसकी आवश्यकता होती है
• ऊपर की ओर जाने वाले प्रकाश को समाप्त करता है जो स्काईग्लो (skyglow) बनाता है
• चकाचौंध को कम करता है, वास्तव में दृश्यता में सुधार करता है
• समान जमीनी रोशनी के लिए कम बिजली का उपयोग करता है

स्मार्ट नियंत्रण

आधुनिक समाधानों में शामिल हैं:

• मोशन सेंसर (Motion sensors): केवल आवश्यकता पड़ने पर पूरी चमक पर लाइटें
• आधी रात के बाद मंद करना: कई सड़कों को रात 2 बजे न्यूनतम प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता होती है
• अनुकूली नियंत्रण (Adaptive controls): यातायात, मौसम, समय के आधार पर समायोजित करें

उचित चमक

अधिक प्रकाश हमेशा बेहतर नहीं होता है:

• अत्यधिक प्रकाश कठोर छाया बनाता है जहाँ अपराधी छिप सकते हैं
• तेज रोशनी से चकाचौंध वास्तव में दृश्यता को कम करती है
• अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई कम रोशनी अक्सर सुरक्षित होती है

आप क्या कर सकते हैं

घर पर

1. कूल-व्हाइट बाहरी एलईडी (LED) को बदलें 2700K गर्म संस्करणों के साथ
2. ऊपर की ओर जाने वाले प्रकाश को रोकने के लिए मौजूदा फिक्स्चर (fixtures) में ढाल जोड़ें
3. शाम से सुबह तक की लाइटों के बजाय मोशन सेंसर (motion sensors) स्थापित करें
4. आधी रात के बाद अनावश्यक लाइटें बंद कर दें
5. खिड़कियों से प्रकाश के बाहर निकलने को कम करने के लिए ब्लाइंड्स (blinds) बंद करें

अपने समुदाय में

1. समस्या का दस्तावेजीकरण करें - SkyQI का उपयोग करके प्रकाश प्रदूषण को मापें
2. परिरक्षण (shielding) और रंग तापमान के बारे में पड़ोसियों से बात करें
3. स्ट्रीटलाइट (streetlight) विशिष्टताओं के बारे में स्थानीय अधिकारियों से जुड़ें
4. पार्कों और भंडारों में डार्क स्काई (dark sky) पहलों का समर्थन करें

खरीदते समय

इन विशिष्टताओं को देखें:

• रंग तापमान: बाहरी उपयोग के लिए 2700K या कम
• लुमेन (Lumens): कार्य के लिए न्यूनतम आवश्यक
• परिरक्षण (Shielding): पूर्ण कटऑफ फिक्स्चर (full cutoff fixtures) जो प्रकाश को नीचे की ओर निर्देशित करते हैं
• प्रमाणन (Certifications): आईडीए (IDA) (इंटरनेशनल डार्क-स्काई एसोसिएशन (International Dark-Sky Association)) द्वारा अनुमोदित फिक्स्चर (fixtures)

आगे का रास्ता

एलईडी (LED) दुश्मन नहीं हैं - खराब प्रकाश डिजाइन है। वही तकनीक जो प्रकाश प्रदूषण को बदतर बना रही है, उसे उत्कृष्ट, सुरक्षित रोशनी प्रदान करते हुए प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।

अभी किए गए विकल्प - स्ट्रीटलाइट (streetlight) विशिष्टताओं, बिल्डिंग कोड (building codes) और व्यक्तिगत प्रकाश निर्णयों में - यह निर्धारित करेंगे कि हमारे बच्चे कभी अपने घरों से मिल्की वे (Milky Way) देख पाएंगे या नहीं।

विज्ञान स्पष्ट है। समाधान मौजूद हैं। जिसकी आवश्यकता है वह है जागरूकता और कार्रवाई।

प्रभाव को मापें

समस्या को समझना माप से शुरू होता है। SkyQI का उपयोग करें:

• अपने स्थान पर आकाश की चमक को मापें
• नई लाइटें स्थापित होने पर समय के साथ परिवर्तनों को ट्रैक करें
• अपनी रीडिंग (readings) की तुलना डार्क स्काई (dark sky) गंतव्यों से करें
• भारत के प्रकाश प्रदूषण डेटाबेस (database) में योगदान करें

हर माप स्मार्टर लाइटिंग (smarter lighting) के लिए मामला बनाने में मदद करता है।

एलईडी क्रांति ने हमें ऊर्जा दक्षता दी। अब समीकरण में ज्ञान जोड़ने का समय है।

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Tags: #LED #LightPollution #BlueLight #Health #Environment #Science #Lighting

Category: Science

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