大約 15 年前，美國各城市和小鎮開始將路燈從鈉燈更換為 LED 燈，這使得許多夜間道路的顏色從黃橙色變為亮白色。但最近，一種奇怪的新夜間顏色開始在美國乃至全球各地被發現。自 2021 年初以來，包括佛羅里達州、猶他州、德克薩斯州和馬薩諸塞州在內的州以及加拿大和愛爾蘭都陸續出現了關於紫色路燈的傳聞。
這種現象可能看起來很奇怪，但似乎無傷大雅。畢竟，除了在萬聖節臨近時嚇到附近的居民之外，紫色路燈還可能造成什麼危害呢？但事實證明，照亮道路的光線色調可能會影響駕駛員和行人在夜間出行時對周圍環境的感知。這使得紫色路燈成為潛在的安全隱患。
白色 LED 路燈是如何工作的？
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更新路燈以使用發光二極體是有道理的。根據美國能源部的資料，LED 是目前存在的最節能的照明技術之一。與其他型別的照明相比，它們往往更耐用、壽命更長，同時產生的光質量相當甚至更好。
這些二極體可以發射各種波長的光——但它們本身不會產生的一種顏色是白色。因此，當您看到白色 LED 燈，例如路燈中的那些，它們實際上發出的是紅色、綠色和藍色（或紅色、黃色和藍色）的混合光，這些顏色組合在一起會產生白色的外觀。建立這種錯覺有兩種流行的方法。一種是將微小的 LED 燈組合在一起，每個 LED 燈都發出紅色、綠色或藍色，形成一個大的裝置。另一種是僅使用藍色 LED，但在其表面塗上一層稱為熒光粉的熒光物質。當來自二極體的藍光穿過這層熒光粉時，熒光粉會吸收一些藍色波長並吐出紅色和黃色波長。這導致了顏色混合，再次呈現出白色。
第二種方法之所以流行，是因為它比第一種方法更節能。休斯頓大學化學副教授雅科布·布林戈奇說，產生紅色和綠色光的 LED 比發出藍光的 LED 需要更多的能量。除了節省能源外，熒光粉方法所需的電路也比三種不同顏色的 LED 少。西奈山伊坎醫學院光與健康研究中心的專案主管約翰·D·布洛夫說，這使得路燈更便宜。這種方法不適用於所有應用；例如，電視和變色燈泡需要產生多種顏色的光。但是，為了簡單地用白光照亮街道，製造商通常會選擇更便宜、更高效的藍色 LED 和熒光粉塗層組合。
但為什麼有些路燈突然變成紫色了呢？
加州大學聖巴巴拉分校材料科學教授拉姆·塞沙德里說，熒光粉技術是可靠的。“在我的大學外面，我們的街道上已經安裝 LED 照明……多年了，一直[沒有]問題，”他補充道。
然而，一些路燈突然變成了一種刺眼的紫色。如果不解剖其中一個有缺陷的燈，就很難確定確切的原因，但科學家們有一個假設：明亮的紫色光表明燈周圍的熒光粉層已經“剝離”——脫落——露出了下面的藍色 LED 光，布林戈奇說。他解釋說，儘管藍色 LED 燈原則上是深藍色的，但它們確實自然帶有一點紫色和紫羅蘭色的色調。
燈泡本身可能以各種方式發生故障，但其他故障會產生不同的結果。如果 LED 部分出現缺陷，燈光就會熄滅。德克薩斯 A&M 大學博士後研究員斯魯蒂·哈里亞尼說，如果問題是熒光粉層的化學降解，顏色會逐漸從白色變為灰白色，她曾與布林戈奇一起研究熒光粉材料以獲得博士學位。
至於燈泡塗層可能發生的剝離，它可能是由任何原因引起的：由於持續執行導致燈具內部積聚熱量、過往車輛的振動，甚至重力向下拖拽熒光粉層，布林戈奇和哈里亞尼表示。
紫色光如何影響視力？
突然發現自己身處紫色燈光籠罩的街道上可能會令人不安。但更令人擔憂的是，這種光線會改變駕駛員和行人感知周圍環境的方式。這是因為眼睛中不同型別的感光細胞負責不同光照條件下的視覺。
當暴露在日光下時，人眼視網膜中的錐狀感光細胞會變得活躍，使人們能夠辨別顏色。但在弱光條件下，桿狀感光細胞負責視覺。儘管桿狀細胞無法區分顏色，但它們對低波長光（電磁光譜的藍色部分）比錐狀細胞更敏感。這兩種感光細胞的另一個區別是，桿狀細胞主要位於視網膜的周邊部分。布洛夫說，因此，在藍白色光線下，夜間駕駛的人們可能比在黃白色光線下更快地注意到周邊視覺中的移動物體。（他指出，大多數此類研究都是使用相對寬光譜的光，即帶有藍色和黃色底色的白光，而不是完全藍色或黃色的光進行的。）在藍調光線下獲得更好的周邊視覺是有代價的：一旦移動物體進入焦點，就更難看清它。這是因為人眼中央視覺中占主導地位的藍色敏感錐狀感光細胞非常少。此外，錐狀細胞在昏暗環境中不太可靠。
布洛夫說，他認為紫色路燈不利於駕駛員或行人的安全。首先，失去熒光粉層可能會降低燈泡的亮度——而路燈應該根據其使用的道路型別發出一定水平的光。其次，藍色和紫色飽和的光線會降低人們看清細節的能力，因為視網膜中央缺乏藍色敏感錐狀細胞。最後，布洛夫說，藍紫色光線使得區分不同顏色非常困難；一切都變成了藍色或黑色。
布洛夫建議行人和駕駛員為了在紫色路燈或任何燈光下保持安全而採取的一件事是，在夜間步行或駕駛時摘下太陽鏡和濾藍光眼鏡。由於藍光往往讓人感覺更亮，因此人們可能會想戴上墨鏡以防止眩光。“但在夜間，”布洛夫說，“我們真正想要的是儘可能多的光線。”
塞沙德里說，最重要的是，紫色路燈的事故不應該被用來詆譭所有 LED 燈。“通常用於製造熒光粉的材料非常穩定，”他說。“一定是製造或某些特定 LED 出現了一些問題，因為世界上大多數 LED 燈都沒有面臨這個問題。”