تازه های آلتون

تقنيات الإضاءة – المكونات والمصطلحات الأساسية

دنیا – مصباح إضاءة مدمج – قطر 15 – الكود DN31

درسان – مصباح إضاءة مدمج – قطر ١٥ – كود DS31

زمرد – مصباح إضاءة مدمج – 30 * 30 – الكود DZ71

درفام – مصباح مكتبي مدمج – 60 * 60 – الكود OF44

يتطلب تصميم نظام إضاءة فعال الإلمام بالمبادئ والمكونات الأساسية في تكنولوجيا الإضاءة. وتُعد مفاهيم مثل شدة الإضاءة والكفاءة الضوئية ومعامل الصيانة من الركائز المهمة في هذا المجال.

التدفق الضوئي φ

يشير التدفق الضوئي إلى إجمالي الضوء المنبعث من مصدر ضوء في جميع الاتجاهات، ويُقاس بوحدة اللومن (lm). ويتم قياس هذه القيمة باستخدام معدات متخصصة أو حسابها من خلال طرق حسابية.

يُعد التدفق الضوئي مقياسًا لإجمالي الإضاءة الصادرة عن مصدر ضوء؛ وهي الإضاءة التي تدركها العين البشرية، ويتم تقييمها وفقًا للحساسية الطيفية للعين باستخدام المنحنى القياسي V(λ) (استنادًا إلى معيار DIN5031-1).

في العصر الحديث ومع ظهور مصابيح LED عالية الكفاءة، حلت وحدة اللومن تدريجيًا محل معيار استهلاك الطاقة (الواط)، الذي كان يُستخدم في الماضي لتحديد إضاءة المصباح. ويمثل التدفق الضوئي للمصباح، بخلاف التدفق الضوئي للّامبة، مقدار الفقد الضوئي الناتج عن تصميم المصباح.

شدة الإضاءة I

لتحليل كيفية توزيع الضوء في نظام إضاءة، لا يكفي معرفة التدفق الضوئي وحده. وتشير شدة الإضاءة إلى التدفق الضوئي المنبعث في اتجاه محدد، ويُعبّر عنها بوحدة كانديلا (cd).

يتم عرض نمط توزيع شدة الإضاءة في المصابيح ووحدات الإضاءة المزودة بعاكسات باستخدام المخططات القطبية، والمعروفة باسم منحنيات توزيع شدة الإضاءة (IDCs).

الاستضاءة E

توضح الاستضاءة مقدار الضوء الساقط على سطح معين، ويتم حسابها من العلاقة التالية:

E = \frac{φ}{A}

حيث إن φ هو التدفق الضوئي وA هي مساحة السطح المضاء. ووحدة الاستضاءة هي اللوكس (Lux أو Lx).

يمكن قياس الاستضاءة بسهولة باستخدام جهاز «مقياس اللوكس». وفي بيئات مثل المكاتب، يُعد سطح العمل (مثل سطح المكتب) مرجعًا للاستضاءة الأفقية. وفي حالات خاصة مثل فحص الوجه أو الأسطح المائلة، تصبح الاستضاءة الرأسية أكثر أهمية.

السطوع L

السطوع هو أحد المكونات التي تدركها العين البشرية، ويعتمد على تأثير الضوء المنعكس من السطح. ويُقاس هذا المكون بوحدة كانديلا لكل متر مربع (cd/m²)، ويتأثر بلون السطح ومادته ومعامل انعكاسه.

يلعب السطوع دورًا أساسيًا في تصميم الإضاءة الخارجية. وبالنسبة للأسطح غير اللامعة تمامًا، يتم حساب السطوع من العلاقة التالية:

L=(ρ⋅E)/π

حيث إن ρ هو معامل الانعكاس وE هو الاستضاءة.

الكفاءة الضوئية

الكفاءة الضوئية هي نسبة التدفق الضوئي الناتج إلى الطاقة المستهلكة، وتُقاس بوحدة اللومن لكل واط (lm/W). ويُظهر هذا المؤشر كفاءة مصدر الضوء؛ فكلما زادت قيمته، ارتفعت كفاءة مصدر الضوء.

في الواقع، تعتمد الكفاءة الضوئية على نظام الإضاءة بالكامل: مصدر الضوء، والمصباح، والمكونات البصرية، ومصدر الطاقة. وعادةً ما يتم الحصول على المخططات المقدمة لمصابيح LED في ظروف مختبرية، ولذلك لا يمكن بالضرورة تحقيق هذه القيم في الظروف الفعلية.

الوهج (Glare)

الوهج هو عامل مزعج ومضايق يمكن أن ينتج مباشرةً عن مصدر الضوء أو بشكل غير مباشر عن انعكاس الأسطح اللامعة.

العوامل المؤثرة في الوهج:

حجم مصدر الضوء وسطوعه
موقع مصدر الضوء بالنسبة إلى المراقب
مستوى إضاءة البيئة والخلفية

يمكن تقليل الوهج باستخدام مصابيح ذات موضع مناسب، والأسطح غير اللامعة، والألوان الفاتحة في التصميم الداخلي، ولكن لا يمكن التخلص منه بشكل كامل.

في الشوارع، تُعد الوقاية من الوهج المباشر أمرًا بالغ الأهمية لسلامة الطرق. وفي أماكن العمل، تُعد الوقاية من الوهج المنعكس على الشاشات أمرًا مهمًا (لمزيد من المعلومات، يُرجى الرجوع إلى مقال “الحد من الوهج المباشر”).

معامل الانعكاس

معامل الانعكاس هو نسبة الضوء المنعكس من سطح إلى الضوء الساقط عليه، ويُعبّر عنه كنسبة مئوية. ويكتسب هذا المؤشر أهمية كبيرة في حسابات الإضاءة الداخلية.

تحتاج الأسطح الداكنة إلى إضاءة أكبر، بينما توفر الأسطح الفاتحة نفس الإضاءة الظاهرية باستخدام شدة إضاءة أقل. وفي تصميم إضاءة الشوارع أيضًا، ولا سيما في الطرق المتآكلة، يجب أخذ الانعكاس الاتجاهي للضوء في الاعتبار.

الاستضاءة الاسمية، ، والسطوع الاسمي،

يمثل هذان المعاملان متوسط قيم الاستضاءة والسطوع في مساحة أو سطح محدد، ويُستخدمان في التصميمات الهندسية للإضاءة، كما يؤثران في تحديد جودة الإضاءة في المكان.

معامل التصميم، MF، في تصميم الإضاءة

تنخفض الاستضاءة والسطوع في نظام الإضاءة مع مرور فترة الاستخدام بسبب تقادم المصابيح ووحدات الإضاءة واتساخها، وكذلك تراكم الغبار على أسطح الغرفة.

وفقًا للمعايير الأوروبية المنسقة، يجب أن يتم الاتفاق بين مصممي ومستخدمي نظام الإضاءة على معامل التصميم وتوثيق قيمته، كما يجب إعداد برنامج لإصلاح وصيانة نظام الإضاءة.

يحدد كل من «الحد الأدنى المسموح به» و«معامل التصميم» قيمة الاستضاءة في النظام عند بدء التشغيل:

الحد الأدنى المسموح به للاستضاءة = الاستضاءة عند بدء التشغيل * معامل التصميم

التجانس

يؤدي الاختلاف الشديد في السطوع داخل البيئة إلى إجهاد العين. ولذلك، يحدد معيار DIN EN 12464 مستوى معينًا من التجانس في الاستضاءة لكل مهمة بصرية. ويُعرّف التجانس (Uo) بأنه نسبة الحد الأدنى للاستضاءة إلى متوسطها (Uo = Emin/E)، أو في إضاءة الطرق، كنسبة الحد الأدنى للسطوع إلى متوسطه (Uo = Lmin/L). فعلى سبيل المثال، وفقًا لمعيار DIN EN 12464-1، تحتاج الأسقف والجدران إلى مستوى استضاءة لا يقل عن 1/0.

العمر التشغيلي

يُحدد العمر التشغيلي للمصباح عادةً بالساعات، ويُعلن عنه باعتباره العمر التشغيلي الاسمي لمصابيح LED، ومصابيح التفريغ الغازي عالية الضغط، وكذلك لمصابيح الفلورسنت والمصابيح الفلورية المدمجة (المصابيح الموفرة للطاقة).

تتعرض جميع مصادر الضوء المذكورة لتراجع في الأداء؛ أي إن مستوى الإضاءة ينخفض بمرور فترة استخدامها. ولذلك، فإن العمر التشغيلي الاسمي (الذي يُرمز إليه بالحرف L) يصف الفترة التي ينخفض خلالها التدفق الضوئي للمصدر إلى قيمة محددة. وفي الإضاءة العامة، تُعد قيمتا L80 أو L70 شائعتين؛ ولذلك يصل مصباح LED إلى متوسط عمره التشغيلي الاسمي عندما ينخفض تدفقه الضوئي إلى ۷۰٪ من قيمته الأولية عند بدء الاستخدام.

بشكل أساسي، يتحدد تراجع الأداء والأعطال في مصابيح LED من خلال التيار المار ودرجة الحرارة داخل LED. وفي وحدات LED، تؤثر الأسلاك الكهربائية ودرجة حرارة البيئة ودرجة حرارة التشغيل وبعض الخصائص الأخرى للوحدة في تراجع الأداء والأعطال.

معايير الإضاءة

تحدد المعايير المتطلبات الأساسية ومؤشرات الجودة اللازمة لتصميم وتنفيذ أنظمة الإضاءة. وفي الوقت الحالي، تُستخدم معظم المعايير الأوروبية (EN) بشكل موحد في جميع أنحاء أوروبا.