عند استخدام مصابيح الشوارع LED في ظروف المطر والضباب والثلوج، يلزم تصميم درجة حرارة لون منخفضة لتحسين اختراق الضوء، في حين يتم الجمع بين تقنية كفاءة الإضاءة العالية لتحسين أداء الإضاءة وتلبية متطلبات السلامة على الطرق.
متطلبات اختراق الضوء في بيئات المطر والضباب والثلج
مزايا الإضاءة التقليدية في الاختراق: مصابيح الصوديوم: تنتج مصابيح الصوديوم- ذات الضغط المنخفض (درجة حرارة اللون حوالي 2000 كلفن) ومصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي- (2200–2500 كلفن) ضوءًا أصفر أحادي اللون بأطوال موجية أطول (589.0 نانومتر و589.6 نانومتر). وهذا يمنحها اختراقًا قويًا في المطر والضباب والثلج، ولهذا السبب كانت الاختيار السائد لإضاءة الطرق لفترة طويلة. على سبيل المثال، كانت الطرق الرئيسية في شنتشن تستخدم على نطاق واسع-مصابيح الصوديوم عالية الضغط. بعد أن اشتكى السكان من ضعف أداء مصابيح الهاليد المعدنية الخفيفة البيضاء (6000-6500 كلفن) في الضباب، تم تحويل العديد منها مرة أخرى إلى مصابيح الصوديوم.
مصابيح الضباب الخاصة بالمركبات: يفضل الضوء الأصفر (كما يظهر في بعض تحويلات مصابيح الزينون) لمصابيح الضباب بسبب قوة اختراقه. تميل مصابيح الزينون-اللونية- ذات درجة الحرارة العالية (أعلى من 6000 كلفن) إلى خلق ضباب أبيض في الضباب، مما يقلل من الرؤية.
تحديات اختراق مصابيح الشوارع LED: تحتوي مصابيح الإضاءة البيضاء التقليدية-التي تعمل بتقنية LED على نسبة عالية من الضوء ذو الطول الموجي القصير- (مثل الضوء الأزرق الذي يبلغ طوله 460 نانومتر) في طيفها. في المطر أو الضباب أو الثلج، يتطاير هذا الضوء بسهولة، مما ينتج عنه وهجًا ويقلل من فعالية الإضاءة. على سبيل المثال، يركز طيف مصابيح LED 6000K الطاقة في النطاق الأزرق، في حين يهيمن على مصابيح LED 3000K الضوء الأحمر الأصفر- بين 570-630 نانومتر، وبالتالي يوفر اختراقًا أفضل.
العوامل الرئيسية التي تؤثر على اختراق الضوء
الطول الموجي وقدرة الحيود: تتمتع الأطوال الموجية الأطول بقدرة حيود أقوى واختراق أفضل. الضوء الأصفر (570-590 نانومتر) قريب من ذروة منحنى حساسية العين البشرية (555 نانومتر) ويعاني من فقدان تشتت قليل نسبيًا، مما يجعله الخيار المفضل للإضاءة الخارجية. على الرغم من أن الضوء الأحمر له طول موجي أطول، إلا أن فعاليته المضيئة منخفضة جدًا بالنسبة لإضاءة الطريق العملية.
درجة حرارة اللون والراحة البصرية: يمكن لدرجات حرارة اللون المرتفعة (الضوء الأبيض البارد) أن تخلق انطباعًا بصريًا ضبابيًا لدى السائقين وتزيد من التوتر النفسي. ينص المعيار الوطني الصيني "معيار تصميم الإضاءة للطرق الحضرية" (CJJ45-2015) على أن درجة حرارة اللون لمصابيح الشوارع LED يجب ألا تتجاوز 5000 كلفن وأنه يجب تفضيل درجات حرارة اللون المتوسطة-إلى المنخفضة (مثل 3000 كلفن).
استراتيجيات التحسين لأضواء الشوارع LED في المطر والضباب والثلج
تصميم درجة حرارة اللون المنخفضة: من خلال ضبط نسبة الفوسفور الأحمر والأخضر والأصفر، يمكن إنتاج عبوات LED بدرجات حرارة ألوان منخفضة. في مصابيح LED بقدرة 3000 كلفن، على سبيل المثال، يتم التخلص تقريبًا من طاقة الضوء الأزرق-وترتفع نسبة الضوء الأحمر-الأصفر بشكل ملحوظ.
اتجاه الصناعة: تم تخفيض درجة حرارة اللون لمصابيح الشوارع LED تدريجياً على مر السنين. قبل عام 2016، أظهرت التطبيقات العملية بالفعل تحولًا واضحًا من درجات حرارة الألوان العالية نحو درجات حرارة الألوان المتوسطة-إلى-درجات الحرارة المنخفضة لتناسب المناطق الضبابية بشكل أفضل.
تكنولوجيا كفاءة مضيئة عالية
الرقائق والفوسفورات:-رقائق LED عالية الكفاءة مقترنة بفوسفورات عالية الكفاءة-في التحويل- تعمل على زيادة خرج الإضاءة لكل واط.
العدسات البصرية الثانوية: تعمل العدسات ذات النفاذية العالية- على تقليل فقدان الضوء وتحسين توزيع الضوء.
المواد الحرارية: تعمل ركائز الألومنيوم-الموصلية الحرارية العالية-على خفض المقاومة الحرارية وإطالة عمر التركيبات.
النتائج: قبل عام 2016، تحسنت كفاءة الإضاءة الإجمالية لمصابيح الشوارع LED عامًا بعد عام، مما حقق توازنًا عمليًا بين درجة حرارة اللون المنخفضة والفعالية العالية.
حالات التطبيق العملي والدعم القياسي
المتطلبات القياسية المحلية: تشترط إدارة الإسكان والتنمية الحضرية-الريفية في منطقة قوانغشي زوانغ ذاتية الحكم صراحةً استخدام وحدات الإنارة ذات درجات الحرارة المنخفضة-اللونية-(مثل 3000 كلفن) في المناطق الجبلية والضبابية. يجب أن تعطي الطرق السريعة والطرق الرئيسية الأولوية لمصابيح الشوارع LED ذات درجات الحرارة المتوسطة-إلى-المنخفضة وتجنب مصادر اللون الأبيض-الباردة (أعلى من 6000 كلفن).
دعم البيانات البحثية
- اختبارات بيئة الضباب: أظهرت مجموعات الضوء الأحمر-الأصفر والأحمر-الأزرق أعلى سطوع في الضباب، بينما كان للضوء الأزرق أضعف مستوى للرؤية.
- مقارنات المطر والثلج: ينتج الضوء الأصفر تشتتًا خلفيًا أقل من الضوء الأبيض، مما يؤدي إلى انخفاض الوهج وتحسين أداء الإضاءة بشكل عام.
خاتمة
من خلال تصميم درجة حرارة اللون المنخفضة (عادة 3000-5000 كلفن) وتقنيات الإضاءة العالية الفعالية (الرقائق والفوسفورات والعدسات المحسنة)، يمكن لمصابيح الشوارع LED تحسين الاختراق بشكل كبير في المطر والضباب والثلج مع الاستمرار في تلبية متطلبات توفير الطاقة والعمر الطويل وتجسيد الألوان الجيد. ومع استمرار التقدم التكنولوجي، ظهرت المزاياأضواء الشوارع LEDفي الإضاءة الخارجية ستصبح أكثر وضوحًا، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لإضاءة الطريق في المناطق الضبابية.
