كيف تُحسّن مصابيح LED الخالية من الوهج على الطرق السلامة وتجربة المشاة؟

أدى اختراع تقنية LED الخالية من الوهج إلى إزالة أكبر عائق بيولوجي وتحسين السلامة المرورية تحت الأضواء عالية الكثافة. وبالنسبة للسائقين الذين تزيد أعمارهم عن 65 عامًا تحديدًا، يمكن أن يزيد وهج الإعاقة من احتمالية وقوع الحوادث بنسبة تصل إلى38% خلال الليل. كانت مصابيح الصوديوم عالية الضغط القديمة ومصابيح LED البيضاء المبكرة المستخدمة في إنارة الطرق شديدة السطوع لدرجة أنها تُشكّل بقعة ضوء مركزة واحدة. وكان توزيع الضوء غير المتساوي يصل مباشرة إلى أعين الناس، مما يُسبب وهجًا مباشرًا. وقد صعّب ذلك تقدير المسافة بين الأشياء على الطريق.

تكمن مشكلة مصابيح الشوارع التقليدية في ضبابها الساطع الذي يغطي كل شيء، مما يحجب جميع التفاصيل المرئية، وهو ما يُعرف بظاهرة "الإضاءة الخافتة". ويُصعّب هذا الأمر على السائقين رؤية المشاة، لا سيما في المدن التي تكثر فيها حوادث المشاة. ووفقًا لتقرير إدارة الطرق السريعة الفيدرالية (FHWA) حول إضاءة الشوارع وسلامة المشاة، فإنه على الرغم من أن 25% من القيادة تتم في الظلام، إلا أن 75% من وفيات المشاة تحدث ليلًا. ويزيد ضعف الرؤية من احتمالية وقوع الحوادث ثلاثة أضعاف مقارنةً بالنهار.

لم تكن تصاميم إضاءة الطرق القديمة مزودة بأغطية أو واقيات، مما تسبب في مشكلتين رئيسيتين للعين البشرية: وهج مُعيق وإجهاد وتشتيت انتباه. ولأن السائقين لا يستطيعون الرؤية بوضوح، يبدأون بتضييق أعينهم، مما قد يؤدي إلى بطء ردود أفعالهم. والنتيجة هي مخاطر جسيمة على سلامة وصحة كبار السن والأطفال. وتُبرز أوقات رد الفعل بشكل خاص من خلال ويلكن وآخرون (2001) أظهرت دراسة أنه في ظل الإضاءة غير المناسبة، لن يتمكن السائق من رؤية المشاة إلا على بُعد حوالي 65 قدمًا. وإذا بدا المشاة أكثر سطوعًا من الخلفية الداكنة، فإن احتمالية وقوع حوادث دهس المشاة تنخفض بنسبة 66%.

ستتناول هذه المقالة جميع مشاكل تقنيات الإضاءة القديمة، والميزات التي تجعل إضاءة الطرق بتقنية LED الخالية من الوهج حلاً عصرياً، وكيفية عملها، وفوائدها الرئيسية للسلامة والمشاة، ودراسات حالة واقعية.

المشاكل الناجمة عن الوهج - البيانات، والحالات، والتأثير الواقعي

ناقشنا في المقدمة بعض المشاكل الناجمة عن الوهج. هنا، سنستكشف كيف يمكن أن يكون لها تأثير واقعي بتفصيل أكبر.

• خطر في الظلام: قد يؤدي حجب ضوء مصباح الشارع القديم الساطع إلى إخفاء الخطر على الطريق. وقد تبين أن ضعف الرؤية ليلاً كان السبب الرئيسي في 76% من جميع الحوادث المميتة التي شملت المشاة في عام 2018 (بيانات إدارة الطرق السريعة الفيدرالية، 2018).
• التباطؤ وفقدان التفاصيل: قد تُصعّب الأضواء الساطعة تمييز الأشياء عن الخلفية، وهو ما يُعرف بحدة البصر وحساسية التباين. وقد يدفع ذلك السائقين إلى التباطؤ أو تفويت تفاصيل مهمة على الطريق، مثل إشارات التحذير.
• فخ إضاءة الأرصفة: بالنسبة للمشاة، تُقرب الإضاءة من الأرض، مما يزيد من حدة الوهج. وبدون غطاء أو حاجب مناسب، فإن محاولة إضاءة الطريق لا تؤدي إلا إلى زيادة الوهج.
• لماذا يتوقف الناس عن المشي ليلاً؟: كان التحول إلى مصابيح LED لترشيد استهلاك الطاقة خطوةً هامةً للمدن. قبل أن يجدوا حلاً لمشكلة الوهج، اشتكى الناس من أن الإضاءة كانت قاسيةً أو ساطعةً للغاية. ويعود السبب الرئيسي إلى الوهج المزعج وليس إلى شدة الإضاءة نفسها. ونتيجةً لذلك، انخفض عدد المشاة ليلاً لشعورهم بالانكشاف وعدم الأمان.
• حد الضباب المُبهر: تُفرض رقابة صارمة على كمية الإضاءة المُبهرة أو الضباب المُبهر المسموح بها. يجب أن تبقى ضمن حدود معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في أمريكا الشمالية (IESNA) التي تتراوح بين 0.36 و0.37 شمعة/م² ^في المناطق المحيطة بالمدارس. يُمكن أن يُخفي الضباب سطح الطريق، مما يُصعّب على السائق تقدير المسافة.
• إضاءة الوجه والجسم: في الإضاءة الجيدة، يظهر المشاة كجسم ثلاثي الأبعاد. وقد ساهمت الإضاءة شبه الأسطوانية في جعل الأشخاص قابلين للتمييز. أما إذا انخفضت الإضاءة إلى أقل من 9 لوكس، فقد أظهرت التجارب أن السائقين من جميع الأعمار لا يستطيعون رؤية المشاة.
• التلوث الضوئي: عندما تم استبدال مصابيح الصوديوم عالية الضغط بمصابيح LED بدون التحكم في الوهج، تلقت إدارة المدينة شكاوى هائلة بشأن تسرب الأضواء إلى نوافذ غرف نومهم وتسببها في توهج السماء.

نقدم لكم إضاءة الطرق بتقنية LED الخالية من الوهج – الميزات الأساسية

عاد المهندسون إلى مكاتب التصميم الخاصة بهم وعملوا على إيجاد حل لمشكلة الوهج. لم يرغبوا في التخلي عن تقنية LED لأنها كانت مستقبل التقنيات الصديقة للبيئة. وفي النهاية، توصلوا إلى حلول إضاءة طرق LED خالية من الوهج بين عامي 2006 و2009.

قامت جمعية مهندسي الإضاءة (IES) بتحديث معاييرها بما يتماشى مع التكنولوجيا الجديدة، وأعطت الأولوية لتصنيفات الإضاءة الخلفية والإضاءة العلوية والوهج. فيما يلي الميزات الأساسية التي تجعل حلول الإضاءة هذه مثالية:

✦ توجيه الضوء إلى الموقع المقصود

تستخدم إضاءة الطرق الحديثة بتقنية LED الخالية من الوهج أغطية مصممة هندسيًا تُسمى العدسات البصرية. صُممت هذه العدسات لتوجيه الضوء بزوايا مختلفة، مما يعني وصول الضوء بدقة إلى المكان المطلوب. والنتيجة هي طبقة إضاءة ناعمة ومتساوية تتوافق مع معيار IES، وتحافظ على نسبة توحيد تزيد عن 0.7.

✦ البقاء منتعشًا ومشرقًا

تأتي مصابيح LED للطرقات بهياكل خارجية معدنية متينة، مصنوعة عادةً من الألومنيوم المصبوب. وهي مزودة بمشتتات حرارية مدمجة تسمح بنقل الحرارة بشكل طبيعي لتبريدها. يتم سحب جميع الحرارة الإلكترونية بعيدًا لمنع أي تدهور في وحدات LED. تحافظ هذه المصابيح على شدة إضاءتها لمدة تتراوح بين 50,000 و100,000 ساعة، وهو ما لا تستطيع مصابيح HPS القديمة منافسته.

✦ مكافحة التلوث الضوئي

تتميز هذه المصابيح بتركيبات مصممة لتوجيه الضوء نحو الأسفل. وهي ذات تصميمات بصرية مانعة للضوء تمامًا أو منخفضة الوهج، مزودة بأغطية بلاستيكية متينة، غالبًا ما تُصنع من مادة البولي كربونات. لا يوجد أي ضوء موجه للأعلى، مع أدنى حد من انتشار الضوء، وفقًا لمعايير Dark-Sky وIESNA.

✦ التعتيم وأجهزة الاستشعار

بفضل طبيعة تقنية LED الإلكترونية، توفر هذه المصابيح تحكمًا فائقًا مقارنةً بالمصابيح التقليدية. فهي تستخدم أنظمة تحكم وتوصيل قياسية، تشمل 0-10 فولت، وDALI، وZhaga، وNEMA. وهذا يُسهّل دمجها مع الأنظمة الأخرى والتواصل مع مستشعرات الحركة/الضوء المُثبّتة عليها.

✦ ميزات النبات

تأتي هذه المصابيح بتصنيف حماية من دخول الماء والغبار (IP). معظمها حاصل على تصنيف IP55، ما يعني مقاومتها للغبار والأمطار الغزيرة. كما توفر تصنيفات IK09/IK10 حماية ضد الصخور أو التخريب. تتميز هذه المصابيح أيضاً بسطح خارجي أملس، خالٍ من أي نتوءات أو أخاديد، مما يسمح لمياه الأمطار بغسل الأوساخ، وبالتالي إعادة تركيز الضوء.

كيف تعمل مصابيح LED للطرقات الخالية من الوهج؟

بعد أن تعرفنا على خصائص مصابيح LED للطرق، يمكننا الآن أن نرى كيف تعمل عملياً. إن فهم هذه السيناريوهات الواقعية يساعد المصممين على اختيار التكوين الأمثل لإضاءة الطريق.

■ التحكم في زاوية الضوء

لضمان توجيه الضوء بدقة عالية، تُستخدم أغطية خاصة وعاكسات بزاوية. وتُنتج هذه الأغطية توزيعًا للضوء غالبًا على شكل رياح تشبه رياح الخفافيش أو توزيعات مُخصصة من النوع الثاني/الثالث. وهذا يُعظّم إضاءة الرصيف ويُخفي الضوء المباشر الذي قد يُعيق رؤية السائقين والمشاة.

■ رقائق LED عالية الكفاءة

تُنتج رقائق LED عالية الكفاءة كميات هائلة من الضوء باستهلاك طاقة ضئيل للغاية. توفر تجهيزات الإضاءة المتطورة للطرقات ما بين 150 و160 لومن/واط. مع ذلك، فهي تتطلب أنظمة متطورة لإدارة الحرارة لضمان عدم تدهور أدائها مع مرور الوقت.

■ التعتيم الذكي

لضمان السلامة، تأتي تجهيزات الإضاءة الحديثة مزودة بتقنيات تحكم ذكية. فهي قادرة على خفض إضاءة الشوارع عند قلة المارة. وحتى مع الإضاءة الخافتة، تضمن هذه التجهيزات وجود إضاءة كافية لتحقيق مستوى إضاءة نصف أسطواني بمستويات 9 لوكس أو أعلى.

■ وضوح مُحسّن

يستخدم المهندسون المسؤولون عن تركيب إضاءة الطرق برامج حاسوبية متطورة لتحديد مواقع أعمدة الإنارة بدقة متناهية. كما يستخدمون تقنيات التحسين الضوئي لضمان أن يكون مستوى الضباب المبهر بين 0.06 و0.10 شمعة/م² ^عندما تكون الشوارع خالية من الازدحام. ويضمن هذا البرنامج استيفاء معايير الجمعية الدولية لمهندسي الإضاءة في أمريكا الشمالية (IESNA) المتعلقة بنسبة التوحيد وغيرها من المعايير الفنية.

الفوائد الرئيسية للسلامة وتجربة المشاة

تتعدد فوائد اعتماد تقنية إضاءة الطرق بتقنية LED الخالية من الوهج، والتي تُحقق فوائد ملموسة سنتناولها في هذا القسم.

• رؤية المشاة مبكراً: في ظروف الإضاءة الجيدة والخالية من الوهج، يستطيع السائقون رؤية المشاة على بُعد يتراوح بين 23 و33 قدماً مقارنةً بأعمدة الإنارة القديمة. يمنح هذا الوقت الإضافي السائقين فرصةً للتوقف وتجنب الحوادث. (تجارب إدارة الطرق السريعة الفيدرالية على المشاة).
• انخفاض حوادث المرور وتراجع الجريمة: أثبت التحول الكامل إلى أنظمة إضاءة LED فعاليته في خفض الإصابات والحوادث المرورية بنسبة 19%. كما انخفضت معدلات الجريمة بنسبة 20%، حيث يخشى المجرمون من كشف هويتهم، مما يعزز الردع. (دراسة الجدوى الاقتصادية لمشروع ستانفورد PSIP)
• الشعور بالأمان والتعرف على الوجوه: يشعر الناس براحة أكبر أثناء المشي ليلاً عندما يتمكنون من رؤية وجوه الآخرين. بفضل دقة عرض الألوان العالية (CRI) ودرجة حرارة اللون المترابطة من 3000 إلى 4000 كلفن، تُحسّن مصابيح LED غير المُبهرة قدرة المشاة على التعرف على الوجوه.
• توفير الطاقة: يؤدي التحول من مصابيح الصوديوم عالية الضغط التقليدية إلى مصابيح LED إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 50% و70%. تنتشر الإضاءة بشكل متساوٍ دون وهج. يقلل ذلك من تكلفة التشغيل ويضمن السلامة. تستهلك مصابيح الطرق/الشوارع النموذجية ما بين 20 و240 واط، وتُصدر أكثر من 160 لومن/واط (على سبيل المثال، يُصدر نموذج 100 واط أكثر من 16000 لومن).
• أفضل للسكان وللطبيعة: بفضل التحكم الدقيق في زاوية انتشار الضوء في مصابيح LED الحديثة المتوافقة مع معايير IESNA، فإنها تقلل من تسرب الضوء الذي قد يسبب إزعاجًا في المنازل. كما أنها تقلل من وهج السماء، مما يحسن رؤية النجوم ويحسن حياة الحيوانات الليلية.
• إضاءة خضراء مع خاصية التعتيم الذكي: تتميز هذه المصابيح الحديثة بخاصية التعتيم التلقائي، التي تقلل من سطوعها عند عدم وجود أحد في الجوار. وتستخدم مستشعرات التقارب وخوارزميات التنبؤ لضمان سطوع الضوء فقط عند الحاجة.

دراسات حالة واقعية وأدلة

▮ النجاح في ولاية مين

استبدلت بلدة يورك بولاية مين مصابيح الشوارع التقليدية المصنوعة من الصوديوم عالي الضغط بمصابيح LED، مما أدى إلى انخفاض استهلاكها للطاقة بنسبة 67%. وانعدم تسرب الضوء إلى ساحات المنازل، واختفى الوهج تمامًا. كما تُحسّن المصابيح الجديدة حدة البصر وتوفر إضاءة دافئة بدرجة حرارة لونية 3000 كلفن.

▮ ترقية حائزة على جوائز في ولاية أوريغون

في مدينة غريشان بولاية أوريغون، تم استبدال جميع مصابيح الشوارع بمصابيح LED. انخفض استهلاك الطاقة بنسبة 50%، وأصبحت الألوان في الليل أقرب إلى الواقع. وبفضل تجانسها العالي، شهدت المدينة انخفاضًا في الوهج، حتى أنها فازت بجائزة في مجال الاستدامة.

▮ الالتزام بالمعايير الفيدرالية الصارمة

عندما تُجري الحكومات اختبارات حول كيفية تصميم أنظمة إضاءة المدن، فإنها تستخدم تقنيات حديثة. وتُلبي أنظمة LED المُتحكم في الوهج جميع متطلبات سطوع الطريق المطلوبة (1.2 - 2 شمعة/م² ^).).

▮ فوائد هائلة على مستوى المدينة

بحسب دراسة أجرتها جامعة ستانفورد قاموا بتحليل مشاريع إضاءة LED وحساب مدى مساهمتها. وأثبتت النتائج أنها لم تُحسّن السلامة فحسب، بل ساعدت أيضاً في توفير المال وحماية البيئة، مما قلل من انبعاثات الكربون في المدن بنسبة 9%.

خاتمة

ينبغي على أي مدينة تسعى للتخلص من مصابيح الصوديوم عالية الضغط التقليدية أو مصابيح LED القديمة ذات الوهج، التحول إلى إضاءة الطرق بتقنية LED الخالية من الوهج. فهذه التقنية فعالة للغاية في جعل الطرق أكثر أمانًا، وتوفر للمشاة تجربة مريحة ليلًا. وقد شهدت المدن الكبرى التي طبقت هذا التحول ردود فعل إيجابية واسعة من المواطنين، وانخفاضًا ملحوظًا في حوادث الطرق. كما انخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير، وخفّ العبء على فرق الصيانة.

إذا كنت ممثلاً لحكومة المدينة أو البلديات أو شركات البناء وتبحث عن حلول إضاءة موثوقة وخالية من الوهج، فضع شركة CHz Lighting في اعتبارك. فهي تقدم أنظمة إضاءة متوافقة مع المعايير الأوروبية والدولية، ولديها سجل حافل بالمشاريع الناجحة. كما توفر حلولاً متكاملة. يمكنك طلب استشارة أو دراسة إضاءة مُولّدة حاسوبياً لإجراء تحليل ضوئي. وسيوضحون لك بدقة كيف ستُحسّن تقنية الإضاءة الجديدة الخالية من الوهج المساحة التي تُنفذ فيها مشروعك. تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني. https://www.chz-lighting.com/street-roadway-lighting.html لمعرفة المزيد.

الأسئلة الشائعة

س: هل مصابيح LED الخالية من الوهج مناسبة لجميع الطرق الحضرية؟

نعم، مصابيح LED غير المبهرة مناسبة لجميع أنواع الطرق، وتتوافق مع معايير IESNA RP-8-18. يجب أن تتميز حلول الإضاءة الحديثة بتجانس إضاءة يزيد عن 0.7، مع أنظمة تحكم ذكية وتصميمات قطع كاملة. توفر هذه المصابيح سطوعًا يتراوح بين 0.15 و0.37 شمعة/م² ^ضمن الحدود المسموح بها.

س: هل تستهلك مصابيح LED الخالية من الوهج طاقة أكثر من مصابيح LED القياسية؟

لا، تُعدّ مصابيح LED غير المُسببة للوهج من أكثر التقنيات كفاءةً لإضاءة الطرق. فهي تُوفّر إضاءةً تتراوح بين 150 و160 لومن/واط من خلال عدسات تُوفّر إضاءةً مُوجّهة. كما أنها مزوّدة بنظام إدارة حرارية مُتقدّم يُطيل عمرها الافتراضي إلى ما بين 50,000 و100,000 ساعة.

س: ما هي درجة حرارة اللون الموصى بها لأضواء الشوارع الخالية من الوهج؟

يُوفر استخدام درجة حرارة لونية 3000 كلفن إضاءة دافئة، مما قد يكون مريحًا للمشاة، بينما تُحسّن درجة حرارة اللون 4000 كلفن فأكثر مسافة الرؤية للسائقين. وتوصي إدارة الطرق السريعة الفيدرالية الأمريكية (FHWA) باستخدام درجة حرارة لونية أعلى من 3000 كلفن على الأقل. يُمكن أن تُقلل درجة حرارة اللون المنخفضة مسافة الرؤية بمقدار 20 مترًا، بينما يُمكن أن تُزيد درجة حرارة اللون المرتفعة من إدراك الوهج.