يكشف الغوص العميق في قطاع إضاءة LED عن تغلغله المتزايد خارج نطاق التطبيقات الداخلية مثل المنازل والمباني، والتوسع في سيناريوهات الإضاءة الخارجية والمتخصصة. ومن بين هذه التطبيقات، تبرز إضاءة الشوارع LED كتطبيق نموذجي يُظهر زخم النمو القوي.
المزايا الكامنة في إضاءة الشوارع LED
تستخدم مصابيح الشوارع التقليدية عادةً مصابيح الصوديوم عالي الضغط (HPS) أو بخار الزئبق (MH)، وهي تقنيات ناضجة. ومع ذلك، بالمقارنة مع هذه الإضاءة، تتميز إضاءة LED بالعديد من المزايا الكامنة:
صديقة للبيئة
على عكس مصابيح HPS وبخار الزئبق، التي تحتوي على مواد سامة مثل الزئبق والتي تتطلب التخلص منها بشكل متخصص، فإن تركيبات LED أكثر أمانًا وصديقة للبيئة، ولا تشكل مثل هذه المخاطر.
إمكانية التحكم العالية
تعمل مصابيح الشوارع LED عبر تحويل الطاقة AC/DC وDC/DC لتزويد الجهد والتيار المطلوبين. وفي حين أن هذا يزيد من تعقيد الدائرة، فإنه يوفر إمكانية تحكم فائقة، مما يتيح التبديل السريع للتشغيل/الإيقاف، والتعتيم، والتعديلات الدقيقة لدرجة حرارة اللون - وهي العوامل الرئيسية لتنفيذ أنظمة الإضاءة الذكية الآلية. ولذلك، لا غنى عن مصابيح الشوارع LED في مشاريع المدن الذكية.
استهلاك منخفض للطاقة
تشير الدراسات إلى أن إنارة الشوارع تمثل بشكل عام حوالي 30% من ميزانية الطاقة البلدية في المدينة. يمكن أن يؤدي الاستهلاك المنخفض للطاقة لإضاءة LED إلى تقليل هذه النفقات الكبيرة بشكل كبير. تشير التقديرات إلى أن الاعتماد العالمي لمصابيح الشوارع LED يمكن أن يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بملايين الأطنان.
اتجاهية ممتازة
تفتقر مصادر إضاءة الطرق التقليدية إلى الاتجاهية، مما يؤدي غالبًا إلى عدم كفاية الإضاءة في المناطق الرئيسية والتلوث الضوئي غير المرغوب فيه في المناطق غير المستهدفة. تتغلب مصابيح LED، بفضل اتجاهها المتميز، على هذه المشكلة من خلال إضاءة مساحات محددة دون التأثير على المناطق المحيطة.
كفاءة مضيئة عالية
بالمقارنة مع مصابيح HPS أو مصابيح بخار الزئبق، توفر مصابيح LED كفاءة إضاءة أعلى، مما يعني المزيد من اللومن لكل وحدة طاقة. بالإضافة إلى ذلك، تنبعث مصابيح LED من الأشعة تحت الحمراء (IR) والأشعة فوق البنفسجية (UV) بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى تقليل الحرارة المهدرة وتقليل الضغط الحراري على التركيبات.
عمر ممتد
تشتهر مصابيح LED بدرجات حرارة التشغيل العالية وعمر الخدمة الطويل. في إنارة الشوارع، يمكن أن تدوم مصفوفات LED لمدة تصل إلى 50000 ساعة أو أكثر - أي أطول بمرتين إلى أربع مرات من مصابيح HPS أو MH. وهذا يقلل من الحاجة إلى عمليات الاستبدال المتكررة، مما يؤدي إلى توفير كبير في تكاليف المواد والصيانة.
اتجاهان رئيسيان في إضاءة الشوارع LED
ونظرًا لهذه المزايا المهمة، فقد أصبح اعتماد إضاءة LED على نطاق واسع في إنارة الشوارع الحضرية اتجاهًا واضحًا. ومع ذلك، فإن هذه الترقية التكنولوجية تمثل أكثر من مجرد "استبدال" بسيط لمعدات الإضاءة التقليدية - فهي تحول منهجي له اتجاهان جديران بالملاحظة:
الاتجاه 1: الإضاءة الذكية
كما ذكرنا سابقًا، تتيح إمكانية التحكم القوية في مصابيح LED إمكانية إنشاء أنظمة إضاءة الشوارع الذكية الآلية. يمكن لهذه الأنظمة ضبط الإضاءة تلقائيًا بناءً على البيانات البيئية (مثل الإضاءة المحيطة والنشاط البشري) دون تدخل يدوي، مما يوفر فوائد كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتطور مصابيح الشوارع، كجزء من شبكات البنية التحتية الحضرية، إلى عقد حافة ذكية لإنترنت الأشياء، تتضمن وظائف مثل مراقبة الطقس وجودة الهواء لتلعب دورًا أكثر بروزًا في المدن الذكية.
ومع ذلك، فإن هذا الاتجاه يطرح أيضًا تحديات جديدة لتصميم مصابيح الشوارع LED، مما يتطلب دمج وظائف الإضاءة وإمدادات الطاقة والاستشعار والتحكم والاتصالات في مساحة مادية مقيدة. ويصبح توحيد المعايير أمراً ضرورياً لمواجهة هذه التحديات، مما يمثل الاتجاه الرئيسي الثاني.
الاتجاه 2: التقييس
يعمل التقييس على تسهيل التكامل السلس بين المكونات التقنية المختلفة مع مصابيح الشوارع LED، مما يعزز بشكل كبير قابلية تطوير النظام. هذا التفاعل بين الوظائف الذكية والتوحيد القياسي يدفع التطور المستمر لتكنولوجيا وتطبيقات مصابيح الشوارع LED.
تطور معماريات إنارة الشوارع LED
ANSI C136.10 بنية التحكم الضوئي ذات 3 دبابيس غير قابلة لتعديل الضوء
يدعم معيار ANSI C136.10 فقط بنيات التحكم غير القابلة للتعتيم مع عناصر تحكم ضوئية ثلاثية الأطراف. مع انتشار تقنية LED، تزايد الطلب على الكفاءة الأعلى والوظائف القابلة للتعتيم، مما استلزم معايير وبنيات جديدة، مثل ANSI C136.41.
ANSI C136.41 بنية التحكم الضوئي القابلة لتعديل الضوء
تعتمد هذه البنية على اتصال ثلاثي الأطراف عن طريق إضافة أطراف إخراج الإشارة. إنه يتيح تكامل مصادر شبكة الطاقة مع أنظمة التحكم الضوئي ANSI C136.41 ويربط مفاتيح الطاقة بمحركات LED، مما يدعم التحكم في LED وضبطه. يتوافق هذا المعيار مع الأنظمة التقليدية ويدعم الاتصالات اللاسلكية، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة لمصابيح الشوارع الذكية.
ومع ذلك، فإن ANSI C136.41 له حدود، مثل عدم دعم إدخال المستشعر. ولمعالجة هذه المشكلة، قدم تحالف صناعة الإضاءة العالمي Zhaga معيار Zhaga Book 18، الذي يتضمن بروتوكول DALI-2 D4i لتصميم ناقل الاتصالات وحل تحديات الأسلاك وتبسيط تكامل النظام.
كتاب Zhaga 18 بنية ثنائية العقدة
على عكس ANSI C136.41، يقوم معيار Zhaga بفصل وحدة إمداد الطاقة (PSU) عن وحدة التحكم الضوئي، مما يسمح لها بأن تكون جزءًا من برنامج تشغيل LED أو مكونًا منفصلاً. تتيح هذه البنية إنشاء نظام ثنائي العقدة، حيث تتصل إحدى العقدتين لأعلى للتحكم الضوئي والاتصالات، وتتصل الأخرى لأسفل لأجهزة الاستشعار، مما يشكل نظامًا ذكيًا كاملاً لإضاءة الشوارع.
Zhaga/ANSI بنية هجينة ثنائية العقدة
في الآونة الأخيرة، ظهرت بنية هجينة تجمع بين نقاط قوة ANSI C136.41 وZhaga-D4i. يستخدم واجهة ANSI ذات 7 سنون للعقد العلوية واتصالات Zhaga Book 18 لعقد الاستشعار السفلية، مما يبسط الأسلاك ويستفيد من كلا المعيارين.
خاتمة
مع تطور تصميمات مصابيح الشوارع LED، يواجه المطورون مجموعة واسعة من الخيارات التقنية. يضمن التقييس التكامل السلس للمكونات المتوافقة مع ANSI أو Zhaga، مما يتيح إجراء ترقيات سلسة وتسهيل الرحلة نحو أنظمة إضاءة الشوارع LED الأكثر ذكاءً.
وقت النشر: 20 ديسمبر 2024