Knowledge

في معظم تاريخ الإضاءة، كان مفهوم تعديل سطوع ضوء الشارع غير موجود فعليًا. تعمل مصابيح الشوارع التقليدية على مبدأ ثنائي بسيط: فهي تعمل عند الغسق، وتحترق بأقصى شدة طوال الليل، وتنطفئ عند الفجر. وعلى الرغم من أن هذا النهج واضح وصريح، إلا أنه تجاهل الإمكانات الهائلة للحفاظ على الطاقة والإضاءة التكيفية التي تتيحها التكنولوجيا الحديثة الآن. اليوم، لم يعد السؤال ما إذا كان ينبغي أن تكون أضواء الشوارع قابلة للتعتيم، بل ما هي الطرق المختلفة لضبط سطوع أضواء الشوارع؟ تشمل الإجابة مجموعة متنوعة من التقنيات، بدءًا من الإشارات التناظرية البسيطة إلى الشبكات اللاسلكية المتطورة، ولكل منها خصائص مميزة تناسب التطبيقات المختلفة، وقيود البنية التحتية، ومتطلبات الأداء.

لتقدير مدى تطور أدوات التحكم في الإضاءة المعاصرة، من المفيد فهم قيود الماضي. لم يكن مصباح الشارع ذي الطراز القديم الذي يستخدم تقنية بخار الصوديوم أو الزئبق -عالي الضغط يوفر أي إمكانية عملية للتعتيم. غالبًا ما تؤدي محاولة تقليل الطاقة لهذه المصابيح إلى عدم الاستقرار أو تغيرات اللون أو الفشل المبكر. وبالمثل، فإن مصابيح الشوارع ذات الطراز القديم المجهزة بخلايا ضوئية بسيطة يتم توفيرها فقط-للتحكم في إيقاف التشغيل، بدون حالات وسيطة. أدى الانتقال إلى تقنية LED إلى تغيير هذا المشهد بشكل أساسي. مصابيح LED هي أجهزة قابلة للتعتيم بطبيعتها، وتستجيب خطيًا لانخفاض التيار. وقد فتح هذا الباب أمام مجموعة واسعة من طرق التحكم، كل منها يعتمد على قدرات منصة إضاءة الشوارع LED.

إحدى طرق التعتيم الأساسية والمنتشرة على نطاق واسع هي التعتيم التناظري من 0 إلى 10 فولت. يستخدم هذا الأسلوب إشارة التحكم في التيار المباشر ذات الجهد المنخفض-، والتي تتراوح عادةً من 0 إلى 10 فولت تيار مستمر، لتوصيل مستويات السطوع المطلوبة إلى مشغل LED. عندما تكون إشارة التحكم عند 10 فولت، يقوم السائق بإخراج الطاقة الكاملة. مع انخفاض الجهد، يقوم السائق بتقليل خرجه بشكل متناسب، مع 0 فولت يتوافق عادةً مع الحد الأدنى من التعتيم أو إيقاف التشغيل الكامل. تكمن أناقة التعتيم من 0 إلى 10 فولت في بساطته. فهو لا يتطلب بنية تحتية للشبكة، ولا برمجة معقدة، ولا بروتوكولات رقمية. يمكن لمؤقت بسيط أو خلية ضوئية أو مفتاح يدوي توليد إشارة التحكم. بالنسبة للبلديات التي تستبدل مصابيح الشوارع القديمة بتركيبات حديثة، يوفر نظام التعتيم من 0 إلى 10 فولت نقطة دخول فعالة من حيث التكلفة-إلى الإضاءة التكيفية. يمكن برمجة مصباح الشارع الحديث المجهز بهذه الإمكانية بجدول زمني أساسي، بحيث يخفت إلى مستوى محدد مسبقًا بعد منتصف الليل ويعود إلى السطوع الكامل قبل الفجر، وكل ذلك باستخدام اتصالات سلكية بسيطة. على الرغم من افتقارها إلى دقة الأنظمة الأكثر تقدمًا، إلا أن جهد 0-10 فولت يظل بمثابة العمود الفقري الموثوق به لعدد لا يحصى من التركيبات في جميع أنحاء العالم.

إحدى الطرق ذات الصلة الوثيقة ولكنها متميزة هي تعتيم PWM، أو تعديل عرض النبضة-. بدلاً من تغيير الإشارة التناظرية المستمرة، يقوم نظام PWM بتشغيل وإيقاف تيار LED بسرعة بتردد غير محسوس للعين البشرية. تحدد نسبة الوقت الذي يكون فيه التيار في-دورة التشغيل-السطوع المدرك. تعني دورة العمل بنسبة 100% أن مصابيح LED تعمل باستمرار بكامل سطوعها. تعني دورة التشغيل بنسبة 30% أنها تعمل لمدة 30% من كل دورة تبديل ويتم إيقاف تشغيلها بنسبة 70%، مما يؤدي إلى سطوع ملحوظ بنسبة 30% تقريبًا. عند تنفيذه بترددات تحويل عالية بما فيه الكفاية، عادةً ما تكون أعلى بكثير من 1 كيلو هرتز، ينتج تعتيم PWM إضاءة سلسة وخالية من الوميض. هذه الطريقة شائعة بشكل خاص داخل برامج تشغيل LED نفسها، وغالبًا ما تعمل كآلية داخلية يستجيب من خلالها برنامج التشغيل لأوامر التعتيم الخارجية. تستخدم العديد من مصابيح الشوارع الذكية PWM كمرحلة نهائية للتحكم في السطوع، بغض النظر عما إذا كان الأمر قد نشأ من إشارة 0-10 فولت، أو بروتوكول رقمي، أو مستشعر داخلي.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قدرًا أكبر من الدقة والتحكم الفردي، يمثل تعتيم DALI تقدمًا كبيرًا. DALI، الذي يرمز إلى واجهة الإضاءة الرقمية القابلة للعنونة، هو بروتوكول رقمي قياسي مصمم خصيصًا للتحكم في الإضاءة. على عكس 0-10 فولت، الذي يرسل جهدًا تناظريًا بسيطًا، ينقل DALI رسائل رقمية يمكنها معالجة التركيبات الفردية والاستعلام عن حالتها وتلقي التعليقات. في النظام المستند إلى DALI-، يكون لكل تركيبات إضاءة الشوارع LED عنوان فريد، مما يسمح لوحدة التحكم المركزية بتعتيم ضوء واحد إلى 40%، وآخر إلى 60%، وثالث إلى 100% بناءً على موقعه ومتطلباته المحددة. تعد قدرة المعالجة الفردية هذه لا تقدر بثمن بالنسبة للمنشآت المعقدة مثل الأنفاق أو التقاطعات أو الطرق ذات ظروف الإضاءة المحيطة المختلفة. تتيح DALI أيضًا-الاتصال ثنائي الاتجاه؛ يمكن لوحدة التحكم التحقق من أن كل تركيبات قد تلقت الأمر ونفذته، ويمكنها تلقي تقارير الأخطاء عندما يواجه برنامج التشغيل أو وحدة LED مشكلات. على الرغم من أنها أكثر تكلفة من البدائل التناظرية، إلا أن DALI توفر الاستقرار والدقة وقدرات التشخيص التي تتطلبها مشاريع الإضاءة الخارجية الاحترافية.

بالانتقال من بروتوكولات الاتصال إلى التحكم المنطقي، يظل التعتيم المعتمد على المؤقت أحد أكثر الاستراتيجيات المطبقة على نطاق واسع. تستخدم هذه الطريقة جداول زمنية مبرمجة مسبقًا- لضبط السطوع وفقًا لوقت الليل. قد يتطلب الجدول النموذجي سطوعًا كاملاً من الغسق حتى الساعة 10:00 مساءً لاستيعاب حركة المرور المسائية ونشاط المشاة، تليها حالة باهتة بنسبة 30% إلى 50% من الساعة 10:00 مساءً حتى 5:00 صباحًا، ثم العودة إلى السطوع الكامل للتنقل في الصباح الباكر. يمكن تنفيذ الأنظمة المعتمدة على المؤقت- باستخدام مؤقتات فلكية بسيطة تحسب شروق الشمس وغروبها بناءً على خطوط الطول والعرض، أو من خلال أنظمة إدارة مركزية أكثر تطورًا تدفع الجداول الزمنية إلى التركيبات المتصلة بالشبكة. وميزة هذا النهج هو القدرة على التنبؤ والبساطة. بالنسبة إلى مصابيح الشوارع الكلاسيكية التي يتم تحويلها إلى مصابيح LED مع خاصية التعتيم-المؤقتة، يكون توفير الطاقة كبيرًا ويكون نمط التشغيل متسقًا ويسهل توصيله إلى الجمهور. ومع ذلك، فإن القيد هو أن الأنظمة المعتمدة على المؤقت-لا يمكنها الاستجابة لظروف الوقت-الحقيقية؛ فهي تخفت وفقًا للساعة بغض النظر عما إذا كان حدث{20}في وقت متأخر من الليل أو زيادة غير متوقعة في حركة المرور يستدعي الإضاءة الكاملة.

يعالج التعتيم المعتمد على المستشعر- هذا القيد من خلال جعل السطوع مستجيبًا للظروف البيئية وظروف النشاط الفعلية. تكتشف أجهزة استشعار الضوء، أو الخلايا الضوئية، مستويات الإضاءة المحيطة وتضبط الإضاءة الاصطناعية وفقًا لذلك. في يوم غائم، قد يحافظ النظام على السطوع الكامل في وقت لاحق من الصباح؛ أثناء اكتمال القمر الساطع، قد يخفت قليلاً. الأكثر تطوراً هي أجهزة استشعار الحركة والوجود، وعادةً ما تستخدم تقنية الرادار أو الموجات الدقيقة. قد يستخدم تركيب مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية في منطقة نائية هذه الإستراتيجية لتحقيق أقصى قدر من التأثير. خلال ساعات الليل المتأخرة-، يظل مصباح الشارع الذي يعمل بالطاقة الشمسية بقدرة 80 وات عند درجة سطوع منخفضة في وضع الاستعداد -ربما 10% أو 20%-كافية للتوجيه الأساسي. عندما تقترب سيارة أو مشاة، يكتشف المستشعر الحركة ويقوم على الفور بضبط التركيب على السطوع الكامل، مما يضمن السلامة بدقة عند الحاجة. بعد فترة زمنية محددة مسبقًا دون أي حركة أخرى، يعود الضوء إلى وضع الاستعداد. يُعد هذا الأسلوب فعالًا بشكل خاص بالنسبة لمصابيح الشوارع القوية التي تعمل بالطاقة الشمسية في المواقع-ذات حركة المرور المنخفضة، حيث يعمل توفير الطاقة الناتج عن التعتيم على زيادة وقت تشغيل البطارية بشكل مباشر وتقليل متطلبات الألواح الشمسية. يمكن لمصابيح الشوارع الشمسية بقدرة 120 وات والمزودة بأجهزة استشعار رادارية أن تعمل بفعالية حتى في المناطق ذات ضوء الشمس المحدود، لأن نظام التعتيم المتكيف يضمن حجز الطاقة المخزنة لحظات الحاجة الفعلية.

لقد شمل تطور طرق التعتيم أيضًا التحكم الرقمي عن بعد من خلال تقنيات الاتصال المختلفة. يستخدم تعتيم PLC، أو اتصال خط الطاقة، الكابلات الكهربائية الموجودة لتنفيذ أوامر التعتيم. تقوم وحدة التحكم المركزية بإدخال إشارات عالية التردد- على خط الطاقة، وكل وحدة إضاءة للشارع مزودة بمودم PLC تستقبل الأوامر الموجهة إليها وتقوم بفك تشفيرها. ميزة PLC هي أنه لا يتطلب أي أسلاك إضافية؛ تتضمن البنية التحتية للإضاءة بالفعل كابلات الطاقة، وهذه الكابلات نفسها تصبح شبكة الاتصالات. وهذا يجعل PLC خيارًا جذابًا لتعديل أضواء شوارع المدينة الحالية حيث يكون تشغيل كابلات الاتصالات الجديدة مكلفًا للغاية.

اكتسبت البدائل اللاسلكية قوة جذب كبيرة في السنوات الأخيرة. تعمل التقنيات مثل Zigbee وLoRa وNB-IoT على تمكين مصابيح الشوارع الذكية المتصلة بالطاقة الشمسية والتركيبات المرتبطة بالشبكة-السحابية على حدٍ سواء. في النظام المعتمد على Zigbee-، يحتوي كل مصباح شارع حديث على وحدة لاسلكية تتواصل مع التركيبات المجاورة، وتشكل شبكة شبكية. تنتشر الأوامر الصادرة من خادم مركزي عبر الشبكة، مما يتيح إمكانية ضبط الوقت الفعلي-للأضواء الفردية أو المجموعات أو المدن بأكملها. يمكن للمشغل تعتيم قسم معين من أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية في المدينة للصيانة، أو إضاءة الممرات لحدث خاص، أو تلقي تنبيهات تلقائية عندما تبلغ إحدى التركيبات عن سلوك غير طبيعي. يسهل التحكم اللاسلكي أيضًا جمع البيانات المتطورة: يمكن للنظام تسجيل استهلاك الطاقة، وتتبع جداول التعتيم، وإنشاء تقارير تفيد جهود التحسين المستقبلية. بالنسبة لأضواء الشوارع التجارية التي تعمل بالطاقة الشمسية والمثبتة في مواقف السيارات أو الحرم الجامعي أو المنشآت الصناعية، يوفر التحكم اللاسلكي المرونة لضبط أنماط الإضاءة مع تغير أنماط الاستخدام، دون إرسال أطقم لإعادة برمجة التركيبات يدويًا.

يمثل تعتيم التنظيم الحالي الطريقة الأكثر مباشرة للتحكم في سطوع LED. إن مصابيح LED هي أجهزة -مدارة حاليًا؛ يتناسب ناتج الضوء الخاص بهم مع التيار الأمامي الذي يمر عبرهم. ومن خلال التخفيض المباشر للتيار الثابت الذي يتم توفيره لمجموعة LED، يحقق السائق تعتيمًا خطيًا سلسًا. غالبًا ما يتم دمج هذه الطريقة في تصميم السائق نفسه، لتكون بمثابة الأساس الذي تعمل عليه إشارات التحكم الأخرى. سواء وصل أمر التعتيم عبر 0-10 فولت، أو دالي، أو شبكة لاسلكية، فإن السائق ينفذ هذا الأمر في النهاية من خلال التنظيم الحالي. يوفر هذا النهج فوائد إضافية تتجاوز توفير الطاقة. يعمل تشغيل مصابيح LED بتيارات منخفضة على خفض درجات حرارة الوصلات، مما يقلل من الضغط الحراري على المواد شبه الموصلة. ونتيجة لذلك، فإن مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية التي تقضي أجزاء كبيرة من الليل عند مستويات خافتة ستشهد عادةً عمرًا تشغيليًا ممتدًا مقارنةً بأخرى تعمل بكامل طاقتها بشكل مستمر. بالنسبة للتركيبات عن بعد حيث يمثل الوصول إلى الصيانة تحديًا، فإن طول العمر يعد ميزة بالغة الأهمية.

لقد أدى انتشار طرق التعتيم إلى تمكين التطبيقات المتخصصة التي كانت غير عملية في السابق. في المناطق الحساسة بيئيًا، يمكن لأضواء الشوارع الذكية التي تعمل بالطاقة الشمسية المزودة بأجهزة استشعار للحركة والتعتيم عن بعد أن توفر الإضاءة اللازمة للسلامة مع تقليل التعدي على الضوء وتعطيل الحياة البرية الليلية. على طول مسارات الدراجات ومسارات المشاة، يضمن تعتيم مستشعر الرادار- سطوع الأضواء عند اقتراب المستخدمين، مما يوفر الأمان دون تكلفة الطاقة للإضاءة الكاملة طوال الليل. في المراكز الحضرية، تتيح شبكات الإضاءة الخارجية التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا- لمديري المدينة تحقيق التوازن بين السلامة والحفاظ على الطاقة وتفضيلات السكان بدقة غير مسبوقة.

ومن الجدير بالذكر أن هذه الأساليب لا يستبعد بعضها البعض. قد يجمع تركيب مصابيح الشوارع الحديثة النموذجية بين طرق متعددة: الجدولة المستندة إلى المؤقت-لتعتيم خط الأساس، وأجهزة استشعار الرادار للسطوع-عند الطلب، والاتصال اللاسلكي للمراقبة عن بعد وإمكانية التجاوز. قد يعتمد مصباح الشارع LED الذي يعمل بالطاقة الشمسية والذي يتم نشره في قرية نائية على التنظيم الحالي للتعتيم السلس، وأجهزة استشعار الخلايا الكهروضوئية للتشغيل من الغسق-إلى-الفجر، وأجهزة استشعار الحركة للحفاظ على الطاقة. ويعتمد اختيار الأساليب على أهداف المشروع، والميزانية، والبنية التحتية القائمة، والظروف المحلية.

وعند مقارنة هذه القدرات بالأجيال السابقة، فإن التناقض صارخ. إن مصابيح الشوارع التقليدية من العقود الماضية لم توفر أي تعتيم أو قدرة على التكيف أو ذكاء. مصباح شارع من الطراز القديم يحترق بكامل طاقته بغض النظر عما إذا كان هناك أي شخص موجود للاستفادة من إضاءته. تمثل أنظمة الإضاءة الخافتة اليوم إعادة تصور أساسية لما يمكن أن تكون عليه إضاءة الشوارع. ولم تعد هذه البنية التحتية سلبية ولكنها أصول نشطة وسريعة الاستجابة يمكن ضبطها لتلبية احتياجات محددة مع تقليل استهلاك الطاقة والأثر البيئي.

خاتمة

لقد تطورت طرق ضبط سطوع ضوء الشوارع من غير موجودة إلى طرق متنوعة بشكل ملحوظ. يوفر التحكم التناظري 0-10 فولت البساطة والموثوقية للتطبيقات الأساسية. يوفر نظام PWM تعتيمًا سلسًا وخاليًا من الوميض-على مستوى برنامج التشغيل. توفر DALI الدقة الرقمية والمعالجة الفردية للتركيبات المعقدة. توفر الأنظمة المستندة إلى المؤقت-توفيرًا في الطاقة يمكن التنبؤ به ويعتمد على الجدول الزمني-. تعمل الأساليب المعتمدة على أجهزة الاستشعار-باستخدام الرادار أو الخلايا الكهروضوئية على تمكين الاستجابة لظروف الوقت الفعلي-. تسمح شبكات الاتصالات اللاسلكية وخطوط الطاقة{13}} بالإدارة والمراقبة والتنسيق عن بعد عبر مدن بأكملها. ويضمن تعتيم التنظيم الحالي تشغيلًا فعالاً وصديقًا لمصابيح LED- مما يعمل على إطالة عمر التركيب. ولكل طريقة مكانها، وغالبًا ما يجمع الحل الأمثل بين تقنيات متعددة لتحقيق التوازن المطلوب بين كفاءة الطاقة والسلامة والموثوقية والمرونة التشغيلية. سواء تم تطبيقها على التركيبات المرتبطة بالشبكة{18}} أو مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية بقدرة 80 وات في مجتمع نامٍ، فإن طرق التعتيم هذه تمثل بشكل جماعي الأساس التكنولوجي للإضاءة الخارجية الحديثة والذكية.

 

 

لمزيد من الاستفسارات، يرجى زيارة موقعنا على الانترنتwww.nszlamp.com

البريد الإلكتروني لsales@nszlamp.com

اتصل:+86 199 0658 5812 / +86 190 4568 8355 / +86(0574) 65358138

ما هو التطبيق:+86 199 0658 5812 / +86 190 4568 8355