العوامل التي يجب مراعاتها في تصميم الإضاءة الداخلية
الإضاءة الداخلية العامة في الماضي والحاضر
نعرف الإضاءة الكهربائية في الأيام الأولى عندما كانت غرف المدارس والمكاتب ومساحات العمل الأخرى مضاءة بواسطة كرات زجاجية عاكسة أو شفافة. كانت هذه الكرات معلقة من السقف وتضمنت مصباحاً المتوهجاً بطريقة تسمح لهذه الوحدات بتوفير الألومنات بشكل مباشر وغير مباشر إلى مستوى العمل. كان ذلك يحدث من خلال انعكاسات من سطوح الغرفة. كما تم استخدام الكرات الزجاجية المغلقة على نطاق واسع لتوفير إشراق عالي. وبالتالي، أنتج هذا نظام الإضاءة لمعاناً كبيراً في عيون العمال.
في الثلاثينيات من القرن الماضي ظهرت الإضاءة المتوهجة غير المباشرة تماماً والتي كانت مع وحدات إضاءة بأشكال دائرية أو حلقات مركزة. حتى أنها كانت مع مصباح نصف فضي مثبت رأسياً في ثقب في مركز الوحدة. في هذا النظام، تم إعادة توجيه الألومنات من المصباح إلى السقف. وبالتالي أصبح السقف المصدر الرئيسي للضوء.
كان صحيحًا أن هذه الوحدات غير المباشرة أنتجت إضاءة عالية الجودة وخالية من اللمعان. لكن هذا نظام الإضاءة كان غير فعال بشكل جوهري. في هذا نظام الإضاءة غير المباشرة لم تصل أي ألومنات مباشرة إلى مستوى العمل. مرة أخرى، كان يحتاج العديد من المصابيح في مساحة معينة لتوفير إضاءة كافية لمستوى العمل. وبالتالي تم إنتاج الكثير من الحرارة (الأشعة تحت الحمراء) التي غالباً ما تسببت في عدم الراحة الحرارية في المساحة.في أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي ظهور المصابيح الفلورية أدى إلى تغيير في الإضاءة الداخلية. كانت هذه المصابيح ذات إشراق أقل بكثير من المصابيح المتوهجة. لذلك لم يعد من الضروري إرسال جميع الألومنات من المصباح إلى السقف لإعادة توجيهها نحو الأسفل. مرة أخرى، مع الترتيب المناسب مع الواقيات والعدسات، يمكن إرسال معظم الألومنات مباشرة نحو الأسفل. بالطبع، كان للمصباح الفلوري كفاءة أعلى خمس مرات من كفاءة المصباح المتوهج. لذا يمكن توفير 70 قدم شمعة من الإضاءة الفلورية بشكل أكثر كفاءة من 30 قدم شمعة من الإضاءة المتوهجة.
ظهور مصابيح الهاليد المعدني والصوديوم ذات الضغط العالي أدى إلى عدة تغييرات إضافية في الإضاءة الداخلية في ستينيات القرن الماضي. وقد هدأت هذه المصابيح أزمة الطاقة في أوائل السبعينيات. هذه المصابيح مركزة وإشراقها عالٍ مثل المصابيح المتوهجة. وكانت كفاءتها سبعة أضعاف أو أكثر. وبالتالي أصبحت الإضاءة غير المباشرة تماماً في المساحات الداخلية اقتصادياً ممكنة مرة أخرى لتصميمها بهذه المصابيح. نتيجة لذلك، كان من الممكن تقليص استهلاك الطاقة إلى حد ما. في هذا نظام الإضاءة غير المباشرة مع هذه المصابيح تم خفض مستويات الإضاءة. رغم أن هذا النظام يوفر إضاءة موحدة بشكل معقول على كامل منطقة مستوى العمل، إلا أنه كان يحتاج إلى إضاءة إضافية في مواقع المهام.
لذا نلاحظ أن الإضاءة المتوهجة لا تُوصى بها للإضاءة العامة للمساحات الداخلية حيث تستمر الإضاءة الفلورية في السيطرة على نظام الإضاءة المتوهجة. مرة أخرى، في الإضاءة الداخلية، خاصة المصباح الفلوري 4 قدم شمعة، 40 واط بدء سريع هو الأكثر شيوعاً. مصابيح الهاليد المعدني تظهر بشكل متزايد كل عام في الإضاءة غير المباشرة، سواء كانت الوحدات معلقة من السقف أو مضمنة في أثاث المكاتب. الأكثر شعبية لهذا الاستخدام هي مصباح الهاليد المعدني الفوسفوري المغلف بقوة 400 واط. مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي في وحدات الإضاءة المصممة بعناية تكتسب بعض القبول في الإضاءة الداخلية ولكن يتم توصيتها عموماً فقط لغرف ذات سقف عالٍ وعدم أهمية كبيرة للون الإضاءة، مثل الصالات الرياضية.
المصابيح للإضاءة الداخلية
يختار مصممو الإضاءة الداخلية عادة المصابيح من بين أنواع المصابيح التالية:
الصوديوم ذو الضغط العالي
لكل نوع من الأنواع أعلاه مجموعة خاصة من نقاط القوة والضعف. العوامل التي يجب على المصمم النظر فيها عند اختيار مصباح هي:
اعتبار كفاءة الإضاءة. كفاءة الإضاءة هي نسبة الإخراج اللامعي من المصباح إلى الطاقة الكهربائية (بالواط) الداخلة إلى المصباح. يجب أن توفر المصباح الإضاءة المطلوبة بشكل اقتصادي.
يجب على المصممين النظر في عمر المصباح. يجب عليهم التفكير في الصعوبات المحتملة لتغيير المصابيح المحترقة وما إذا كان استبدال المصابيح بشكل جماعي هو الخيار الأفضل اقتصادياً أم لا.
يعتبر صيانة الألومنات للمصباح عاملاً مهماً. قد ينشأ سؤال حول أهمية الحفاظ على مستوى معين من الإضاءة في جميع الأوقات.
مرة أخرى، اعتبار آخر مهم هو اللون، وهو عامل المظهر. رغم أن جميع المصابيح المدرجة تنتج ضوءاً "أبيض"، إلا أن درجات حرارتها اللونية ومعدلات إعادة إنتاج الألوان تختلف. يجب على المصممين النظر في أهمية ألوان مهمة الرؤية وأشيائها المحيطة لإعادة إنتاجها بأمانة.
الأجهزة المساعدة اللازمة مع المصابيح تشكل سؤالاً كبيراً. كما رأينا، تتطلب جميع مصادر الإضاءة المتصلة بالغازات محولات، بينما لا تحتاج المصابيح المتوهجة إلى ذلك. يمكن أن يؤثر نوع المحول المستخدم على إخراج المصباح وعمره وكفاءة النظام وراحة المستخدم.
يجب على المصممين التفكير في ما إذا كان هناك عوامل أخرى متنوعة، أي ما إذا كانت هناك عوامل أخرى موجودة في البيئة المحددة أو لا، هل درجة الحرارة مشكلة أو لا، وهل يجب أن تكون المنطقة خالية من آثار الوميض الستروبي أو لا، هل تسبب التداخل الكهرومغناطيسي اضطراباً للأنشطة الجارية في المساحة، هل يوجد غازات قد تسبب التآكل أو جواً قابل للانفجار وما إلى ذلك.
اعتبار كفاءة الإضاءة اللامعية
يوضح الجدول أعلاه مقارنة أول ثلاثة عوامل لأنواع المصابيح الشائعة الأربعة. دعنا نناقش كفاءة المصباح أولاً. بالنسبة للمصابيح المتوهجة، تتراوح الكفاءة من 12 لومين/وات للمصباح القياسي 40 واط إلى 22 لومين/وات للمصباح القياسي 500 واط. بالنسبة للمصابيح المتوهجة مع تصميم ثابت، تزداد كفاءة المصباح مع زيادة قوة المصباح. يحدث ذلك بشكل كبير لأن الأقطاب الأسمك للمصابيح ذات القوة الأعلى يمكن تشغيلها بدرجات حرارة أعلى لنفس العمر. المصابيح ذات المرآة المنحنية المطلية بالألمنيوم (PAR) والمصابيح الانعكاسية (R) لها كفاءة عامة أقل من المصابيح القياسية بنفس القوة. هذا بسبب أن المصابيح PAR و R مصممة للعمل لمدة أطول.
توفر المصابيح الفلورية كفاءة أعلى بكثير من المصابيح المتوهجة رغم وجود خسائر في المحول. على سبيل المثال، يصدر المصباح الفلوري القياسي 40 واط 3150 لومين في البداية ويستهلك محوله 12 واط. لذا فإن الكفاءة هي 3150/40 = 79 لومين/وات في البداية بما في ذلك خسائر المحول يكون إجمالي الاستهلاك 52 واط وبالتالي 3150/52 = 61 لومين/وات بشكل عام. يتم استخدام هذا التقييم العام لكفاءة الإضاءة في السوق. في تصميم الإضاءة، يتم استخدام المصابيح الفلورية في أزواج مع محول واحد لتحسين الكفاءة الكلية. على سبيل المثال، يستهلك كل من المصابحين الفلوريين 40 واط ومحولهما المشترك يستهلك 12 واط، مما يعطي كفاءة أولية 68 لومين/وات بشكل عام. في حالة المصابيح الفلورية المُسخّنة، تكون كفاءة المصابيح منخفضة جداً. في هذا العصر الحديث، تم تصميم محولات المصابيح الفلورية بحيث تعتبر مصابيح توفير الطاقة ذات أعلى كفاءة إضاءة لامعية.
للمصابيح الهاليد المعدنية كفاءة أعلى من مصابيح الزئبق. وهذا بسبب إضافة الأملاح الهاليدية إلى المصابيح الهاليد المعدنية. على سبيل المثال، يصدر مصباح الهاليد المعدني 400 واط 34000 لومين في البداية ويستهلك محوله 460 واط. مما يعطي كفاءة أولية كلية 745 لومين/وات. لذا فإن الأحجام الأصغر تعطي كفاءات أقل.
وفي حالة مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي، توفر كفاءة عالية. لكن مصابيح الصوديوم ذات الضغط المنخفض التي تتمتع بكفاءة أعلى ليست مناسبة للإضاءة الداخلية بسبب خصائص إعادة إنتاج الألوان السيئة. على سبيل المثال، يصدر مصباح الصوديوم 400 واط 50000 لومين في البداية ويستهلك محوله 75 واط. لذا يستهلك الجهاز كله 475 واط. وتكفاءته الإضاءية الأولية 105 لومين/وات. من حيث التركيب، يصدر مصباح الصوديوم 100 واط 9500 لومين، ويستهلك 135 واط، ولديه كفاءة أولية 70 لومين/وات.
اعتبار عمر المصابيح
يظهر العمود الثاني من الجدول أعلاه عمر المصابيح بالساعات. نفترض دائماً أن تشغيل المصابيح يتم عند الجهد المقنن ودرجة الحرارة العادية. يعتمد عمر المصابيح على نوع المصابيح. عمر المصابيح المتوهجة القياسية هو 750 أو 1000 ساعة. أما المصابيح PAR و R فمصنفة بـ 2000 ساعة. بالنسبة للمصابيح الفلورية، يتراوح عمرها بناءً على 3 ساعات تشغيل لكل بداية، بينما تمتلك المصابيح الفلورية المُسخّنة أعماراً في النهاية الدنيا من النطاق، وهي 7500 أو 9000 ساعة. أما مصباح البداية الفوري فيدوم 12000 ساعة. ويستمر عمر مصباح البداية السريع لمدة 18000 أو 20000 ساعة.
يعتمد عمر مصابيح الهاليد المعدنية على عدد ساعات التشغيل لكل بداية. وتعتبر أعمارها للبدء لمدة 10 ساعات. على سبيل المثال، يعتبر مصباح الهاليد المعدني 400 واط لديه أطول عمر وهو 20000 ساعة. أما المصباح 1500 واط فيعتبر له أقصر عمر وهو 3000 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، جميع مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي لديها عمر 24000 ساعة عند استخدامها مع المحولات المصممة خصيصاً. يتم استخدام مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي بدلاً من مصابيح الزئبق بسبب قلة القوة واستمرار العمر الأطول. مصابيح الزئبق لديها عمر 12000 ساعة.
اعتبار نسبة التدهور اللامعي
يظهر الجدول نسبة التدهور اللامعي للمصابيح.
في حالة المصابيح المتوهجة القياسية، ينخفض الإخراج اللامعي بنسبة 10 إلى 22% خلال عمر المصباح.
في حالة المصابيح الفلورية، يسمى قيمة اللومين بعد 100 ساعة بالإضاءة الأولية ويتم حساب التدهور اللامعي من تلك النقطة فصاعداً ويتم حسابه بناءً على 3 ساعات لكل بداية.
معامل اللومين المتوسط هو النسبة المئوية من اللومينات الأولية المتوقع الحصول عليها عند 40% من العمر المقنن. معامل تدهور اللومين للمصباح هو النسبة المئوية من اللومينات الأولية المتوقع الحصول عليها عند 70% من العمر المقنن.
على سبيل المثال، يوفر مصباح الفلوريسنت القياسي 40 واط 3150 لومين أولي بعد 100 ساعة و2650 لومين عند 70% من العمر المقنن (14000 ساعة). وبالتالي، فإن معامل تدهور اللومين الخاص به هو 0.84 أو 16% من التدهور في الإخراج اللامعي.
للمصابيح ذات الإضاءة عالية الكثافة تصنيفاتها اللومينية الأولية بعد 100 ساعة. يتم تقديم تدهور اللومين لهذه المصابيح بمصطلح اللومين المتوسط، والذي هو الإخراج اللامعي المتوقع عند حوالي 70% من العمر المقنن. تظهر المصابيح الهاليد المعدنية تدهوراً لامعياً أكبر من مصابيح الصوديوم ذات الضغط العالي.
اعتبار لون مصابيح الإضاءة الل
