ما الذي يمكننا فعله للحد من تلوث الإضاءة بتصميم إنارة الشوارع؟

ما الذي يمكننا فعله للحد من تلوث الإضاءة بتصميم إنارة الشوارع؟

مقدمة
يقع اللوم في الغالب على البشر وابتكاراتهم في التدهور البيئي الذي يحدث على الأرض. على الرغم من حقيقة أن مجموعة متنوعة من التقنيات ، مثل المركبات والبلاستيك والإضاءة ، جعلت الحياة أكثر ملاءمة للناس. ولكن الآن تظهر مجموعة متنوعة من القضايا ، مثل السبب الرئيسي لتغير المناخ هو انبعاثات السيارات والاكتظاظ السكاني للبلاستيك على كوكبنا (التربة والمحيط). على الرغم من أن الإضاءة تعمل على تحسين الحياة في الليل (تساعدنا أضواء الشوارع في العثور على طريقنا إلى المنزل ، والإضاءة الصناعية تحافظ على سلامتنا ، والإضاءة السكنية تحافظ على منازلنا دافئة ومشرقة) ، إلا أن لها أيضًا تأثير ضار على البيئة. تتأثر صحة الإنسان وسلوك الحيوان والبيئة كلها بالتلوث الضوئي ، وهو الاستخدام المفرط أو غير المناسب للضوء الاصطناعي الخارجي.

يعد وهج السماء أحد المساهمين الرئيسيين في قضية التلوث الضوئي. توهج السماء ، الذي يحدث بشكل أساسي في المناطق الحضرية ، هو سطوع سماء الليل نتيجة الإضاءة من المركبات وأضواء الشوارع وأماكن العمل والصناعات والإعلانات الخارجية ومواقف السيارات والمباني. تم التقاط الصورة أدناه بواسطة قمر صناعي تابع لوكالة ناسا في عام 2016. (عبر خريطة العالم التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر لسطوع سماء الليل). يصور الأطلس كيف وأين يضيء عالمنا ليلاً ويمكن الوصول إليه عبر الإنترنت على الرابطموقع ناسا (https://earthobservatory.nasa.gov/features/NightLights).

ما هو التلوث الضوئي بالضبط؟

عندما يتم إدخال الضوء الاصطناعي إلى البيئة نتيجة لنشاط الإنسان والحيوان ، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر ، يتم إنشاء تلوث ضوئي. نظرًا لأنه قد يعرض للخطر صحة الناس ونوعية الحياة والحفاظ على البيئة ، يتم تصنيف الإضاءة الاصطناعية المفرطة على أنها تلوث. ينتج التلوث الضوئي عن نفايات الضوء الاصطناعي أو الإفراط في استخدامه ، والذي يشمل ما يلي:

1. نتيجة الاضاءة الزائدة على الهدف

2. لأن الضوء يتشتت أو يهرب مباشرة إلى السماء أو الأفق.

3. لأن إضاءة الهدف تحدث دون داع.

لقد تم تغيير الظلام الطبيعي لليل من قبل جميع العوامل المذكورة أعلاه ، والتي لها تأثير ضار على الصحة والكائنات الحية.

آثار تلوث الإضاءة

• التأثيرات على البشر: يمكن أن تتعطل الدورات اليومية الطبيعية للإنسان والحيوان بشدة بسبب الضوء الاصطناعي. يمكن التخلص من إيقاعات الساعة البيولوجية بالضوء في الليل. ساعة داخلية 24- تنظم العمليات الفسيولوجية وتتحكم في النشاط اليومي في جميع الكائنات الحية تقريبًا. من هذه العمليات إنتاج هرمون الميلاتونين ، الذي يتم إنتاجه في الظلام ويتم تثبيطه في وجود الضوء. تؤدي زيادة الضوء في الليل إلى تقليل تخليق الميلاتونين ، والذي يمكن أن يسبب مشاكل صحية مختلفة بما في ذلك الحرمان من النوم والإرهاق والصداع والتوتر والقلق. على الرغم من وجود دراسات حول المخاطر المحتملة للتعرض للضوء الليلي ، فقد أظهرت الأبحاث الحديثة أيضًا وجود صلة بين مخاطر الإصابة بالسرطان وانخفاض مستويات الميلاتونين. لوحظ انخفاض مستويات الميلاتونين البشري استجابة للضوء الأزرق. الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ، والتي تشتهر بالإضاءة المنزلية والصناعية والحضرية بسبب كفاءتها في استخدام الطاقة وعمرها الطويل ، بالإضافة إلى الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر الأخرى جميعها تولد الضوء الأزرق.

• التأثيرات على الحيوانات: وجدت الأبحاث أن الضوء قد يصيب الحيوانات بالدوار والارتباك. لا يزال سلوك الحيوان ، بما في ذلك أنماط الهجرة ، وأنماط النوم أثناء اليقظة ، وتطوير الموائل ، يتأثر بالتلوث الضوئي. يمكن أن يؤدي التلوث الضوئي إلى فقدان وموت السلاحف والطيور التي كانت ستهاجر تحت إشراف القمر. يتسبب التلوث الضوئي في جذب عدد كبير من الحشرات إلى الضوء الصناعي وموتها ، فضلاً عن التأثير على الطيور والمخلوقات الأخرى التي تتغذى في الغالب على هذه الحشرات.

إرشادات لإضاءة الشوارع الفعالة

يجب أن تخدم الإضاءة غرضًا واضحًا ، أي
يجب أن نحدد ما إذا كانت الإضاءة ضرورية بالفعل قبل إضافة تركيبات جديدة أو استبدال تركيبات قديمة. يمكننا اتخاذ قرار بشأن الطلب إذا كانت هناك بدائل. على سبيل المثال ، قد نقوم بتقليل تركيب بعض أنظمة الإضاءة الخارجية من خلال تطبيق طلاء عاكس على اللافتات والخطوات.

يجب توجيه الأضواء ومناطق محددة بوضوح.
دون الإخلال بالنباتات والمنازل على جانبي الطريق ، يجب أن تضيء إضاءة الطريق قاع الطريق. يجب أن يضيء الملعب بأضواء الملعب دون إزعاج البيوت المحيطة. نقترح أنه عند تصميم المصابيح والفوانيس ، يجب أن نحصر انبعاث الضوء إلى النصف العلوي من الكرة الأرضية ويجب أن يصل الشعاع إلى الأرض قدر الإمكان. للقيام بذلك ، يجب أن نتأكد من أن توزيع الضوء الجانبي مصمم بناءً على عرض الطريق وارتفاع تركيبات إضاءة الشارع.

يجب أن تكون الأضواء متواضعة المستوى وليست أكثر سطوعًا من اللازم.
بالنسبة للأماكن المختلفة ، تحتوي قوانين الإضاءة على معايير إضاءة خاصة. على سبيل المثال ، معايير الإضاءة لأماكن العمل الداخلية (EN 12464) والملاعب (EN 12193) والشوارع (EN 13201) وغيرها. يجب أن نستخدم أقل مستوى إضاءة متاح من أجل تلبية متطلبات الإضاءة. أيضًا ، يجب علينا تقييم الأسطح المضيئة نظرًا لأن بعضها يمكن أن يعكس الكثير من الضوء مرة أخرى في سماء الليل.

يجب تنظيم الأضواء ولها وقت محدد.
لضمان تشغيل الأضواء عند الحاجة ، وكتم صوتها عند عدم الحاجة إلى إضاءة كافية ، وإيقاف تشغيلها عند عدم الحاجة إليها ، يجب أن تحدد الإضاءة الخارجية فترات إضاءة باستخدام تقنيات مثل أجهزة التحكم في الإضاءة أو أجهزة ضبط الوقت أو أجهزة الكشف عن الحركة. وينطبق الشيء نفسه على الإضاءة الداخلية. اعتمادًا على الوقت من اليوم والاستخدام ، قد نقوم بتقليل شدة الإضاءة أو إطفاء الأنوار بالكامل باستخدام المخفتات وأجهزة استشعار الحركة وأدوات التحكم الذكية.

يجب استخدام ضوء أزرق أقل ، أو إضاءة مع CCT أكثر دفئًا.
مدى طيف الضوء المرئي يمتد من 390 إلى 780 نانومتر. وفقًا للدراسات ، يشكل الضوء الأزرق مخاطر على كل من البشر والحيوانات عندما ينبعث بأطوال موجية تتراوح بين 380 و 499 نانومتر. يجب تقليل انبعاث الجزء الأزرق من الطيف المرئي ، ويجب تقليل الكميات إلى الحد الأدنى. يُعتقد أن الضوء الأزرق يشكل جزءًا أصغر من الطيف الطيفي لدرجات حرارة اللون المنخفضة. بدأت اللوائح أيضًا في وضع قيود على كمية محتوى الضوء الأزرق (خرج الضوء أقل من 500 نانومتر) ، داعيةً إلى أن يكون أقل بنسبة تتراوح بين 5 في المائة و 10 في المائة.

اقتراح لتحسين هندسة إنارة الشوارع لتقليل التلوث الضوئي
لقد قمنا بتضمين قائمة إرشادات الإضاءة لممارسات الإضاءة الممتازة التي يمكن أن تقلل من التأثير على الأشخاص والحيوانات باستخدام الإضاءة الخارجية كمثال. نعتقد أنه يجب مراعاة العوامل التالية من أجل تقليل تلوث الإضاءة: زاوية تركيب المصباح ، وتصميم الطيف ، وتصميم الإضاءة ، وتكوين مصدر الطاقة ، واستخدام مصابيح LED. سنستعرض كل من هذه العوامل بشكل فردي أدناه:

أ. إضاءة مباشرة بزاوية منخفضة

ابتعد عن إضاءة سماء الليل بزاوية فوق الأفق. للبدء ، اختر خيارًا زجاجيًا أو مظلة للضوء لتقليل انبعاثه لأعلى أو للخلف. يمكن أن تساعد القدرة على وضع المصابيح في وسط الطريق بسبب الإنارة العامة في توزيع الضوء بشكل جيد على التوزيع الجانبي للمصابيح. إذا كان التوزيع الجانبي رديئًا بسبب تصميم غير ملائم للطيف ، فلا يُسمح بزاوية إمالة من 0 إلى 15 درجة لمنع الضوء من الانطلاق في السماء.

ب. ضع الضوء على السطح المضاء قدر الإمكان.
يجب أن يركز شعاع الضوء الخاص بالمصباح على المنطقة المفيدة التي تحتاج إلى الإضاءة بتوزيع إضاءة مقبول ، بدلاً من تشعيع المنطقة المجاورة التي لا تعمل. الاستخدام هو مقياس قد يحدد مدى نجاح تركيز الضوء الناتج على التطبيق المقصود. يمكن أن يخبرنا عن مقدار الضوء الضائع ويساهم في التلوث الضوئي ، وكذلك مقدار الضوء المسقط في المناطق القيمة. ننصح باستخدام 75 بالمائة على الأقل للإضاءة القياسية.

ج. تجنب استخدام الكثير من الأضواء.
أولاً ، هناك معايير إضاءة ثابتة لكل نوع من أنواع الإضاءة. يجب أن تكون واضحًا بشأن مستوى الإضاءة الذي تحتاجه كمنفذ للمشروع. عند محاكاة الإضاءة ، يجب أن نستخدم أقل عدد من التركيبات والوات اللازمة لإضاءة المنطقة المطلوبة. تجنب استخدام الفوانيس ذات شدة الإضاءة العالية بشكل مفرط وتطبيق الإضاءة على الأسطح غير الضرورية. تم شرح معايير إضاءة الطرق العديدة بشكل جيد في EN12301 ، والتي تم ذكرها في الفصل السابق. لتحديد المقدار المناسب من الإضاءة لإضاءة الطريق ، يجب أن نلتزم بالمتطلبات ذات الصلة ، ويجب أن يظل مستوى الإضاءة الحقيقي في نطاق 100-120 بالمائة من الحد الأدنى للمعيار.

د. استخدام نظام التحكم في الإضاءة.
يتزامن توفر خيارات التحكم في الإضاءة مع الاعتماد الواسع النطاق لإضاءة الحالة الصلبة في حياتنا اليومية. وهذا يمكنهم من تعتيم المصابيح دون التأثير على الأداء لاستيعاب متطلبات الإضاءة المتنوعة لساعات العمل. باستخدام المستشعرات أو ملفات التعتيم المبرمجة مسبقًا أو الإشارات اللاسلكية ، قد يقوم نظام إدارة الإضاءة بتعديل الإضاءة العامة (للمشاة والسيارات) وفقًا لكثافة استخدام الشوارع والساحات والممرات والمناطق السكنية وطرق المركبات . فيما يلي بعض أكثرها شيوعًا الموجودة في مصابيح الشوارع:

• تعتيم على مؤقت: تتيح لك هذه الميزة تغيير خرج المصباح في الليل. فقط يجب برمجة ملف تعريف التعتيم في مشغل LED لهذه الميزة ؛ سيقوم مشغل LED تلقائيًا بعد ذلك بتنفيذ التعتيم وفقًا لملف تعريف التعتيم. يمكننا القيام بذلك لجعل السماء أغمق بعد منتصف الليل.

• ناتج التجويف الثابت: تُستخدم وظيفة CLO لحساب الانخفاض التدريجي في التدفق الضوئي طوال الاستخدام حيث سيتلاشى تجويف مصدر الضوء في النهاية. قد نقوم بتعديل ملف تعريف تعتيم المصباح باستخدام منحنى TM21 (محرك مدمج). من أجل تعويض التدفق الضوئي المتناقص للمصباح أثناء تشغيله ، يقوم مزود الطاقة بضبط تيار الخرج تدريجياً لرفع القوة الكهربائية للمصباح. نتيجة لذلك ، أثناء التفكير في تدهور اللومن ، لا نحتاج إلى استخدام المصابيح ذات القوة الكهربائية الأكبر.

• مستشعر الحركة: مستشعر الحركة عبارة عن مستشعر إشغال يتم تشغيله عندما يكتشف الحركة ويظل قيد التشغيل لفترة زمنية محددة مسبقًا. يشير هذا إلى أنه نظرًا لتنشيط مستشعر الحركة ، فإن الأشخاص الموجودين تحت أضواء الشوارع أو بالقرب منها فقط سيختبرون الإضاءة الكاملة. لجعل ضوء الشارع أكثر صداقة للبيئة ، فإنه سيخفض الإضاءة أو حتى يطفئ المصباح بينما لا يوجد شيء في نطاقه.

ه. تقليل كمية الضوء البارد المستخدم.
غالبًا ما يوفر الضوء البارد في الإضاءة الخارجية للمشاهدين تجربة بصرية واضحة ومركزة. من ناحية أخرى ، فإن الضوء الدافئ يجعل الأفراد يشعرون بمزيد من الراحة ويقلل من الرؤية. يعد الاختيار بين الضوء البارد والدافئ تحت الإضاءة العامة أمرًا شائعًا ، ولكن من خلال مراعاة مقدار الضوء الأزرق الموجود في كل درجة حرارة لونية ، نعتقد أنك ستتمكن من اتخاذ قرار مستنير بسرعة أكبر. تتراوح درجة حرارة اللون للضوء الدافئ بين 2700 و 4000 ، بينما تتراوح درجة حرارة الضوء البارد عادةً بين 5000 و 6500. في الحالة الأخيرة ، تكون نسبة الضوء الأزرق أقل بكثير. في الوقت الحاضر ، تتمتع الإضاءة الكهرمانية بدرجة حرارة لون بين 1800 و 2000 كلفن وتحتوي على 10 بالمائة أو أقل من الضوء الأزرق (بناءً على نموذج رقائق LED ودرجة حرارة اللون المرتبطة). كمية الضوء الأزرق التي تنبعث منها الأضواء تحكمها بالفعل قوانين في العديد من الدول. على سبيل المثال ، تشترط تشيلي أن تكون كمية الإشعاع الضوئي التي تقل عن 500 نانومتر أقل من 10 في المائة ، بينما تفرض جمهورية التشيك كمية أقل.

ملخص

هناك حاجة ملحة لمعالجة التلوث الضوئي ، لكن بعض المناطق (مثل إفريقيا) تتطلب أيضًا تحديثًا عاجلاً لبنيتها التحتية. في هذه المرحلة ، يلعب اختيار ضوء الشارع وتركيبه والتحكم فيه دورًا مهمًا. أثناء إعادة بناء مصابيح الشوارع في المناطق المتقدمة ، يجب أن نتجنب استخدام الإضاءة المفرطة أو غير المناسبة ، وإذا سمحت الظروف بذلك ، يمكننا تجهيزها بأنظمة تحكم متطورة. يجب أن تكون زاوية التثبيت واختيار الطيف لإضاءة الشوارع من الاعتبارات الأساسية في المناطق الأقل نموًا. حاول أن تقدم للعملاء خيار مؤقت ، وهو حل تعتيم أكثر تقليدية ومفيدة ، بحيث يمكن تعتيم الإضاءة في النصف الثاني من الليل لتقليل تلوث الإضاءة ومنع الناس من العودة إلى الممارسة القديمة للإفراط في الإضاءة في المناطق المتقدمة. يمكن أن يساعد هذا أيضًا في توفير الطاقة (خفض الإنفاق الحكومي). من خلال قراءة هذا المقال ، نأمل أن يكون لدى الجميع معرفة أفضل بالتلوث الضوئي ومخاطره. نأمل أيضًا أن يساعد ذلك مصممي إنارة الشوارع والمنتجين والمشترين والمستخدمين على اتخاذ قرارات سيكون لها أقل الآثار السلبية على البيئة. عندما يتعلق الأمر بالنمو الاقتصادي دون التأثير سلبًا على البيئة كثيرًا.

فيما يلي أضواء الشوارع الشمسية منبينوي، إذا كنت مشتركًا فيه ، يمكنك النقر فوق موقع الويب للحصول على مزيد من المعلومات.