1. المقدمة

تصميم الإضاءة الخارجية تخصصٌ معقد يتجاوز الإضاءة المكانية البسيطة؛ فهو يؤثر تأثيرًا بالغًا على السلامة العامة، والراحة البصرية، واستهلاك الطاقة، والبيئة الطبيعية. يُعدّ التحكم الدقيق في الإضاءة وتوزيعها أمرًا أساسيًا لتحقيق هذه الأهداف المتعددة الجوانب. تهدف هذه المقالة إلى تقديم تحليل شامل لمفاهيم توزيع الإضاءة الرئيسية - وخاصةً تركيبات الإضاءة المقطوعة (بما في ذلك الإضاءة المقطوعة بالكامل، والإضاءة المقطوعة، والإضاءة شبه المقطوعة)، والإضاءة غير المقطوعة، وتوزيعات الإضاءة الشبيهة بالأجنحة الخفاش - مع مقارنتها بدقة بالمعايير المعمول بها لإضاءة الشوارع في أمريكا الشمالية (والتي حددتها بشكل أساسي جمعية هندسة الإضاءة في أمريكا الشمالية (IESNA)). من خلال تحليل التعريفات الفنية والخصائص والتطبيقات النموذجية لكل نوع، ستوضح هذه المقالة الفروقات والتآزرات بينها، مقدمةً رؤى قيّمة للمتخصصين في تخطيط المدن، والهندسة المدنية، وتصميم الإضاءة لتطوير حلول إضاءة خارجية مستدامة ومتوافقة وعالية الجودة.

2. فهم تصنيف القطع للتركيبات

يُحدد تصنيف وحدات الإضاءة الحد الأقصى لانبعاث الضوء فوق المستوى الأفقي، مما يلعب دورًا حاسمًا في إدارة التلوث الضوئي والوهج الضوئي وتجاوز الضوء. تُوفر هذه التصنيفات، التي حددتها جمعية هندسة الإضاءة (IES) تاريخيًا، إطارًا للتحكم في انبعاثات الضوء الصاعدة.

2.1. تركيبات القطع الكاملة

يتم تحديد توزيع الضوء لتركيبات القطع الكاملة من خلال معيارين صارمين: أولاً، شدة الضوء (الشمعات) عند النقطة السفلية (أسفل مباشرة) عند 90 درجة أو أعلى تكون صفرًا، مما يشير إلى أن التركيبة لا تصدر أي ضوء مباشرة إلى الأعلى 1ثانيًا، لا تتجاوز قيمة الشمعة عند زاوية رأسية تبلغ 80 درجة أو أكثر لكل 1000 لومن من المصباح العاري 100 (أي 10%) 1تنطبق هذه الحدود على جميع الزوايا الجانبية المحيطة بالتركيبات.

تم تصميم تركيبات القطع الكاملة لتوجيه كل الضوء إلى الأسفل، وبالتالي تقليل توهج السماء (إضاءة السماء ليلاً) وتعدي الضوء (انسكاب الضوء غير المرغوب فيه على العقارات المجاورة) بشكل فعال 5هذه الخاصية تجعلها أساسيةً للامتثال للوائح السماء المظلمة والحفاظ على البيئات الليلية. بالإضافة إلى ذلك، من خلال التحكم الدقيق في زاوية الإضاءة العالية، فإنها تقلل بشكل كبير من الوهج المباشر، مما يعزز راحة الرؤية والسلامة للسائقين والمشاة. 6. كما أن كفاءتها في توجيه الضوء بدقة فقط إلى الأماكن التي تحتاج إلى إضاءة تساعد أيضًا في الحفاظ على الطاقة 6وبالتالي، فإن العديد من اللوائح المحلية والمعايير البيئية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية تلزم أو توصي بشدة باستخدام تركيبات القطع الكاملة 5.

2.2. تركيبات القطع

يتم تحديد توزيع الضوء لتركيبات القطع من خلال حدود شمعة محددة: لا تتجاوز قيمة الشمعة عند زاوية رأسية تبلغ 90 درجة 25 (2.5%) 2. في النقطة السفلية، لا تتجاوز قيمة الشمعة بزاوية رأسية مقدارها 80 درجة 100 (10%) 2تنطبق هذه الحدود على جميع الزوايا الجانبية. مع أن كمية صغيرة من الضوء المسموح بها تتجاوز 90 درجة، إلا أن تركيبات الإضاءة المقطوعة تُسيطر بشكل كبير على الضوء الصاعد مقارنةً بالتركيبات شبه المقطوعة أو غير المقطوعة، مما يُساعد على تقليل التلوث الضوئي.

2.3. تركيبات نصف القطع

تتمتع تركيبات القطع شبه المقطوعة بقيود أكثر مرونة على الضوء العلوي: لا تتجاوز قيمة الشمعة عند زاوية رأسية تبلغ 90 درجة 50 (5%) 2عند 80 درجة، لا تتجاوز قيمة الشمعة 200 (20%) 2تنطبق هذه الحدود على جميع الزوايا الجانبية. مقارنةً بتركيبات الإضاءة ذات القطع الكامل أو القطع الكامل، تُصدر تركيبات الإضاءة ذات القطع الجزئي مزيدًا من الضوء عند الزوايا العالية، مما يزيد من احتمالية الوهج وتوهج السماء. لا يُنصح باستخدامها عمومًا في المناطق الحساسة بيئيًا أو في المواقف التي تتطلب تحكمًا صارمًا في التلوث الضوئي.

2.4. تركيبات غير قابلة للقطع

تتميز تركيبات الإضاءة غير القابلة للقطع بعدم وجود قيود على شدة الضوء (الشمعات) فوق منطقة الشمعة القصوى 2تُصدر هذه التركيبات الضوء في جميع الاتجاهات، بما في ذلك كميات كبيرة منه مباشرةً إلى الأعلى والأفقي. يؤدي هذا النقص في التحكم إلى تلوث ضوئي شديد (توهج السماء)، وتسرب ضوء كثيف إلى العقارات المجاورة، وغالبًا ما يُنتج وهجًا مزعجًا. 9بسبب المخاوف البيئية المتزايدة والجهود التنظيمية للسيطرة على التلوث الضوئي، أصبح استخدامها مقيدًا أو محظورًا بشكل متزايد في العديد من الولايات القضائية 6.

يمثل التطور من تركيبات الإضاءة غير المقطوعة إلى تركيبات الإضاءة المقطوعة بالكامل تقدمًا مدروسًا في هندسة الإضاءة والإطار التنظيمي، بهدف التخفيف من الآثار السلبية للإضاءة الخارجية. ويؤكد هذا التوجه على الأهمية المتزايدة للمسؤولية البيئية وتحسين جودة الصورة في تصميم الإضاءة الحديثة. فالإضاءة غير المقيدة (وهي سمة مميزة لتركيبات الإضاءة غير المقطوعة) تؤدي إلى مشاكل مثل الوهج، وتسرب الضوء إلى العقارات المجاورة، وانتشار التلوث الضوئي على نطاق واسع. 9على العكس من ذلك، صُممت تصنيفات القطع الأكثر صرامة، مثل القطع الكامل، لمعالجة هذه المشكلات، بهدف "تقليل التلوث الضوئي"، و"تقليل توهج السماء"، و"تقليل الوهج"، و"تحسين الراحة البصرية"، و"زيادة كفاءة الطاقة". 5يُمثل هذا التطور في التصنيف استجابةً مباشرة من قطاع الإضاءة والهيئات التنظيمية (مثل الرابطة الدولية للسماء المظلمة وIES RP-33) للاعتراف بتلوث الضوء والوهج كقضايا مهمة، مما دفع إلى وضع معايير أكثر صرامة لتعزيز ممارسات إضاءة أكثر مسؤولية واستدامة. ويشير ذلك إلى أن تصميم الإضاءة قد تحول من مجرد توفير الإضاءة إلى توفير إضاءة "عالية الجودة" تراعي آثارها البيئية والبشرية الأوسع.

ومن الجدير بالذكر أن نظام تصنيف القطع التقليدي يتم استبداله بنظام تصنيف BUG (الإضاءة الخلفية - الإضاءة العلوية - الوهج) 3يُمثل هذا التحول نقلة نوعية نحو نهج أكثر تفصيلاً وشمولاً وقابلية للتنفيذ لتقييم أداء الإضاءة، مع الأخذ في الاعتبار أن الإضاءة العلوية ليست سوى أحد مكونات تلوث الضوء والتعدي عليه. يركز نظام القطع التقليدي بشكل أساسي على انبعاث الضوء بزوايا تزيد عن 80 درجة و90 درجة (الإضاءة العلوية). ومع ذلك، يُقسّم تصنيف BUG توزيع الضوء الكروي إلى ثلاث مناطق مختلفة: "أعلى"، "أمامي"، و"خلفي"، مُحددًا كمية الضوء في كل منطقة. 3هذا يعني أنه لا يقيّم فقط الإضاءة العلوية، بل يقيّم أيضًا انسكاب الضوء إلى الخلف (الإضاءة الخلفية، مما يؤدي إلى التعدي) والوهج (انبعاث الضوء بزوايا عالية للأمام وقد يسبب عدم الراحة). يوضح هذا التحول أن التحكم في الإضاءة العلوية، على الرغم من أهميته، غير كافٍ لتحقيق إضاءة خارجية شاملة ومسؤولة حقًا. يمكن أن تؤدي الإضاءة الخلفية إلى تعدي كبير على الضوء على العقارات المجاورة، ويؤثر الوهج بشكل مباشر على الراحة البصرية والسلامة. يوفر تصنيف BUG إطارًا أكثر شمولاً ودقة للمصممين والمنظمين لمعالجة جميع الأشكال الرئيسية لتلوث الضوء والاضطرابات. يسمح هذا باختيار وتصميم تركيبات أكثر دقة، مما يؤدي إلى جودة إضاءة إجمالية أفضل، وتعزيز السلامة، وتحسين الإدارة البيئية من خلال الانتقال من نظام النجاح/الرسوب البسيط إلى تقييم متدرج متعدد الأبعاد.

الجدول 1: مقارنة خصائص تصنيف تركيبات القطع

3. توزيع باتوينغ

يُمثل توزيع الخفاش استراتيجية تصميم بصري فريدة تهدف إلى تحسين جودة الضوء وتجانسه داخل المنطقة المُضاءة. بخلاف تصنيفات القطع التي تتحكم في الإضاءة العلوية أو تصنيفات IESNA التي تُحدد الشكل العام للضوء على الأسطح، يُركز توزيع الخفاش على تجانس الإضاءة.

3.1. التعريف والملف الشخصي الفريد

يتميز توزيع الخفاش بقدرته على إنتاج ضوء موحد بشكل استثنائي على نطاق واسع من زاوية الشعاع 12. يشتق اسمه "جناح الخفاش" من شكل ملف شدة الضوء الفريد الذي يشبه أجنحة الخفاش عند رسمه على رسم بياني قطبي، حيث يُظهر قمتين من الشدة على جانبي النقطة السفلية. 12.

يُحقق هذا التوزيع الفريد عادةً من خلال دمج موزعات مصممة خصيصًا أو عناصر بصرية متطورة داخل التركيبات. تعمل هذه المكونات البصرية على تقسيم الضوء المنبعث من مصادر LED إلى سلسلة من أشعة صغيرة متباعدة بالتساوي. تُحوّل عملية الانتشار المُصممة هندسيًا توزيع "النقاط الساخنة" الأكثر شيوعًا (حيث يكون الضوء في أوج سطوعه في المنتصف ويتلاشى بسرعة نحو الحواف) إلى ناتج ضوء أكثر اتساقًا. 12بالإضافة إلى ذلك، تستخدم بعض تصميمات أجنحة الخفاش أفلامًا بصرية لتحقيق "شدة ضوء بزاوية منحنية مزدوجة" لتلبية احتياجات الإضاءة المحددة 13.

3.2. المزايا والتطبيقات

يتمتع توزيع الخفاش بالعديد من المزايا الهامة مقارنة بأنماط الإضاءة التقليدية:

• إخراج ضوء أكثر اتساقًا: فهو يضمن الاتساق في مستويات الإضاءة عبر نطاق زاوية الشعاع بالكامل، مما يقلل من التغييرات في السطوع ويقلل من حدوث البقع الداكنة 12.

• تقليل النقاط الساخنة: من خلال القضاء على المناطق المركزة من الضوء، يعمل توزيع الخفاش على تخفيف الانزعاج البصري ويخلق بيئة إضاءة أكثر جمالية 12.

• راحة بصرية محسنة وبيئة خالية من الوهج: يعمل التوزيع المتساوي للضوء على تقليل التباينات القوية والوهج المباشر بشكل كبير، مما يوفر للمستخدمين تجربة بصرية أكثر راحة وبيئة عمل مريحة. 12.

• زيادة الإنتاجية والمزاج: تشير الدراسات إلى أن بيئات الإضاءة المريحة والخالية من الوهج والموحدة يمكن أن تؤثر بشكل إيجابي على إنتاجية المستخدم ورفاهيته العامة في مختلف البيئات مثل المكاتب ومساحات البيع بالتجزئة والفصول الدراسية والمكتبات 12.

يعد توزيع Batwing خيارًا ممتازًا لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب ظروفًا موحدة وخالية من الوهج:

• المساحات التجارية والصناعية: تستفيد المكاتب وبيئات البيع بالتجزئة والفصول الدراسية والمكتبات من الإضاءة الخالية من الظلال والنقاط الساخنة، مما يعزز التركيز ويقلل من إجهاد العين 12.

• الإضاءة السكنية: تساعد على خلق جو أكثر راحة ودفئًا في المنازل.

• الإضاءة غير المباشرة: تُعدّ هذه التقنية فعّالة بشكل خاص عند استخدامها مع تركيبات الإضاءة غير المباشرة المُعلّقة، حيث يُوجّه الضوء إلى السقف لإضاءة المساحة بشكل غير مباشر. يُشكّل هذا نمطًا واسعًا ومتّسقًا من الضوء المنعكس، مما يُعزّز التجانس ويُقلّل من الوهج المباشر. 12.

توزيع الخفاش هو ميزة تصميم بصري يمكن دمجها في التركيبات بدلاً من أن تكون نظام تصنيف مستقل مثل أنواع القطع أو IESNA. فهو يعالج جودة الضوء وتوحيده داخل المنطقة المضيئة، ويعمل كوظيفة مكملة لأنظمة التصنيف الأوسع. هذا التمييز بالغ الأهمية: الخفاش ليس بديلاً عن تصنيفات IESNA أو القطع، بل هو حل هندسي بصري متطور يمكن دمجه في التركيبات التي تلبي متطلبات القطع وIESNA المحددة. على سبيل المثال، قد يستخدم تركيب القطع الكامل المصمم لموقف السيارات (مثل IESNA النوع الخامس) عناصر بصرية خفاش لضمان نمط ضوء دائري ساطع بالتساوي في جميع أنحاء المنطقة دون نقاط ساخنة غير مريحة. وهذا يسلط الضوء على أن تصميم الإضاءة الفعال يتضمن اعتبارات متداخلة متعددة: التحكم في الضوء المتسرب (القطع)، وتشكيل المنطقة المضيئة (IESNA)، وتحسين جودة الضوء داخل تلك المنطقة (الخفاش).

يعكس تطوير واعتماد توزيع الإضاءة الخفاشية فلسفة تصميمية تجاوزت مجرد الإضاءة الكمية (مثل تحقيق مستوى إضاءة معين)، مع إعطاء الأولوية للجوانب النوعية للإضاءة، مثل الراحة البصرية وتجربة المستخدم الشاملة. يُمثل هذا تطورًا في تصميم الإضاءة، حيث يتم دمج العوامل البشرية بشكل متزايد في المواصفات الفنية. ركز تصميم الإضاءة التقليدي بشكل أساسي على تحقيق الحد الأدنى من مستويات الإضاءة. ومع ذلك، تُعتبر "النقاط الساخنة" و"الوهج" من المشكلات التي تؤدي إلى "عدم الراحة والتعب" و"الإجهاد البصري" وخلق بيئات "غير جذابة". تُعالج مزايا الإضاءة الخفاشية (التجانس، وتقليل الوهج، وزيادة الإنتاجية) هذه العيوب النوعية بشكل مباشر. 12يشير هذا إلى تحول في أولويات تصميم الإضاءة. فبينما لا يزال تحقيق مستويات الإضاءة الكمية أمرًا بالغ الأهمية، هناك وعي متزايد بأن جودة توزيع الإضاءة - أي مدى توزيعها بشكل متساوٍ ومريح - لا تقل أهمية عن رفاهية الإنسان، وأداء المهام، والرضا العام عن إضاءة المساحات. ويمثل هذا نهجًا أكثر شمولًا وتركيزًا على الإنسان في تصميم الإضاءة.

4. معايير إنارة الشوارع في أمريكا الشمالية: تصنيفات IESNA

طورت جمعية هندسة الإضاءة في أمريكا الشمالية (IESNA) نظام تصنيف أساسيًا يحدد كيفية توزيع الضوء على الأسطح الأفقية، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم الطرق ومواقف السيارات وغيرها من المساحات الخارجية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. يوفر هذا النظام لغة موحدة لوصف أداء التركيبات.

4.1. نظرة عامة على نظام تصنيف IESNA

يعتمد نظام تصنيف IESNA في المقام الأول على شكل ومدى منطقة الإضاءة التي ينتجها التركيب 8. إنه يوفر إرشادات أساسية لتصميم وتركيب أنظمة الإضاءة الخارجية المختلفة، بما في ذلك الطرق والأرصفة ومواقف السيارات 8يُحدد التصنيف توزيع الضوء بقياس أماكن سقوط معظم الضوء على شبكة موحدة، مع التركيز على النقاط ذات أعلى شدة إضاءة (50% شمعة). يأخذ النظام في الاعتبار توزيع الضوء الجانبي (عبر الطريق) والرأسي (على طول اتجاه الطريق). 8.

المعيار الشامل لإضاءة الطرق ومواقف السيارات في أمريكا الشمالية هو ANSI/IES RP-8 (الممارسات الموصى بها لإضاءة الطرق ومواقف السيارات). يجمع هذا المستند العديد من المعايير المستقلة السابقة الصادرة عن IES، ويقدم إرشادات مفصلة حول التصميم والصيانة وكفاءة الطاقة والتأثير البيئي والسلامة لمختلف تطبيقات الطرق والمشاة. 11.

4.2. أنواع توزيع الضوء الجانبي (النوع الأول، الثاني، الثالث، الرابع، الخامس، الخامس)

تعرف هذه التصنيفات كيفية توزيع الضوء جانبيًا على طول الطريق أو منطقة الإضاءة، وتتميز بالنقطة التي يصل عندها التركيب إلى 50% من شدة ضوئه 8.

• النوع الأول:

• الخصائص: يوفر نمط إضاءة بيضاويًا ضيقًا متماثلًا أو غير متماثل، بزاوية شعاع رئيسي تبلغ عادةً حوالي 15 درجة. يقع مسار شمعة 50% بين ارتفاع تركيب (MH) على جانب المنزل وارتفاع تركيب آخر على جانب الشارع. 8.

• التطبيقات: الأكثر ملاءمة للمناطق الضيقة والممتدة مثل الأرصفة والممرات الضيقة وإضاءة الحدود والطرق ذات المسار الواحد 8.

  

• النوع الثاني:

• الخصائص: يتميز بنمط ضيق غير متماثل، وعرض جانبي مفضل يبلغ ٢٥ درجة. يتراوح مسار شمعة ٥٠١TP3T بين ارتفاع تركيب واحد على جانب الشارع و١٫٧٥ ضعف ارتفاع التركيب. 8. هذا النوع مناسب عادة للتركيبات الموجودة على الجانب القريب أو بالقرب من الطرق الضيقة نسبيًا حيث لا يتجاوز العرض 1.75 مرة ارتفاع التركيب التصميمي 9.

• التطبيقات: مناسبة للطرق ذات المسار الواحد أو المسارين، والممرات الرئيسية، والطرق السريعة، والأرصفة العريضة، والشوارع الجانبية الصغيرة، ومسارات الركض، وممرات الدراجات 8.

  

• النوع الثالث:

• الخصائص: يوفر نمطًا واسعًا غير متماثل، ويفضل أن يكون عرضه الجانبي 40 درجة، مصممًا لتوزيع الضوء للخارج وعلى الجانبين. يتراوح مسار شمعة 50% بين 1.75 و2.75 ضعف ارتفاع التركيب. 8يتم تركيب هذا النوع عادةً على جانب المنطقة المراد إضاءتها، حيث يجب أن يكون عرض المنطقة المضاءة عادةً أقل من 2.75 مرة من ارتفاع العمود 16.

• التطبيقات: تُستخدم غالبًا في الممرات الرئيسية والطرق السريعة ومواقف السيارات والمناطق المفتوحة الكبيرة التي تتطلب تغطية أوسع 8.

  

• النوع الرابع:

• الخصائص: يتميز بنمط رمي أمامي غير متماثل، ويفضل أن يكون عرضه الجانبي 60 درجة، مما يوفر إضاءة قوية وموحدة على مدى يتراوح بين 90 و270 درجة. يتراوح مسار شمعة 50% بين 2.75 و3.75 ضعف ارتفاع التركيب. 8. يصدر نمط ضوء بيضاوي الشكل، ويوجه أكثر للأمام بعرض أضيق من النوع الثالث، مما يجعله فعالاً للغاية في التحكم في انسكاب الضوء 8. مصمم للتركيب على جوانب الطرق العريضة، حيث لا يتجاوز العرض 3.7 أضعاف ارتفاع التركيب 9.

• التطبيقات: مناسبة بشكل أفضل للتطبيقات الطرفية التي تتطلب التركيب على الجدران أو الأعمدة، مثل مواقف السيارات والساحات والمباني الخارجية، حيث يتعين توجيه الضوء في المقام الأول إلى الأمام ويكون التحكم الصارم في الانسكاب للخلف ضروريًا 8. ينبعث منه الضوء في نمط نصف دائري 21.

  

• النوع الخامس:

• الخصائص: ينتج نمط ضوء دائري متماثل تمامًا مع شدة متساوية في جميع الزوايا الجانبية 4. مسار شمعة 50% متماثل بشكل دائري حول التركيب 8.

• التطبيقات: مناسبة بشكل خاص لإضاءة المناطق المفتوحة الكبيرة من نقطة تثبيت مركزية، مثل مواقف السيارات، والتقاطعات، والحدائق، ومناطق العمل أو المهام العامة حيث يتعين توزيع الضوء بالتساوي في جميع الاتجاهات 4.

  

• النوع VS:

• الخصائص: مشابه للنوع الخامس ولكنه ينتج نمط ضوء مربع متماثل مع كثافات متسقة في جميع الزوايا الجانبية 4.

• التطبيقات: مناسبة للمساحات الكبيرة التي تتطلب إضاءة مربعة موحدة، مثل مواقف السيارات والساحات العامة 9.

  

الجدول 2: أنواع توزيع الضوء الجانبي (IV/VS) وفقًا لـ IESNA

4.3. أنواع توزيع الضوء الرأسي (قصير جدًا، قصير، متوسط، طويل، طويل جدًا)

تحدد هذه التصنيفات كيفية توزيع الضوء عموديًا على طول الطريق استنادًا إلى موضع نقطة الشمعة القصوى 8. وهي ضرورية لتحديد المسافة المناسبة بين الأعمدة وضمان الإضاءة الموحدة على طول الطرق.

• قصير جدًا (VS): تقع نقطة الشمعة القصوى بين 0 إلى 1.0 مرة ارتفاع التركيب على طول الطريق 8. المسافة الموصى بها بين الأعمدة هي تقريبًا ضعف ارتفاع التركيب 14.

• قصير (S): تقع نقطة الشمعة القصوى بين 1.0 إلى 2.25 مرة من ارتفاع التركيب على طول الطريق 8. التركيبات ذات التصنيف "S" مناسبة بشكل عام للمواقف التي تكون فيها المسافة بين الأعمدة أقل من 2.25 مرة ارتفاع التركيب 8.

• متوسط (M): تقع نقطة الشمعة القصوى بين 2.25 إلى 3.75 مرة ارتفاع التركيب 8هذا النوع مناسب للمواقف التي تكون فيها المسافة بين الأعمدة بين 2.25 إلى 3.75 ضعف ارتفاع التركيب 8.

• طويل (L): تقع نقطة الشمعة القصوى بين 3.75 إلى 6.0 أضعاف ارتفاع التركيب 8. التركيبات ذات التصنيف "L" مناسبة للمسافة الأكبر بين الأعمدة، وتحديدًا من 3.75 إلى 6.0 أضعاف ارتفاع التركيب 8.

• طويل جدًا (VL): أقصى نقطة شمعة تقع على مسافة تزيد عن 6.0 أضعاف ارتفاع التركيب 8.

الجدول 3: أنواع توزيع الضوء الرأسي وفقًا لـ IESNA (VS، S، M، L، VL)

على الرغم من أن تصنيفات IESNA أساسية، إلا أنها تُعدّ بمثابة إرشادات أكثر منها قواعد جامدة. يتطلب تطبيقها الفعال مراعاة العديد من المتغيرات الخاصة بالموقع، مما يُبرز الدور الحاسم لأدوات تصميم الإضاءة المتقدمة ورأي الخبراء في تحقيق الإضاءة المثلى. تُشير العديد من المصادر صراحةً إلى أن أنواع IESNA هي "إرشادات" أو "قواعد غير ثابتة"، وتتأثر بعوامل مثل "ارتفاع تركيب التركيبات، وزاوية الميل، وطول الذراع، والمسافة بين التركيبات والرصيف"، بالإضافة إلى "تصميم التركيبات وظروف الطريق". 8وتشير المستندات أيضًا إلى أهمية "البيانات الضوئية" و"النمذجة" في تحسين توزيع الضوء 15يمكن أن يتغير توزيع الضوء النظري المُحدد بأنواع IESNA بشكل كبير بسبب معايير التركيب الخاصة. على سبيل المثال، قد يؤدي ارتفاع التركيب أو زاوية الميل غير الصحيحة إلى عدم اتساق كافٍ، أو وهج زائد، أو توزيع ضوء غير فعال، حتى في حال اختيار نوع IESNA "الصحيح". يتطلب هذا التعقيد تحليلًا ونمذجة ضوئية مُفصلين، مما يُشير إلى أن تصميم الإضاءة الفعّال عملية تكرارية ومعقدة. فهو لا يقتصر على اختيار نوع تركيب من كتالوج. يجب على المصممين دمج المعرفة النظرية (معايير IESNA) مع ظروف الموقع العملية، والتحقق من صحة اختياراتهم باستخدام أدوات نمذجة متقدمة. وهذا يُؤكد على أهمية خبراء الإضاءة في التعامل مع هذه التعقيدات لتقديم حلول إضاءة مُحسّنة وعالية الأداء.

يوفر نظام IESNA إطارًا متينًا لتحسين تغطية الإضاءة وتباعد الأعمدة من خلال تصنيفه الشامل لتوزيع الإضاءة الجانبي والرأسي. يُسهم هذا التصنيف المزدوج بشكل مباشر في تحسين كفاءة الطاقة والسلامة في مشاريع إنارة الطرق. يُصنف IESNA الإضاءة بناءً على التوزيع "الجانبي" (عند عبور الطريق، وفقًا لعرض الطريق وتغطيته) و"الرأسي" (على طول اتجاه الطريق، وفقًا لتباعد الأعمدة). 8تتوافق الأنواع الجانبية (IV/VS) مع عرض الطريق (على سبيل المثال، النوع الأول للمسارات الفردية، والنوع الثاني للمسارات المزدوجة، والنوع الثالث للطرق السريعة، والنوع الخامس لإضاءة المساحات الكبيرة). أما الأنواع الرأسية (S، M، L) فتتوافق مباشرةً مع "التباعد الموصى به بين الأعمدة" و"ارتفاع الأعمدة". 8من خلال التحديد الدقيق لكيفية انتشار الضوء أفقيًا ورأسيًا على طول الطريق، يُمكّن IESNA المصممين من اختيار تركيبات تُقلل من تداخل الضوء (مما يُهدر الطاقة) وتُزيل البقع الداكنة (التي تؤثر على السلامة والراحة البصرية). على سبيل المثال، يُمكن لاختيار توزيع عمودي "طويل" أن يُتيح مسافات أكبر بين الأعمدة، مما يُقلل بشكل كبير من عدد الأعمدة والتركيبات المطلوبة لكل جزء. وهذا يؤثر بشكل مباشر على تكاليف التركيب الأولية واستهلاك الطاقة على المدى الطويل. 8على العكس من ذلك، قد يؤدي سوء تقدير التوزيعات الرأسية إلى إضاءة زائدة أو تغطية غير كافية بين الأعمدة. يتيح دمج التصنيفات الجانبية والرأسية تصميم إضاءة مُحسّن للغاية، يتميز بالفعالية الوظيفية وكفاءة استخدام الموارد. يُعد هذا التحسين بالغ الأهمية لتحقيق الأهداف المحددة في معايير مثل ANSI/IES RP-8-22، والتي تشمل "تقليل استهلاك الطاقة"، و"تحسين جودة رؤية السائق"، و"توفير إضاءة عالية الجودة وزيادة تباين رؤية المخاطر". 18وهو يمثل نهجًا علميًا منهجيًا يهدف إلى تحقيق التوازن بين احتياجات الإضاءة والجدوى الاقتصادية والسلامة والتأثير البيئي.

5. التحليل المقارن واعتبارات التصميم

يعكس تصميم الإضاءة الخارجية الفعّال في أمريكا الشمالية التفاعل المعقد بين أنظمة التصنيف المختلفة والخصائص البصرية. يُعدّ فهم كيفية تفاعل تركيبات الإضاءة المقطوعة وغير المقطوعة وتوزيعات الإضاءة الخفاشية وتصنيفات IESNA أمرًا بالغ الأهمية لتطوير حلول إضاءة مثالية ومتوافقة ومستدامة.

5.1. التفاعل بين تصنيفات القطع وأنواع IESNA

تتحكم تصنيفات القطع (القطع الكامل، القطع، القطع شبه الكامل، عدم القطع) بشكل أساسي في كمية الضوء المنبعثة فوق المستوى الأفقي، وتعمل كآليات رئيسية للتحكم في تلوث الضوء والوهج 1. على النقيض من ذلك، تصف أنواع IESNA (IV/VS) شكل وتوزيع الضوء على الأرض، مما يحدد فعالية الإضاءة في مناطق مثل الطرق أو مواقف السيارات 8.

في إنارة الشوارع المعاصرة في أمريكا الشمالية، يُركّز بشكل كبير على استخدام وحدات الإنارة المقطوعة بالكامل. ويعود هذا التفضيل إلى مبادرات صارمة للحد من تداخل الضوء والتوهج، وأهداف حماية البيئة. 5صُممت هذه التركيبات ذات القطع الكامل لاحقًا بتوزيعات جانبية ورأسية محددة وفقًا لمعايير IESNA (على سبيل المثال، تركيبات التوزيع المتوسط ذات القطع الكامل من النوع الثالث). يضمن "القطع" المسؤولية البيئية بمنع الضوء من الانسكاب لأعلى، بينما يضمن "نوع IESNA" توجيه الضوء وتوزيعه بشكل وظيفي إلى المنطقة المستهدفة (مثل طريق سريع متعدد المسارات أو موقف سيارات كبير). يعمل هذان النظامان بتآزر: يُحدد القطع "أماكن تواجد الضوء"، بينما يُحدد IESNA "أماكن تواجد الضوء وكيفية توزيعه".

5.2. دمج توزيع باتوينغ مع تصنيفات IESNA

توزيع جناح الخفاش بحد ذاته ليس تصنيفًا من تصنيفات IESNA ولا تصنيفًا نهائيًا. بل هو ميزة تصميم بصري متخصصة تهدف إلى تحسين "جودة" و"تجانس" الضوء داخل المنطقة المضيئة. 12. الهدف الأساسي منه هو التخلص من النقاط الساخنة وتوفير بيئة إضاءة مريحة وخالية من الوهج.

يمكن دمج عناصر بصرية خفاشية بسلاسة في تركيبات ذات توزيعات IESNA المتنوعة، وخاصةً تلك المصممة لتغطية مساحات واسعة. على سبيل المثال، يمكن تجهيز التركيبات التي تُنشئ نمطًا دائريًا متماثلًا (من النوع الخامس من IESNA) بعناصر بصرية خفاشية. 9يخلق هذا المزيج نمطًا دائريًا للضوء ليس متماثلًا فحسب، بل إنه أيضًا موحد بشكل استثنائي دون وجود نقاط ساخنة مزعجة، مما يجعله مناسبًا للغاية للمناطق التي تتطلب إضاءة متسقة مثل الساحات الكبيرة أو التقاطعات المركزية أو المساحات الصناعية المفتوحة 9. وبالمثل، قد يوجد أيضًا في توزيعات النوع الثالث 23يوضح هذا كيف يمكن لـ Batwing أن يعمل بمثابة تعزيز نوعي ضمن الإطار الكمي لـ IESNA.

٥.٣. اعتبارات شاملة لمشاريع إنارة الشوارع في أمريكا الشمالية

يُعد اختيار تركيبات الإضاءة لمشاريع إنارة الشوارع في أمريكا الشمالية مشكلة تحسين متعددة الأبعاد، تتطلب نهجًا شاملًا يوازن بين الامتثال للوائح (القطع/الخطأ)، والمتطلبات الوظيفية (معيار IESNA الأفقي/الرأسي)، وجودة الإضاءة (التحكم في الإضاءة الجانبية والوهج)، لتحقيق أقصى درجات السلامة والكفاءة والإدارة البيئية. ونادرًا ما يكون هذا خيارًا فرديًا معزولًا.

• كفاءة الطاقة: يُسهم الاختيار الاستراتيجي للتركيبات ذات تصنيفات القطع المناسبة (وخاصةً القطع الكامل) وأنواع IESNA المُحسّنة بشكل مباشر في توفير الطاقة. من خلال توجيه الضوء بدقة إلى المناطق المطلوبة وتقليل الهدر (الإضاءة العلوية، والإضاءة الخلفية، والإضاءة المتسربة)، يُمكن تقليل استهلاك الطاقة الإجمالي. 6. إن الاستخدام الواسع النطاق لتقنية LED يعزز هذه الكفاءات بشكل أكبر نظرًا لمرونتها المتأصلة في التصميم وناتج اللومن/الواط الأعلى 9.

• الراحة والسلامة البصرية: يُعدّ تقليل الوهج وضمان اتساق الإضاءة أمرًا بالغ الأهمية لضمان الراحة والسلامة البصرية. يمكن لتركيبات القطع المناسبة أن تُقلل من الوهج المُزعج للسائقين والمشاة، بينما تضمن أنواع IESNA المناسبة (والتي يُحتمل تعزيزها بعناصر بصرية مُصممة خصيصًا للخفاش) مستويات إضاءة موحدة، مما يُقلل الظلال ويُحسّن رؤية المخاطر. 8. ويرتبط هذا ارتباطًا مباشرًا بانخفاض معدلات حوادث المركبات الليلية وزيادة سلامة المشاة 18.

• مبادرات السماء المظلمة والتأثير البيئي: الالتزام بمبادئ القطع الكاملة بالإضافة إلى الإرشادات الصادرة عن منظمات مثل DarkSky International 7 وممارسات IES الموصى بها (مثل ممارسات الإضاءة البيئية الخارجية الموصى بها RP-33) 5 يُعدّ ضروريًا لتخفيف وهج السماء، وحماية المناظر الطبيعية الليلية، والحفاظ على النظم البيئية الليلية. ويعكس هذا وعيًا بيئيًا متزايدًا في تصميم الإضاءة.

• الامتثال التنظيمي: غالبًا ما تفرض اللوائح المحلية والرموز البلدية وقوانين الولايات في جميع أنحاء أمريكا الشمالية تصنيفات قطع محددة (على سبيل المثال، القطع الكامل)، وتوصي بشكل عام أو تتطلب من تطبيقات الإضاءة الخارجية المختلفة الالتزام بأنواع IESNA 5إن الامتثال ليس مجرد متطلب قانوني، بل هو أيضًا التزام بالتنمية الحضرية المسؤولة.

• الفوائد الاقتصادية: بالإضافة إلى المزايا البيئية والسلامة، فإن تصميم الإضاءة المُحسّن وفقًا لمعايير IESNA ومتطلبات القطع يُحقق فوائد اقتصادية كبيرة. يشمل ذلك خفض تكاليف التركيب الأولية (على سبيل المثال، من خلال تحسين تباعد الأعمدة باستخدام أنواع IESNA الرأسية). 8) بالإضافة إلى تقليل تكاليف التشغيل على المدى الطويل من خلال توفير الطاقة 18علاوة على ذلك، يمكن للمناطق ذات الإضاءة الجيدة أن تعزز من تصورات الجمهور وربما تجذب المزيد من حركة المشاة إلى المناطق التجارية، مما يعزز النشاط الاقتصادي. 18.

في التطبيقات العملية، يجب أن تلبي التركيبات متطلبات متعددة: على سبيل المثال، يجب أن تكون "مقطوعة بالكامل" للامتثال للوائح السماء المظلمة وتقليل تلوث الضوء 6؛ يجب أن يمتلكوا النوع الجانبي المناسب من IESNA (على سبيل المثال، النوع الثاني أو النوع الثالث) لإضاءة الطرق ذات العرض المحدد بشكل فعال 8؛ يجب أن يكون لديهم النوع الرأسي المناسب من IESNA (على سبيل المثال، متوسط أو طويل) لتحقيق تباعد مثالي للأعمدة على طول الطريق، مما يضمن التوحيد والفعالية من حيث التكلفة 8؛ وقد يحتاجون إلى دمج عناصر بصرية على شكل خفاش لضمان توزيع ضوء السطح بالتساوي دون وهج، مما يعزز الراحة البصرية للمستخدمين 12علاوة على ذلك، يجب أن تتوافق جميع التصاميم مع القوانين البلدية المحلية 5يشير هذا المتطلب متعدد الجوانب إلى أن مصممي الإضاءة لا يمكنهم ببساطة عزل نوع واحد من معايير IESNA. عليهم مراعاة تصنيف القطع للتركيبات، وعناصرها البصرية الداخلية (مثل جناح الخفاش)، وكيفية عمل هذه الخصائص معًا لتحقيق الأهداف الوظيفية والبيئية والتنظيمية والجمالية المختلفة للمشروع. يتطلب تعقيد إيجاد تركيبات تلبي جميع هذه المعايير في آن واحد استخدام أدوات تحليل ضوئي ونمذجة مفصلة. 15ويسلط هذا الضوء على الدور الحاسم الذي تلعبه استشارة الخبراء وعمليات التصميم الشاملة في الإضاءة الخارجية الحديثة.

6. الخاتمة

يُعد تصميم الإضاءة الخارجية، وخاصةً في أمريكا الشمالية، مجالًا معقدًا ودقيقًا، ويرتكز على فهم عميق لمفاهيم توزيع الإضاءة المختلفة. توضح هذه المقالة الفروق الأساسية بين تركيبات الإضاءة المقطوعة (الإضاءة المقطوعة بالكامل، والإضاءة المقطوعة، والإضاءة المقطوعة جزئيًا)، والإضاءة غير المقطوعة، وتوزيع الإضاءة المتخصص، موفرةً مقارنة شاملة مع نظام تصنيف IESNA المعتمد لإضاءة الطرق.

تُعدّ تصنيفات القطع (cutoff classifications) في المقام الأول آلياتٍ مهمة للتحكم في تلوث الضوء والتوهج، حيث تُمثّل تركيبات القطع الكامل أكثر المعايير صرامةً وصديقةً للبيئة بتوجيهها جميع الضوء نحو الأسفل. في المقابل، تُزيد تركيبات القطع غير المقطوعة بشكل كبير من تجاوز الضوء وتوهج السماء بسبب غياب هذه الضوابط، مما يُؤدي إلى تقييد استخدامها بشكل متزايد. يختلف توزيع باتوينغ (Batwing distribution) عن هذه التصنيفات الأوسع نطاقًا، إذ يُعدّ حلاً هندسيًا بصريًا يُركّز على تحقيق تجانس استثنائي وراحة بصرية داخل منطقة الإضاءة، وعادةً ما يُضاف إلى أنواع IESNA لتطبيقات مُحددة تتطلب إضاءةً خالية من النقاط الساخنة.

في نهاية المطاف، يُعدّ تصميم أفضل إضاءة شوارع في أمريكا الشمالية مهمةً معقدةً وشاملةً. فهو يتطلب دمج أنماط التوزيع الدقيقة والمُخصصة لكل منطقة، والتي حددتها جمعية مهندسي الإضاءة الأمريكية (IESNA)، مع متطلبات القطع الصارمة، وعند الاقتضاء، حلولاً بصرية متطورة مثل توزيع الإضاءة بتقنية "باتوينج". لا يضمن هذا النهج المتكامل الإضاءة الوظيفية فحسب، بل يُحسّن أيضًا كفاءة الطاقة، ويُعزز السلامة العامة والراحة البصرية، ويُحافظ على مبادرات حماية السماء المظلمة الحيوية. يُعدّ اختيار التركيبات وتصميمها باحترافية، وفقًا لهذه المعايير والاعتبارات المتكاملة، أمرًا بالغ الأهمية لخلق بيئات إضاءة خارجية مستدامة ومتوافقة وعالية الجودة للمجتمعات.

هذا شرط ل تصميم مصباح الطريق.

الآن، بناءً على الشروط المذكورة أعلاه، نحتاج إلى تحديد توزيع الضوء للمصابيح والتحقق منه.

أولاً، دعونا نقوم بتحليل حالة الطريق.

بالنسبة للطريق رقم 1، بعرض طريق يبلغ 7 أمتار، يجب أن يكون هذا الطريق مكونًا من حارتين مع ترتيبات مصابيح أحادية الجانب، ومسافة بين الأعمدة تبلغ 40 مترًا، وارتفاع الأعمدة 7.5 مترًا.

بالنسبة للطريق رقم 2، بعرض طريق يبلغ 14 مترًا، يجب أن يكون هذا طريقًا ثنائي الاتجاه بأربعة حارات مع ترتيبات إضاءة ثنائية، ومسافة بين الأعمدة 40 مترًا، وارتفاع الأعمدة 9 أمتار.

وبناءً على ظروف الطريق هذه، ننتقل إلى اختيار توزيع الإضاءة، مع الرجوع إلى تصنيف IESNA لمصابيح الشوارع.

↑ تصنيف مصابيح الشوارع IESNA، دليل الإضاءة لأمريكا الشمالية، الطبعة العاشرة

للطرق ذات المسار الواحد أو المسارين، نختار عادةً مصابيح الشوارع من النوع الثاني. يُناسب النوع الأول الممرات والأرصفة، بينما يُناسب النوع الثالث الطرق السريعة الرئيسية.

يمكننا الرجوع إلى القواعد التالية بناءً على عرض الطريق.

وفقًا للجدول أعلاه، يجب اختيار توزيع النوع الثاني (L). مع مراعاة المسافة بين المصباح والطريق، وهي ٠٫٧٥ متر، والمحددة في ظروف الطريق، سنُعدّل تباعد الأقطاب قليلًا ونختار توزيع النوع الثاني (M) أو (S).

لنبدأ باختبار الطريق 1 عن طريق ضبط ظروف الطريق في DIALux evo (نتجنب DIALux4.13 لأنه لا يدعم معيار EN13201:2015 اللازم لاختيار المعيار الجديد).

هنا، نحتاج إلى تحديد نوع السطح CIE C2 والتحقق من خيار حساب أسطح الطرق المبللة، واختيار W1.

يتوافق سطح CIE C2 مع الأسفلت، وهو مشابه لانعكاسية R3 التقليدي. للمزيد من التفاصيل حول الرموز، يُرجى الاطلاع أدناه:

بعد تحديد ظروف الطريق، يمكننا تحديد توزيع الضوء لإجراء حسابات التحقق.

سنقوم باختيار توزيع النوع الثاني S للتحقق.

قم بضبط شروط ترتيب المصباح وتكوين التدفق الضوئي للمصباح إلى 5500 لومن المطلوبة.

نتائج التحقق

لم تكن النتائج مُرضية؛ إذ كان تجانس سطوع الطريق أقل من الحدّ المطلوب وهو 0.5cd/m². ومع ذلك، تجاوز كلٌّ من Uo وUow، بالإضافة إلى Ul، القيم المعيارية بشكل ملحوظ.

يمكننا الاستنتاج أن التوزيع قد يكون غير كافٍ بعض الشيء، ولكن أين يكمن النقص تحديدًا؟ نحتاج إلى تحليل شبكة حساب السطوع.

بتحليل شبكة الحسابات أعلاه، وجدنا الحد الأدنى للقيمة، وهو أقل بين عمودي المصباح. هذا يشير إلى ضرورة تعزيز توزيع الضوء عند كلا الطرفين، لذا سنختار توزيع النوع الثاني M مباشرةً لحساباتنا.

نتائج التحقق

وكانت النتائج كلها مرضية، مما يشير إلى أن توزيع الضوء هذا يمكن أن يلبي متطلبات العميل في ظل التدفق الضوئي المحدد البالغ 5500 لومن.

الآن دعونا نلقي نظرة على الطريق 2 ونحدد ظروف الطريق: طريق بأربعة حارات، ثنائي الاتجاه، معيار M4، سطح مبلل محسوب.

حالة الطريق للطريق 2 هي في الأساس نفس حالة الطريق 1، باستثناء أنه طريق ثنائي الاتجاه بأربعة حارات مع ترتيبات مصابيح ثنائية، تمت ترقيته بمستوى واحد.

سنختار مرة أخرى توزيع النوع الثاني M للترتيب.

نتائج التحقق

وقد استوفى كلا الجانبين الشروط، مما يشير إلى أن هذا التوزيع يمكنه تلبية متطلبات العميل في ظل التدفق الضوئي المحدد البالغ 6500 لومن.

ومن خلال هذا التحليل، من الواضح أن هناك أنماطًا يجب اتباعها عند اختيار توزيع الضوء لـ إنارة الشوارعسواء كان الأمر يتعلق باختيار المنتجات الموجودة أو تطوير توزيعات جديدة، فمن الممكن التصميم وفقًا لهذه القواعد ومن ثم تحديد العيوب من خلال نتائج الحسابات، وإجراء التعديلات المستهدفة وفقًا لذلك.