การกระจายแสงของโคมไฟ LED หมายถึงการกระจาย ทิศทาง และความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากโคมไฟ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการส่องสว่าง ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความสบายตา การกระจายแสงที่เหมาะสมสามารถให้ความสว่างและความสม่ำเสมอที่เหมาะสม ประหยัดพลังงาน ลดแสงจ้า เพิ่มความปลอดภัย ลดมลภาวะทางแสง และสร้างสภาพแวดล้อมการส่องสว่างที่สะดวกสบาย บริษัทผู้ผลิตโคมไฟ LED ควรออกแบบการกระจายแสงที่เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจถึงข้อดีของโคมไฟ ในขณะที่วิศวกรและนักออกแบบด้านแสงควรเลือกรูปแบบการกระจายแสงที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ด้านแสงสว่างที่ดีที่สุดจากโคมไฟ LED.
เมื่อแหล่งกำเนิดแสงปล่อยแสงออกมา ทิศทางการแพร่กระจายของแสงอาจไม่ตรงกับทิศทางที่คาดไว้ ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องออกแบบโครงสร้างเฉพาะ (เช่น เลนส์และแผ่นสะท้อนแสง) เพื่อเปลี่ยนทิศทางการแพร่กระจายของแสง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับการกระจายตัวของแสงในพื้นที่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ วิธีการควบคุมทิศทางการแพร่กระจายของแสงนี้เรียกว่า เส้นโค้งการวัดแสงของโคมไฟ หรือ การกระจายแสง.
เส้นโค้งการกระจายความเข้มแสง หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อเส้นโค้งโฟโตเมตริกหรือเส้นโค้งการกระจายแสง (LDC) แสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวของความเข้มแสงจากโคมไฟในพื้นที่ เส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงได้มาจากการวัดโคมไฟโดยตรงโดยใช้โฟโตมิเตอร์ รูปแบบทั่วไปสำหรับเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสง ได้แก่ IES (อเมริกาเหนือ) และ LDT (ยุโรป) ในฐานะผู้ซื้อ เราสามารถขอไฟล์เหล่านี้ได้โดยติดต่อผู้ผลิตโคมไฟ มีสองวิธีในการแสดงเส้นโค้งโฟโตเมตริก: สำหรับไฟสปอตไลท์ โดยทั่วไปจะใช้ระบบพิกัดสี่เหลี่ยม ในขณะที่พิกัดเชิงขั้วจะใช้สำหรับไฟส่องสว่างภายในอาคารและถนน.
เส้นโค้งการกระจายแสง (พิกัดเชิงขั้ว)
ในการวัดค่าความเข้มแสงที่มุมต่างๆ บนระนาบที่ผ่านศูนย์กลางของแหล่งกำเนิดแสง จะทำการวัดค่าความเข้มแสงของอุปกรณ์ โดยเริ่มจากทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ค่าความเข้มแสงที่แต่ละมุมจะถูกทำเครื่องหมายและแสดงด้วยเวกเตอร์ การเชื่อมต่อจุดปลายของเวกเตอร์เหล่านี้จะสร้างเส้นโค้งการกระจายแสงเชิงขั้ว/เส้นโค้งโฟโตเมตริกของอุปกรณ์ ดังแสดงในด้านซ้ายของภาพต่อไปนี้.
เส้นโค้งการกระจายแสง (พิกัดเชิงเส้น)
โดยทั่วไปแล้วเส้นโค้งการกระจายแสงนี้จะใช้สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สปอตไลท์ LED และไฟฟลัดไลท์ เนื่องจากลำแสงของอุปกรณ์เหล่านี้กระจุกตัวอยู่ในมุมตันที่เล็กมาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะแสดงการกระจายความเข้มของแสงในเชิงพื้นที่โดยใช้พิกัดเชิงขั้ว ดังนั้น ผู้ผลิตบางรายจึงใช้เส้นโค้งการกระจายแสง/เส้นโค้งโฟโตเมตริกในพิกัดเชิงเส้นเพื่อแสดงการกระจายแสง แกนตั้งแสดงถึงความเข้มของแสง (I) ในขณะที่แกนนอนแสดงถึงมุมลำแสง ดังแสดงในด้านขวาของภาพต่อไปนี้.
การจำแนกประเภทการกระจายแสงสว่างตามมาตรฐาน IESNA
นับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้นในปี 1906 สมาคมวิศวกรรมแสงสว่างแห่งอเมริกาเหนือ (IESNA) มีประวัติยาวนานกว่าศตวรรษ การจำแนกประเภทการกระจายแสงที่ IESNA นำเสนอยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ระบบการจำแนกประเภทการกระจายแสงของอุปกรณ์ให้แสงสว่างนั้นกำหนดไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐาน ANSI/IESNA RP-8-1983 ประเภทของอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่กำหนดโดยสมาคมวิศวกรรมแสงสว่างแห่งอเมริกาเหนือเป็นหมวดหมู่มาตรฐานที่ใช้เพื่ออธิบายรูปแบบการกระจายแสงของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง ประเภทการกระจายแสงเหล่านี้ช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญด้านแสงสว่างและนักออกแบบเข้าใจว่าอุปกรณ์ให้แสงสว่างสร้างแสงได้อย่างไรและแสงแพร่กระจายอย่างไรภายในพื้นที่ที่กำหนด IES กำหนดประเภทการกระจายมาตรฐานหลายประเภท โดยแต่ละประเภทแสดงด้วยรหัสสองตัวอักษร ประเภทการกระจายแสงของอุปกรณ์ให้แสงสว่างของ IES ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ประเภท I, ประเภท II, ประเภท III, ประเภท IV และประเภท V ตามด้วยเลขโรมัน (IV) โดยที่ S, M, L แทนสั้น กลาง และยาว ตามลำดับ การจำแนกประเภทเฉพาะจะถูกกำหนดโดย 50% และจุดความเข้มสูงสุดของไฟล์ IES ซึ่งจะอธิบายรายละเอียดในส่วนถัดไป.
ปัจจุบัน มีรูปแบบมาตรฐานสำหรับไฟล์ข้อมูลทางแสงอยู่หลายรูปแบบ โดยรูปแบบที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ EULUMDAT, CIE102 และ IESNA LM-63 IESNA LM-63 ใช้ในอเมริกาเหนือ EULUMDAT ใช้ในยุโรป และ CIE102 ใช้ในนิวซีแลนด์ มาตรฐานปัจจุบันจากปี 2002 ได้รับการอนุมัติและรับรองโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) IESNA LM-63-2002 ได้กลายเป็นรูปแบบไฟล์ข้อมูลทางแสงเฉพาะสำหรับอเมริกาเหนือ โดยมีนามสกุลไฟล์ “*.ies”.
รูปแบบการกระจายแสงของ IESNA กำหนดการกระจายแสงของโคมไฟอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโดยพิจารณาจากรูปทรงของพื้นที่ส่องสว่าง สำหรับการกระจายแสงด้านข้าง รูปแบบนี้อธิบายถึงวิธีการที่แสงกระจายออกจากโคมไฟ และมีลักษณะเฉพาะโดยจุดที่ความเข้มของแสงถึง 50% รูปแบบการกระจายแสงนี้เกี่ยวข้องกับความสามารถของโคมไฟในการฉายแสงทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง กล่าวโดยง่าย หากคุณต้องการส่องสว่างเลนเดียว ประเภทที่ 1 อาจเหมาะสม หากคุณต้องการส่องสว่างสองเลน ประเภทที่ 2 อาจเหมาะสมกว่า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กฎที่ตายตัวและได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความสูงในการติดตั้ง มุมเอียง ความยาวแขน และระยะห่างของโคมไฟจากขอบถนน IESNA ได้กำหนดรูปแบบการกระจายแสงหลักไว้ห้าแบบ ได้แก่ ประเภทที่ 1 ประเภทที่ 2 ประเภทที่ 3 ประเภทที่ 4 และประเภทที่ 5 การจำแนกประเภทเหล่านี้มักใช้เพื่อกำหนดสเปกตรัมที่เหมาะสมสำหรับถนนที่มีความกว้างแตกต่างกัน.
ตามมาตรฐานที่เผยแพร่โดย IESNA ถนนจะถูกแบ่งออกเป็นห้าส่วนตามแนวยาว ดังแสดงในภาพด้านบน การกระจายแสงด้านข้างจะถูกจำแนกตามพื้นที่ที่จุดความเข้มแสงสูงสุดของ 50% ตั้งอยู่ สำหรับเส้นโค้งการกระจายแสงของอุปกรณ์ข้างต้น หากจุดความเข้มแสง 50% ตกอยู่ในพื้นที่ประเภท III การกระจายแสงที่สอดคล้องกันจะถูกจัดประเภทเป็นประเภท III จากแผนภาพ เราสามารถสรุปได้โดยทั่วไปว่าการกระจายแสงนี้เหมาะสมสำหรับถนนสามเลน การกระจายแสงด้านข้างที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมกับสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย ดังรายละเอียดด้านล่าง:
- ประเภทที่ 1: 1-1 MH เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของหลอดไฟ 50% อยู่ระหว่าง 1 MH ด้านตัวโคมไฟและด้านถนน เราเรียกว่าการกระจายแสงแบบสมมาตรแคบหรืออสมมาตรประเภทที่ 1 เหมาะสำหรับทางเท้า ทางเดิน และถนนเลนเดียว.
- ประเภทที่ 2: 1-1.75 MH เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของหลอดไฟ 50% อยู่ระหว่าง 1 MH และ 1.75 MH ที่ด้านถนนของโคมไฟ เราเรียกว่าการกระจายแสงแบบแคบไม่สมมาตรประเภท II เหมาะสำหรับถนน 1-2 เลน ถนนสายหลัก และทางหลวง.
- ประเภทที่ 3: 1.75-2.75 MH เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของหลอดไฟ 50% อยู่ระหว่าง 1.75 MH และ 2.75 MH ที่ด้านถนนของโคมไฟ เราเรียกว่าการกระจายแสงแบบไม่สมมาตรกว้างประเภท III เหมาะสำหรับถนนสายหลัก ทางหลวง และลานจอดรถ.
- ประเภทที่ 4: 2.75-3.75 MH เมื่อวิถีความเข้มแสงของโคมไฟ 50% อยู่ระหว่าง 2.75 MH และ 3.75 MH ที่ด้านถนนของโคมไฟ เราเรียกว่าการกระจายแสงแบบไม่สมมาตรกว้างประเภท IV เหมาะสำหรับลานจอดรถ ลานกว้าง และไฟส่องพื้นที่ติดผนัง.
- ประเภท V: รูปแบบวงกลมสมมาตร กระจายแสงอย่างสมมาตรโดยรอบโคมไฟ ให้แสงสว่างสม่ำเสมอทั้งด้านหน้าและด้านหลัง เหมาะสำหรับไฟส่องสว่างในลานจอดรถและพื้นที่โดยรอบ.
การกระจายแสงในแนวตั้งและแนวยาว
การกระจายแสงในแนวตั้ง หมายถึง การกระจายแสงในแนวตั้งของโคมไฟ โดยพิจารณาจากตำแหน่งที่มีความเข้มแสงสูงสุด (วัดเป็นแคนเดลา) ในแนวขนานกับเส้นระดับถนน (TRL) ถนนตามแนว TRL จะถูกแบ่งออกเป็นพื้นที่ต่างๆ ตามระยะห่างจาก TRL (แสดงเป็นค่าทวีคูณของความสูงในการติดตั้ง) การกระจายแสงในแนวยาว เกี่ยวข้องกับความสามารถของโคมไฟในการส่องแสงไปยังด้านซ้ายและด้านขวา ซึ่งกำหนดโดยจุดที่มีความเข้มแสงสูงสุดของโคมไฟ ตามคำจำกัดความของ IESNA ประเภท “S” ใช้กับระยะห่างระหว่างเสาที่น้อยกว่า 2.25 เท่าของความสูงในการติดตั้ง “M” ใช้กับระยะห่างระหว่างเสาที่อยู่ระหว่าง 2.25 ถึง 3.75 เท่า และ “L” ใช้กับระยะห่างระหว่างเสาที่อยู่ระหว่าง 3.75 ถึง 6.0 เท่า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่กฎที่เคร่งครัดและได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น การจัดวางโคมไฟและสภาพถนน โดยทั่วไป โคมไฟที่จัดอยู่ในประเภท “S” เหมาะสำหรับระยะห่างระหว่างเสาที่น้อยกว่า ในขณะที่โคมไฟที่จัดอยู่ในประเภท “L” เหมาะสำหรับระยะห่างที่มากกว่า.
ตามมาตรฐานที่เผยแพร่โดย IESNA ถนนจะถูกแบ่งออกเป็นสามส่วนตามแนวขวาง ดังแสดงในภาพด้านบน การกระจายแสงตามแนวยาวจะถูกจำแนกตามพื้นที่ที่จุดความเข้มแสงสูงสุดของ 100% ตั้งอยู่ สำหรับเส้นโค้งการกระจายแสงของโคมไฟที่แสดง หากจุดความเข้มแสงสูงสุดของไฟถนนตกอยู่ในพื้นที่ "ปานกลาง" ประเภทการกระจายแสงที่สอดคล้องกันจะถูกจัดเป็น "ประเภท II ปานกลาง" จากแผนภาพ เราสามารถอนุมานได้ว่ารูปแบบการกระจายแสงนี้มีระยะห่างระหว่างเสาประมาณ 3.0-3.5 เท่าของความสูงเสา การกระจายแสงตามแนวยาวที่แตกต่างกันนั้นเหมาะสมกับสถานการณ์ระยะห่างระหว่างเสาที่แตกต่างกัน ดังรายละเอียดด้านล่าง:
- VS, 0-1.0 MH: เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของ 100% อยู่ระหว่าง 0 ถึง 1.0 MH ในแนวขวางของถนน จะเรียกว่าเป็นการกระจายแสงตามแนวยาวแบบ VS (สั้นมาก).
- S, 1.0-2.25 MH: เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของ 100% อยู่ระหว่าง 1.0 ถึง 2.25 MH ในแนวขวางของถนน จะเรียกว่า การกระจายแสงตามแนวยาวแบบ S (สั้น).
- M, 2.25-3.75 MH: เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของ 100% อยู่ระหว่าง 2.25 ถึง 3.75 MH ในแนวขวางของถนน จะเรียกว่าเป็นการกระจายแสงตามแนวยาวระดับ M (ปานกลาง).
- L, 3.75-6.0 MH: เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของ 100% อยู่ระหว่าง 3.75 ถึง 6.0 MH ในแนวขวางของถนน จะเรียกว่า การกระจายแสงตามแนวยาวแบบ L (Long).
- วีแอล, >6.0 MH: เมื่อเส้นทางการกระจายแสงของ 100% อยู่เกิน 6.0 MH ในแนวขวางของถนน จะเรียกว่าเป็นการกระจายแสงตามแนวยาวแบบ VL (ยาวมาก).
ลักษณะการใช้งานของการกระจายแสงตามแนวยาว
เราใช้ DIALux evo ในการวิเคราะห์การใช้งานของไฟถนนประเภท II S และประเภท II M.
สภาพถนนมีดังนี้: ความกว้าง 7 เมตร, สามเลน, ส่วนยื่น 0.8 เมตร, ความสูงเสา 8 เมตร, ระยะห่างระหว่างโคมไฟ 36 เมตร, เป็นไปตามมาตรฐาน EN13201 ระดับแสงสว่าง M4.
หลังจากนำข้อมูลโฟโตเมตริกของ Type II S และ Type II M เข้าสู่ DIALux evo เพื่อทำการวิเคราะห์แล้ว ผลลัพธ์ที่ได้นั้นชัดเจนมาก สำหรับข้อมูลโฟโตเมตริกของ Type II S พบว่าการกระจายแสงตามแนวยาวค่อนข้างสั้นและไม่สามารถกระจายแสงไปยังด้านข้างของโคมไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น ระยะห่างระหว่างโคมไฟทั้งสองจึงต้องลดลงเหลือ 33 เมตร เพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งตรงกลางระหว่างโคมไฟทั้งสองได้รับแสงสว่างอย่างเพียงพอ การปรับเปลี่ยนนี้จำเป็นเพื่อให้ได้ความสม่ำเสมอตามที่ต้องการ ในทางตรงกันข้าม การกระจายแสงของ Type II M ทำงานได้ดีกว่าในด้านนี้ โดยมีระยะห่างระหว่างโคมไฟ 36 เมตร และพารามิเตอร์การจำลองทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน M4 ระยะห่าง 36 เมตรนั้นเป็น 4.5 เท่าของความสูงในการติดตั้ง ซึ่งเกินกว่าค่าที่แนะนำโดย IESNA ที่ 3.75 เท่าเล็กน้อย ดังนั้นจึงควรใช้ผลการจำลองแสงเป็นพื้นฐานในการเลือกโคมไฟขั้นสุดท้าย.
เนื้อหาข้างต้นเป็นการแนะนำแนวคิดเกี่ยวกับการกระจายแสงตามมาตรฐาน IESNA โดยครอบคลุมการกระจายแสงแบบ Type I, Type II และ Type III รวมถึงแนวคิดของการกระจายแสงแบบสั้น กลาง และยาว และสรุปการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติโดยสังเขป การเข้าใจแนวคิดเหล่านี้จะช่วยให้สามารถกำหนดประเภทการวัดแสงที่เหมาะสมสำหรับโครงการได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น การกระจายแสงแบบ Type II เหมาะสำหรับถนน 1-2 เลน ในขณะที่การกระจายแสงแบบสั้นเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ระยะห่างระหว่างเสาเป็นสามเท่าของความสูงในการติดตั้ง และการกระจายแสงแบบกลางเหมาะสำหรับระยะห่างระหว่างเสาเป็นสี่ถึงห้าเท่าของความสูงในการติดตั้ง แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ข้อกำหนดตายตัว และควรทำการตรวจสอบโดยใช้ DIALux หรือซอฟต์แวร์จำลองแสงสว่างบนถนนอื่นๆ.
