چراغها:

چراغها وسايلي هستند كه جهت توزيع  و پخش شار نوري لامپهاي الكتريكي و همچنين حفاظت آنها بكار مي روند يك چراغ شامل لامپ و اجزائ لازم جهت نصب لامپ ، صفحه، قاب، جوك،خازن، سزپيچها و ترمينالها و وسايل حفاظتي لامپ ميباشد.

 موارد كارخانه سازنده ، شماره ومدل چراغ  ،  ولتاژ نامي ، وات نامي ، نوع ،تعداد و توان لامپها ،حداكثر دماي نامي محيط ، زاويه نصب ، وزن و ابعاد چراغ و درجه حرارت براي يك چراغ بايد مشخص باشد.

براي هر محل با شرايط معين بايستي چراغي مناسب آن محل انتخاب كرد. مثلا در هواي آزاد كه احتمال ريزش باران ويا وزش باد همراه با گرد وغبار مي باشد بايستي چراغي انتخاب كرد باران و گرد وخاك در آن نفوذ نكند. بمنظور سادگي عمل مشخصات چراغها  و ساير وسايل الكتريكي را از نظر درجه حفاظت با علامات و حروف واعدادي مشخص مي كنند كه هر يك از آن علامتها و اعداد و حروف بوسيله استانداردهاي  شناخته شده تعريف شده اند.

درجه حفاظت بر اساس استاندارد   4050 DiN  ( اوت 1970) واستانداردهاي بين المللي   144IEC به وسيله حروفprotection) IP(International  و دو عدد بعنوان معرف درجه حفاظت نشان داده مي شود. مثلا  (53  Ip )

در  قسمت اول طبقه بندي  ، حفاظت اشخاص در صورت تماس ويا نزديك شدن  به قسمتهاي برقدار چراغ و حفاظت چراغ در در مورد اشياي صلب خارجي و گرد و غبار مورد نظر است كه با اولين رقم بعد از IP  مشخص مي شود. در مثال بالا عدد 3 حفاظت در مقابل سيم وابزار آلات باقطر بيشتر از 5/2 ميليمتر را مشخص ميكند.

در قسمت دوم طبقه بندي ،

عدد  اول از سمت چپ نشان دهنده درجه حفاظت در برابر تماس با قسمتهاي برقدار و همچنين ورود اجسام خارجي و گرد وغبار بداخل چراغ ميباشد، عدد دوم درجه حفاظت را در برابر آب نشان ميدهد.

انواع حباب چراغها:

درچراغها ,بسته به نوع استفاده از يكي از حبابهاي شيشه اي ،  پلاستيك،  پريسماتيك ، پلي اكريل، پلاستيك نسوز و نشكن كه هريك از آنها داراي مشخصات مخصوص مي باشند. بطور كلي حبابهاي شيشهاي و پريسماتيك نور را بهتر از خود عبور ميدهند لذا  راندمان نوري چراغ افزايش يافته و باعث صرفه جويي در برق و تعداد چراغ مي شود، حبابهاي پلاستيكي ارزان بوده ولي پس از مدتي كار كردن كدر شده و ضمنا نور را خوب عبور نمي دهند.حبابهاي پلي اكريل نسوز نظر به اينكه ازنظر وزن سبك و همچنين  در مقابل حرارت وضربه تا حدي مقاوم  هستند جهت چراغهاي خياباني مناسب مي باشند.

 

 

 

 

 

لامپهاي روشنايي معابر:

لامپها را بطور كلي مي توان به دو دسته اصلي لامپهاي التهابي وتخليه در گاز تقسيم كرد.در لامپهاي التهابي با عبوردادن جريان برق از رشته فلزي درجه حرارت آن را به حد كافي بالا مي برند،تا تشعشع كند.اين لامپها علي رغم داشتن امتيازاتي از قبيل ارزاني لامپ،سادگي،نور طبيعي و عدم احتياج به وسايل كنترل اضافي داراي عيوبي از جمله عمر كم،مصرف زياد برق و در نتيجه هزينه اضافه ساليانه است و بنابراين درروشنايي معابر بندرت مورد استفاده قرار مي گيرند.در لامپهاي تخليه در گاز،باعبور دادن جريان برق از گاز آنرا تحريك مي كنند تا نور ساطع كند.لامپهاي تخليه در گاز را مي توان بهدو دسته پرفشار وكم فشار تقسيم نمود.در شبكه هاي روشنايي معابر از بين لامپهاي تخليه در گاز ، لامپهاي بخار جيوه پر فشاروبخار سديم پرفشار بيشترين كاربرد را دارند كه در ذيل به بررسي ساختمان،طرز كار،مشخصات ،مزايا ومحدوديتهاي اين لامپها مي پردازيم.

لامپهاي بخار جيوه پرفشار:

اين لامپها كه در سيستم بين المللي با علامت HQL شناخته ميشود،در حدود60سال پيش ساخته شد.امتياز اصلي لامپهاي بخار جيوه در مقايسه با لامپهاي رشته اي بهره نوري بالاتر تا حدود 65 لومن بر وات است .اين لامپها از طريق عبور جريان برق در بخار جيوه وتحريك آن نور توليد مي كند.درادامه موضوع به بررسي ساختمان وطرز كار لامپ مي پردازيم.

ساختمان لامپ بخار جيوه پرفشار :

 ساختمان عمده يك لامپ بخار جيوه در شكل ()نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

مطابق شكل لامپ داراي دو حباب داخلي وخارجي مي باشد. حباب داخلي از جنس سيليس گداخته يا كوارتز ساخته مي شود تا بتوا ند فشارهاي تا حدود سه اتمسفر و درجه حرارتهاي حدود 800 درجه سانتي گراد را تحمل كند و معمولا درجه حرارت آن حين كار750-600  درجه سانتي گراد ميباشد.اين حباب در دو انتها به حباب خارجي متصل است.حباب داخل ابتدا تخليه مي شود وسپس مقداري جيوه وكمي گاز آرگون براي كمك به راه اندازي به آن وارد مي كنند.

حباب خارجي  استوانه اي يا بيضي  شكل مي باشد و سطح داخلي آن از فسفر پوشانده مي شود كه به عنوان صافي جهت جذب برخي از طول موجها ي موجود عمل ميكند.اين حباب همچنين حفا ظت حباب داخلي را عليه عوامل جوي مثل تغيير درجه حرارت ، بادو... برعهده دارد. درجه حرارت حباب خارجي 270درجه سانتي گرادو حداكثر500 درجه سا نتيگراد است.در فاصله بين حباب خارجي وحباب داخلي مقداري گاز نيتروژن يا نيتروژن وآرگون قرار مي دهند تا از اكسيد شدن قسمتهاي داخلي جلوگيري شود.

الكترود ها معمولا از رشته تنگستن كه روي ميله اي از تنگستن يا موليبيد نوم پيچيده شده است،ساخته مي شودوروي آن از اكسيد باريوم يا توريم كه به سهولت  الكترون صادر ميكند،پوشيده شده است.الكترود فرعي در مجاورت الكترود اصلي با فاصله 1 تا3 ميليمتر قرار مي دهند.لازم بذكر است كه لامپهايي كه با فشار زياد روشن مي شوند احتياج به الكترود فرعي ندارند.

طرز كار لامپ جيوه اي پرفشار:

لامپهاي جيوه اي با الكترود فرعي در درجه حرارت محيط با ولتاژ220 الي 240 ولت روشن شده ولي لامپهاي بدون الكترود كمكي به ولتاژ استارت بيش از 240 ولت احتياج دارد.در لامپها  با الكترود فرعي پس از وصل كليد مدار لامپ ،ولتاژ بين الكترود اصلي والكترود فرعي مجاور آن برقرار ميشود كه باعث ميشود در گاز كمكي آرگن تخليه انجام شود. با يونيزه شدن گاز آرگن قوس بين دو الكترود اصلي برقرار ميشود.دراين حالت به علت مقاومت زيادي كه با الكترود فرعي به طور متوالي قرار دارد ،جرياني از آن نميگذرد.در ابتدا به علت فشار كم جيوه ,نور آبي كمرنگ ناشي ازآرگون ديده مي شود. در ظرف حدود 3 تا 5 دقيقه همه جيوه بخار ميشودوفشاران بالا مي رودورنگ به حالت طبيعي نزديك مي شود.لازم بذكر است كه لامپهاي جيوهاي هم مانند ديگر لامپهاي تخليه در گاز،وسيله محدود كننده جريان داشته ولذا از چوك يا بالاست جهت محدود كردن جريان استفاده مي شود و جهت تصحيح ضريب قدرت نيز خازني بطور موازي در مدار لامپ قرار مي دهند.

مشخصات،مزاياومحدوديتهاي  لامپهاي بخار جيوه پرفشار:

اين لامپها عمر اسمي دراز ودر حدود 24000ساعت دارند.بهره نوري اين لامپها50تا60لومن بر وات است. لامپهاي بخار جيوه در هر زاويه قادر به كار هستندو تلفات گرمايي انها هم قابل ملاحظه است.همچنين لامپهاي مذكور  در طول عمر خود داراي كاهش در نور خروجي هستند.

هر گاه هنگام كار عادي لامپ، به علتي جريان برق قطع گرددولامپ خاموش شود،با وصل مجدد برق لامپ روشن نخواهد شد زيرا فشار گاز خيلي زياد است و امكان برقرار كردن جرقه وجود ندارد. معمولا زماني بين 3تا6 دقيقه لازم است تا لامپ به حد كافي خنك گرددو فشار گاز لامپ به حد استارت برسد.

مطابق استاندارد IEC اين لامپها در توانهاي 50 ،80 ، 125 ،250 ،400 ،700 ،1000 و2000 وات ساخته ميشوند كه اطلاعات فني برخي از اين لامپها كه در روشنايي معابر بيشتر كاربرد دارند بشرح جدول زير ميباشد:

 

توان نامي(W)

جريان لامپ(A)

شار نوري  (LUM)

ولتاژ مطلوب دو سر لامپ

طول لامپ (mm)

 قطرحباب    (mm)

     125

     15/1

   5600

     125

     178 

      76

     250

     13/2

   12000

     130   

     228

      91  

     400

   25/3

   21000

     135

     292

      122  

جدول اطلاعات فني برخي لامپهاي بخار جيوه پر فشار طبق استانداردIEC188

 

لامپهاي بخار سديم پر فشار:

اين لامپها عضو ديگري از لامپهاي تخليه گاز هستند كه در سيستم بين المللي باعلامت SONيا  NAVشناخته ميشوند. كاربرد اين لامپها در روشنايي معابر وخيابانهاومحلهاي مشابهي كه رنگ اهميت چنداني ندارد مي باشد.

بدليل اينكه اكثر طيف توليدي لامپ در ناحيه حداكثر حساسيت چشم قرار ميگيرد،لذا داراي راندمان نوري بسيار خوب مي باشد. انرژي مصرفي يك مجموعه لامپ بخار سديم و بالاست مربوطه بصورت  زير تقسيم مي شود:

 نور  ............................... 5/25 درصد           درصدتلفات انرژي........................2/22درصد

مادون قرمز...................2/37 درصد            (ازطريق هدايت وجابجايي)

مادون بنفش.................2/0   درصد            بالاست ......................................   9/14درصد                                                        

انواع  لامپهاي بخار سديم پر فشار در توانها واشكال متفاوت توليد ميشوند. در مواردي كه سطح حباب پوشانده ميشود علت بدست اوردن يك منبع نوري يكنواخت تر وبرخلاف لامپهاي بخار  جيوه اين پوشش داراي خاصيت فلورسانس نيست.

 

ساختمان لامپهاي بخار سديم پر فشار:

در شكل زير يك لامپ بخار سديم پر فشار نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مطابق شكل اين لامپ داراي قسمتهاي مختلف از قبيل حباب ،گتر ,آرگ تيوب ،ميله هاي نگهدارنده و كلاهك است.حباب اين لامپها از جنس شيشه بروسيليكات است كه در مقابل تنشهاي حرارتي مقاوم بوده وداراي قابليت نور عالي (بيش از 90 درصد)مي باشد. حباب ممكن است به شكل استوانه يا بيضوي ساخته شود. وظيفه اصلي حباب ، جدا كردن فضاي داخلي لامپ و حفظ خلا به منظور رساندن دماي آرك تيوب به دماي مناسب است.

داخل آرك تيوب ملغمه أي ازسديم وجيوه در فضايي از گاز آرگن (بعنوان گاز كمكي) قرار مي گيرد. در دمايي كه اين آرك تيوب كار ميكند و با وجود سديم هر نوع شيشه اي سريعا كدر ميشود،لذا براي ساخت بدنه آرك تيوب از نوعي سراميك خاص به نام PCA (Poly-Crystal-Alumina) استفاده مي شود كه در اصل اكسيد آلومينيوم است. اين سراميك در حالت معمولي نيمه شفاف است و ضريب عبوري 99.9 درصد را دارد. بدليل عدم قابليت شكل پذيري اين لوله سراميكي با حرارت،قرار دادن  يك الكترود كمكي جهت راه اندازي (همانند لامپهاي بخار جيوه) غير ممكن است ولذا راه اندازي آن توسط وسيله مخصوص انجام مي شود.

كلاهك لامپ وظيفه برقراري اتصال لامپ به شبكه برق را برعهده دارد. معموليترين كلاهكي كه براي اين لامپها بكار ميرودE27 وE40(برحسب توان لامپ ) مي باشد.

ميله هاي نگهدارنده وظيفه نگهداشتن آرك تيوب را دارند ومعمولا از موادي ساخته ميشوند كه در مقابل خوردگي مقاوم بوده وبتوانند دماي بالاي آرك تيوب را تحمل نمايد.

 

طرز كار لامپهاي بخار جيوه پرفشار:

ولتاژ شبكه براي بوجود اوردن قوس بين دو الكترود كافي نيست ،همچنين بنا به عللي كه ذكر شد امكان نصب الكترود كمكي وجود ندارد. لذا براي برقراري قوس بين دو الكترود  از وسيله جداگانه أي  بنام اگنيتور استفاده مي شود. وظيفه اين دستگاه ايجاد يك پالس ولتاژ(ولتاژي حدود دو هزار ولت يا بيشتر براي چند ميلي ثانيه) در لحظه راه اندازي روي الكترودها مي باشد.در مراحل اوليه،قوس  در داخل گاز گزنون برقرار شده ورنگ نور  توليدي سفيد مايل به آبي مي باشد.بر اثر حرارت ناشي از اين قوس اوليه ، كم كم  ملغمه سديم-جيوه موجود در آرك تيوب بخار شده وشروع به توليد نور مي كند. با افزايش فشار گاز داخلي آرك تيوب نور توليد شده زيادتر مي گرددوبعد از چند دقيقه لامپ به حالت كار پايدار خود و به حداكثر نور توليدي خود مي رسد. دماي ديواره آرك تيوب در اين حالت حدود K2100مي باشد.بيشتر نور توليدي در ناحيه زرد قرار دارد.

 

مشخصات،مزاياومحدوديتهاي  لامپهاي بخار سديم پرفشار:

بهره نوري اين لامپ بسيار بالاست وبه عدد جالب توجه 110تا120 Lum/Wمي رسد.طول عمر اين لامپ بسيار بالاست  كه به حدود 24000ساعت هم مي رسد(در انواع متفاوت اين لامپ طول عمرهاي متفاوتي ديده مي شود).قيمت اين لامپها از لامپ بخار جيوه پر فشار زيادتر است.روشن شدن اوليه،حداكثر 20ثانيهپس از اتصال به شبكه بوده و رسيدن به نور نهايي در حدود 5 تا 7 دقيقه طول مي كشد.پس از خاموش شدن نياز به 1 تا2 دقيقه زمان جهت خنك شدن وروشن شدن مجدد مي باشد.همانند ديگر انواع لامپهاي تخليه در گاز اين لامپها نياز به بالاست(براي محدود كردن جريان)وخازن (جهت تصحيح ضريب قدرت ) دارد.همچنين براي راه اندازي نياز به جرقه زن(Ignitor)دارد.اين لامپها مانند لامپهاي بخارجيوه در هر زاويه أي قابل نصب هستند.اين نوع لامپ هم همانند ديگر لامپها در طول عمر خود داراي كاهش در نور خروجي بوده ورنگ نورآن هم كم كم عوض مي شودوبه رنگ صورتي ميل ميكند.

جريان راه اندازي لامپهاي بخار سديم حدود 2-5/1برابرجريان نامي آنها است وهارمونيكهاي فراواني دارد.

با توجه به مطالب فوق اين لامپها بهترين انتخاب براي اجراي روشنايي معابر و محيطهاي باز مي باشند.شار نوري فراوان آنها موجب حداقل شدن هزينه اجراي سيستمهاي روشنايي وطول عمر زياد آنها موجب كاهش شديد قيمت نگهداري سيستم روشنايي مورد نظر مي شود.واضح است كه بهره نوري بالا موجب كاهش قيمت انرژي مصرفي مورد نياز سيستم روشنايي مي شود.رنگ نور نامناسب اين لامپها موجب مي گردند تا استفاده از آنها در محيطهايي كه نياز به تشخيص رنگ وجود دارند،محدود شوند. 

مطابق استاندارد IEC اين لامپها در توانهاي50،70،100،150،250،400و1000 وات ساخته ميشوندكه اطلاعات فني برخي از اين لامپها كه در روشنايي معابر بيشتر مورد استفاده قرارمي گيرند مطابق جدول زير مي باشد:

 

 

توان نامي(W)

جريان لامپ(A)

شار نوري  (LUM)

ولتاژ مطلوب دو سر لامپ

طول لامپ (mm)

 قطرحباب    (mm)

250

        3

    26000

       100            

    227

       91   

400بيضي

   45/4

    47500

       105

    292

       60

400استوانه

     6/4 

    47500

       100 

    292    

       60 

جدول اطلاعات فني برخي لامپهاي بخار سديم پر فشار طبق استانداردIEC188     ا

 

بررسي مدار اتصال لامپهاي بخار سديم وبخار جيوه پرفشار:

الف) مدار اتصال لامپ بخار جيوه پرفشار:

 

 

 

ب)مدار اتصال لامپ بخار سديم پر فشار (لامپهاي 250،400وات):

 

 

 

  مدار اتصال با اگنيتور دو سر                     مدار اتصال با اگنيتور سه سر

اگنيتور بايد لامپ را مطابق آزمايش راه اندازي لامپ كه در جدول مشخصات لامپ(IEC188) آمده است روشن نمايد.

مشخصات پالس ولتاژ راه اندازي ,ايجاد شده توسط اگنيتور, براي لامپهاي بخارسديم 250،400 وات مطابق زير است:

ارتفاع پالس: 25 ± 2775

شكل موج: سينوسي

جهت: يك پالس در نيم سيكل مثبت ولتاژ

اختلاف فاز: 80 تا 90 درجه با ولتاژ مدار باز

حداكثر زمان صعود ( T1):6/0 ميكروثانيه

زمان تداوم پالس(T2):   05/0+ 95/0 ميكروثانيه

درمورد مقادير خازن وچوك در قسمت مربوط به طراحي آنها توضيحات لازم داده ميشود.

بررسي مدار لامپ: هر گاه مدار اتصال لامپ بدليلي اشتباه يا براي آزمايش بصورت زير بسته شو‌د به موارد زير منجر خواهد شد.

1-   سلف مي سوزد.(بعلت قدرت عايقي پايين)

2-   بخاطر مقاومت القايي خيلي زياد( در اثر فركانس بالا) لامپ روشن نمي شود.

                                                              f×л×2 XL=

3-   خازن دچار فروپاشي الكتريكي وحرارتي مي شود.

    فروپاشي الكتريكي در اثر ولتاژ  زياد  و فروپاشي حرارتي در اثر ايجاد اتصال كوتاه منبع

                                                                                    

 

اصلاح ضريب توان:

در توان اكتيو انتقالي ثابت با كوچك شدن ضريب توان،توان راكتيو بزرگ شده ، مقدار موثر جريان خط زياد مي شود. اين ازدياد شدت جريان ما را ناگزير مي سازد تا سطح مقطع كابل را بزرگتر انتخاب كنيم و در نتيجه قيمت تاسيسات بالا مي رود. از طرف ديگر با زياد شدن جريان راكتيو وكم شدن ضريب توان افت ولتاژ نيز زياد مي شود.

از آنجاييكه در شبكه روشنايي معابر بصورت گسترده از لامپهاي بخار جيوه وبخار سديم كه داراي ضريب توان پايين هستند ،  استفاده مي كنيم  لذا ضروت دارد ،ضريب توان اصلاح گردد.براي اصلاح ضريب توان در مدار لامپ  از خازن استفاده ميشود.

تعيين ظرفيت خازن  مورد  نياز در مدار لامپهاي  بخار جيوه وبخار سديم :

با استفاده از فرمول زير مقدار كيلو وار خازن براي اصلاح ضريب توان از   cos(φ) به            cos(φ)محاسبه ميشود.

            Qc=Pw(tg (φ1)-tg(φ))

 

 

 

 

 

 

بالاستهاي لامپهاي گازي و محاسبات عملي آنها:

بالاست در مدار جهت محدود كردن جريان بكار مي رود اصول كار لامپهاي گازي, ايجاب مي كند كه در مدار الكتريكي آنها از سيم پيچهاي با راكتانس پراكندگي زياد استفاده شود.اين سيم پيچها به چوك,ترانس يا بالاست معروفند, كه بين منبع تغذيه و لامپ تخليه گاز, قرار مي گيرد و عمل محدود كردن جريان را انجام ميدهد.

ساختمان چوك لامپهاي گازي:

چوك ها از يك سيم پيچ ويك هسته آهني با فاصله هوايي تشكيل مي شوند. وجود فاصله هوايي در هسته چوك, عملا راكتانس پراكندگي زيادي بوجود مي آورد و يكي از پارامترهاي مهم در طراحي چوك ها فاصله هوايي است. هسته هاي ترانس  در برشهايUT,M,EI ساخته ميشوند. در شكل() نمونه هايي از هسته بالاستهاي لامپهاي گازي آمده است:

 

 

 

 

 

ورقه هاي هسته چوك لامپهاي گازي را به ضخامت 5/0و1 ميليمتر مي سازند, چگالي ميدان در داخل هسته و فاصله هوايي يك تسلا تامين مي شود.

بوبين چوكها باتوان مشخص در طولهاي متفاوت ولي با اندوكتانس و ضريب كيفت برابر ساخته مي شوند. بنابراين گونه هاي متفاوتي از بوبين ها از لحاظ طول در توانهاي يكسان توليد و عرضه مي شوند.

محاسبات بوبين لامپهاي بخار سديم وبخار جيوه:  

الف) تعيين  مشخصات الكتريكي چوك :

از جدول مشخصات لامپها جريان نامي لامپ(  ) و ضريب قدرت لامپ(  ) و ولتاژ مطلوب دو سر لامپ را مشخص مي نماييم.

P =U *I*COS(φ)                                                                 

                                                                            ΔP =P1-Pn            

حدود 30 الي 40 درصد افت توان در لامپ بصورت حرارت تلف مي شود و بقيه در چوك مصرف مي شود.

 ΔP(1 - ./4)                                                             = BP تلف شده در چوك

                                                                        =BP/I2 R  مقاومت اهمي چوك 

                                                                 VS - VL = ΔV افت ولتاژ روي چوك

                                                                             Z=ΔV/I

                                                             R2) 1/2  XL=(Z2 -        

                                                            *F) /(2*p L=X L اندوكتانس بوبين

                                                                                                

 

                                                                  

 

 

نحوه تعيين شدت روشنايي در نقطه مشخص از معبر:

جهت محاسبه شدت روشنايي در نقطه مشخص ازسطح خيابان ابتدا بايد زاويه افقي و زاويه عمودي مربوط به ان نقطه را محاسبه كنيم.مطابق شكل () زاويه افقي شامل زواياي 0تا360 درجه و زاويه عمودي شامل زواياي 0تا 180درجه تغيير ميكند.

لازم بذكر است كه درجه بندي صفحات كه دربالا ذكر شد بر اساس استاندارد ارائه شده توسط برخي سازندگان چراغها از جمله كشورهاي المان وانگلستان ميباشد.اين روش دركشورما نيزمعمول  است و اساس محاسبات دربخشهاي بعدي نيز اين نوع درجه بندي ميباشد.بر اساس استاندارد سازندگان چراغ ژاپني وامريكايي درجه بندي صفحات مطابق شكل زير است

با توجه به شكل(         )به دليل اينكه پخش نور چراغ نسبت به صفحه عمودي كه از چراغ مي گذردتقارن كامل دارد،اندازه گيري شدت نور در يك طرف چراغ انجام مي گيرد.همچنين از انجاييكه چراغ حداكثر نور خود را به طرف پايين منتشر ميكند معمولا زواياي عمودي بيشتر از 90درجه مورد استفاده قرار نمي گيرد.

پس از محاسبه زاويه عمودي و افقي مربوط به نقطه مفروض روي سطح خيابان  مي بايست شدت نور مربوط به آن نقطه را با استفاده ازيكي ازمنحني هاي ايزوكاندل يا منحني هاي قطبي كه توسط كارخانه سازنده چراغ ارائه ميشود ، بدست مي آوريم.

 منحني هاي ايزوكاندل :

   همانطور كه قبلا اشاره كرديم ،از اين منحنيها جهت مشخص نمودن كيفيت توزيع شدت نور درتمام جهات فضاي(   )I استفاده ميشود.

 شكل (    )نمونه اي ازاين منحنيها را نشان ميدهد.محور عمودي مقادير زاويه عمودي ومحورافقي مقادير زاويه افقي را مشخص مي كند.با مشخص بودن زوايا مقدارشدت نور تخمين زده ميشود.اين منحنيها معمولا بازاي شارنوري 1000لومن ترسيم شده اند.

 

 

 

 

 

 

منحنيهاي قطبي :

منحني قطبي يكي از معمولترين روشها براي نمايش پخش نور ميباشد.نمونه أي از اين منحنيها در شكل (    )نشان داده شده است.

ازآنجاييكه امكان نمايش تمام منحنيها براي زاويه هاي مختلف زاويه افقي برروي منحني وجود ندارد،لذا سازندگان چراغ منحني پخش نور را براي زاوياي افقي0,90,180,270 درجه رسم كرده واطلاعات بيشتر را به كمك جدول ارائه ميدهند(به عنوان مثال جدول()). هر ستون از اين جدول مشخص كننده شدت نوردر زاويه افقي ثابت وزواياي عمودي  مختلف(از 0تا90درجه)مي باشد. زاويه افقي بدليل تقارن وبراساس استاندارد سازندگان چراغ آلماني وانگليسي از 90تا 270درجه وزاويه عمودي از 0تا90درجه ,درجه بندي مي شود.

 

 

 

با استفاده از شدت نور محاسبه شده براي نقطه فرضي شدت روشنايي را ازفرمول زير بدست مي آوريم. Φθ

                                                                                                         E=                                                                 

مراحل طر احي روشنايي معابر:  

براي انجام طراحي روشنايي پيشنهاد ميگردد به ترتيبي كه در زيرامده است عمل گردد:

1-با توجه به نوع خيابان ازنظر سرعت وحجم ترافيك مقدارشدت روشنايي موردنياز     ازجداول مربوطه تخمين زده مي شود كه اين كميت را Em(lux) ميناميم.

2- با در نظر گرفتن محل مورد نظر وتوجه به وضعيت مكان به لحاظ موقعيت تجا ري، مسكوني و…  ونوع چراغها ولامپها وترتيب نصب پايه ها انتخا ب مي گردد.               

3-متناسب با شار نوري لامپ مورد استفاده وچگونگي پخش نور چراغ باتوجه به اثرخيرگي چشم رانندگان وعابرين ارتفاع نصب پايه هاتعيين ميگردد.

4-مقدار ضريب بهره (CU) را از روي منحني هاي ضريب بهره و با توجه به عرض خيا بان وپياده رواستخراج ميكنيم .                           

5-ضريب كاهش نورLLF))را با توجه به جداول ومنحنيهاي مربوط به آ ن تعيين مي نماييم.

6-با استفاده ازرابطه (L=(Ø*CU*LLF)/(Em*W فاصله بين پايه ها را محاسبه ميكنيم. دراين رابطهØ شار لامپ مورد استفاده در چراغ بر حسب لومن،CU   ضريب بهره نوري چراغ

،Emمقدار روشنايي متوسط بر حسب لوكس ،Wعرض خيابان وLLFضريب كاهش نوراست.

7-محاسبه ضريب يكنواختي ومقايسه آنها  با مقادير استاندارد.

8-محاسبات مربوط به تعيين سطح مقطع كابلهاي مورد نياز  و برآورد اقتصادي پروژه روشنايي. 

مرحله 1:تعيين شدت روشنايي لازم جهت معابر:

          شدت روشنايي مورد نياز جهت روشنايي معابر بستگي به وضعيت اطراف معبر(از نظر

تجاري يا مسكوني بودن ),حجم عبور ومرور عابر پياده ,سرعت وحجم ترافيك شبانه,رنگ آسفالت معبر و…دارد. مطابق استاندارد وزارت نيرو ميانگين شدت روشنايي لازم براي مناطق مختلف مطابق جدول زير ميباشد.

 

           ميانگين شدت روشنايي(لوكس)

          نوع راه

    نوع منطقه

رويه هاي بتوني

رويه هاي آسفالتي

رويه هاي آسفالتي ريزدانه

           آزادراه

همه مناطق

         6

       8

          7   

           بزرگراه                                                                      

تجاري

        9

       13

          12

تجاري-مسكوني

        7 

       11

          9     

مسكوني

        6 

       8

          7 

خيابان اصلي با حجم ترافيك بالا

تجاري

       11  

       16 

          14

تجاري-مسكوني

       8

      12

          10

مسكوني

       6

       8   

          7

خيابانهاي اصلي با حجم ترافيك متوسط

تجاري

       7

       11

          9

تجاري-مسكوني

       6

       8

          7

مسكوني

      4

       6

          5

   خيابانهاي محلي

تجاري

      6

      8

         7 

تجاري-مسكوني

      5

      7

         6

مسكوني

      3

      4

         4

                                              جدول(             )

همچنين ميزان شدت روشنايي متوسط جهت معابر مختلف مطابق توصيه مقررات آلمان در جدول( ) آمده است.

 

                   نوع خيابان

 

                 رنگ خيابان

    روشن

    تيره

     (لوكس)

  (لوكس)

خيابانهاي اصلي با حجم ترافيك بالا

         8

       16 

خيابانهاي اصلي با حجم ترافيك متوسط

          6

       12

خيابانهاي رابط بين نقاط مسكوني وخيابان اصلي

          4

       8

خيابانهاي واقع در مناطق مسكوني

          -

       1

                                              جدول(          ) 

مرحله2:تعيين نوع چراغ  و لامپها و ترتيب نصب پايه ها:

انتخاب نوع چراغ: جهت روشنايي خيابانهاي اصلي با سرعت و حجم ترافيك شبانه بالابه منظور جلوگيري از چشم زدگي ,حتي الامكان بايد از چراغهاي با پخش عمودي كوتاه كه ماكزيمم شدت نور درزاويه عمودي 45تا 66   درجه ازمحو رعمودي واقع مي شود ,استفاده نمود.

براي روشنايي خيابانهاي اصلي با سرعت و حجم ترافيك شبانه متوسط معمولا از چراغهاي  با پخش عمودي متوسط كه ماكزيمم شدت نور درزاويه عمودي66تا 75 درجه از محور عمود واقع مي شود استفاده ميكنند.

در خيابانهاي خيلي خلوت يا كوچه ها از چراغ با پخش عمودي بلند ماكزيمم شدت نور درزاويه عمودي75 تا80 درجه ازمحور عمود واقع مي شود نيز مي توان استفاده كرد.

انتخاب لامپ:لامپهايي كه در روشنايي معابر مورد استفاده قرار مي گيرد انواع مختلف دارند.از بين اين لامپها , لامپهاي بخار جيوه ولامپهاي بخار سديم,بخاطر راندمان بالاوعمر زياد بيشتر كاربرد دارند. لامپ بخار سديم داراي نور تقريبا زرد است ودر جاده ها كه تنها روشنايي وديد مورد نظر باشد ورنگ نور واشيا اهميت چنداني نداشته باشد كاربرد دارد.لازم به ذكر است كه لامپهاي بخار سديم داراي بهره نوري بالاتري نسبت به لامپهاي بخار جيوه هستند.

آرايش نصب پايه ها: انواع ارايشهاي نصب وكاربرد هر يك از اين آرايشها عبارتند از:

1-   نصب در وسط : استفاده در راههايي كه مسير رفت وبرگشت بصورت فيزيكي از يكديگر جدا شده اند.

2-   نصب روبرو :براي راههاي با عرض زياد(مسير رفت وبرگشت بصورت فيزيكي از يكديگر جدا نشده باشند).

3-   نصب زيگزاگ: براي راههاي با عرض متوسط (مسير رفت وبرگشت بصورت فيزيكي از يكديگر جدا نشده باشند).

4-   نصب در يك طرف :براي راههاي باريك وكم عرض

زاويه نصب چراغ:اين زاويه از محور افق بايد مشخص شده باشد. هر چقدر اين زاويه بيشتر باشد,شدت روشنايي در نقاطي كه بيشترين فاصله از چراغ دارند ,بيشتر مي شود.

                             

مرحله3: تعيين ارتفاع نصب:

از مسائلي كه در طراحي وتعيين ارتفاع نصب بايد مورد توجه قرار گيرد عامل چشم زدگي است.ارتفاع نصب بايد طوري انتخاب شود كه چراغهاي نزديك به محل حركت،در محور ديد رانندگان وعابرين قرارنگيرد و بدين ترتيب عامل چشم زدگي كاهش يابد. بنابراين ازعوامل موثر در انتخاب ارتفاع نصب ، شار نوري لامپ مورد استفاده مي باشد.بعنوان مثال برخي استانداردها براي  لامپ با شار نوري 2000لومن ارتفاع نصب5/10 متر را پيشنهاد مي كنند .

استاندارد وزارت نيرو جهت روشنايي معابر ارتفاع نصب را مطابق زير تعيين كرده است:

1-راه با حداكثر 3خط حركت در هر طرف :12متر

2-راه با حداكثر 3 تا4خط حركت در هر طرف :15متر

3-راه با عرض حداكثر22متر: ارتفاع 8،9،10،12(بسته به همخواني پايه ها باساختمان اطراف وعرض جاده وحجم عبور ومرور جاده).

4-خيابانهاي محلي :متناسب با وضعيت ترافيكي و عرض خيابان (بهتر است از 6 متر بيشتر نباشد).

بنابراين در يك جمع بندي ارتفاع نصب بستگي به عوامل شار نوري لامپ مورد استفاده،عرض خيابان،حجم عبور و مرور،وضعيت ساختمانهاي اطراف و... دارد.

 

مرحله 4:تعيين مقدار ضريب بهره(CU):

ضريب بهره عبارتست از نسبت نور تابيده شده به سطح خيابان به كل نور توليدي لامپ.محاسبه مقدارCU  بكمك منحني ضريب بهره كه توسط سازنده چراغ ارائه مي شود،انجام مي گيردكه اين ضريب بهره شامل ضريب بهره طرف خيابان و ضريب بهره طرف پياده رو مي باشد.محور افقي اين منحني ها نسبت طرف خيابان يا پياده رو به ارتفاع نصب ومحورعمودي مقدار  ضريب بهره را مشخص مي كند. در شكل زير نمونه اي  از اين منحني ها آورده شده است.

مثال: هر گاه در يك خيابان با عرض 25 متر از چراغ با منحني ضريب بهره بالا با نوع ارايش نصب يكطرفه چپ استفاده كنيم با فرض ارتفاع نصب 5/7 متر ، پيش آمدگي چراغ  3متر و زاويه چراغ 0درجه  ضريب بهره را محاسبه نماييد.

    متر    23 = 3-25 = فاصله طرف خيابان 

                  متر   3 = فاصله طرف پياده رو

                                                                                                                                  روش ديگر محاسبه  ضريب بهره استفاده  از منحني ايزوكاندل يا جدول شدت نور به كمك كامپيوتر ميباشد.   

مرحله 5:تعيين ضريب كاهش نور(LLF)

 ضريب كاهش نور كه اثركار كردن وكهنه شدن چراغ را برابر حاصل ضرب ضريب نگهداري چراغ(LDDF)و ضريب نگهداري شار لامپ (LLDF)مي باشد.

مقدار LDDF بستگي به ميزان آلودگي محيط،فاصله زماني تميز كردن وگردگيري چراغ وكلاس حفاظت چراغ دارد. استاندارد وزارت نيرو جدول زير را جهت محاسبه LDDF پبشنهاد مي كند.

  فاصله  زماني تميزكردن (ماه)                         

                                كلاس حفاظت

             IP2

IP5          

IP6           

ميزان آلودگي محيط

ميزان آلودگي محيط

ميزان آلودگي محيط

زياد    متوسط     كم

زياد     متوسط     كم

زياد     متوسط     كم

         12

53/0    62/0   82/0

89/0    90/0    92/0

91/0    92/0    93/0

         18 

48/0    58/0   80/0

87/0     88/0   91/0

90/0    91/0    92/0

        24

45/0    56/0    78/0  

84/0     86/0   90/0

88/0    89/0    91/0

        36

42/0   53/0   78/0

76/0     82/0   88/0

83/0    87/0    90/0

                                             جدول(          )

مرحله 5:بررسي يكنواختي شدت روشنايي:

معيار يكنواختي روشنايي سطح معبر ضرايب يكنواختي ويكنواختي كلي مي باشند كه تعريف اين ضرايب  مطابق زير مي باشد.

ضريب يكنواختي: نسبت شدت روشنايي حداقل به شدت روشنايي حداكثر در يك سطح مشخص از معبر(Emin/Emax) .

 ضريب يكنواختي كلي: نسبت شدت روشنايي حداقل به شدت روشنايي متوسط در يك سطح مشخص از معبر(Emin/Em) .

به منظور محاسبه اين ضرايب سطح خيابان محصور بين دو پايه مجاور را به مستطيلهاي كوچك تقسيم كرده و بروشي كه قبلا ذكر شد ، سدت روشنايي را در مراكز اين مستطيلها (نقاط A،Bو...) محاسبه  مي كنند. با داشتن شدت روشنايي  در نقاط مختلف ضرايب مذكور قابل محاسبه هستند.

پس از محاسبه اين ضرايب آنها را با مقادير استاندارد  جدول (     )مقايسه مي كنند.

                         نوع خيابان                                                   

Emin/Emax

Emin/Em

خيابانهاي اصلي با حجم ترافيك بالا

         6 : 1

       3 : 1

خيابانهاي اصلي با حجم ترافيك متوسط

         6 : 1

       3 : 1

خيابانهاي رابط بين نقاط مسكوني وخيابان اصلي

         8 : 1

       4 : 1

خيابانهاي واقع در مناطق مسكوني

         8 : 1

       6 : 1  

                                              جدول(          ) 

                                                                                                            .