منابع نوري جديد (1)

منابع نوري مناسب براي فضاهاي کوچک
 

1- روشنايي کابينت، روشنايي تاقچه ها، روشنايي ميز، روشنايي ويترين، روشنايي نمايشگاه ها، روشنايي تجاري، نور قفسه ها، روشنايي موضعي، روشنايي زير کابينت، از اين دسته اند. هر چه منبع نور جمع و جورتر باشد بهتر است (thinner is the Winner). تکنولوژي امروز، ابزارهاي مناسبي را براي طراحان روشنايي فراهم مي کنند که به کمک آن ها مي توان با حفظ مزايايي از قبيل رنگ طبيعي، طول عمر زياد و مصرف برق کمتر، نور مناسبي براي اين محل ها فراهم آورد.
تا وقتي که شرکت Pegaus Associates چراغ ميکروفلورسنت T4 خود را عرضه نکرده بود، T5 تنها لامپ فلورسنت کوچکي بود که براي فضاهاي کوچک به کار برده مي شد. لامپ ميکروفلورسنت T4 در هفت اندازه ي مختلف (از 2401cm تا 11705cm) و مصرف برق 6 وات تا 28 وات توليد مي شود. پروفيل زيرين اين چراغ 1091cm عرض و 305cm ارتفاع دارد. جنس چراغ از فلز است و داراي يک لامپ فلورسنت T4 (دماي رنگ 3000، 4100، 6400 درجه کلوين) يک ديفيوزر آکريليک شفاف، يک کليد خاموش روشن کوچک (بر روي بيشتر مدل ها)، يک سيم رابط 1/83 متري، يک رابط مستقيم و ساير خرده ريزهاي لازم بر اي نصب کابل است.
نصب اين چراغ ها بسيار ساده است و با طيفي از رابطه اي انعطاف پذير مي توان آن ها را به يکديگر متصل نمود.
2- طراحاني که به دنبال چراغ هاي مينياتوري پُر بازده براي تامين نور ملايم هستند، با اکراه زيادي تن به استفاده از لامپ هاي فلورسنت فشرده (CFL) مي دهند. اين امر ناشي از اندازه و شکل اين لامپ ها است. اما شرکت TCP با ارائه ي نسل جديد لامپ هاي فلورسنت فشرده، يعني تکنولوژي T2 اين مشکل را حل کرده است. کوچک ترين اندازه ي لامپ CFL موجود اندازه ي جديد بالاست، اين لامپ را براي هر کاربردي مناسب ساخته است.
ملغمه خود - تعادلي (self balancing amalgam) جديد و تکنولوژي استارت سريع، باعث شده تا دماي عملکرد لامپ پايين بيايد و در عين سرعت روشن شدن لامپ افزايش يابد. گفته مي شود که اين لامپ با استفاده از شيشه بدون سرب و طول عمري بالغ بر 13 برابر طول عمر لامپ رشته اي، سازگاري بيش تري با محيط زيست TCP انواع ديگري از منابع انرژي از جمله لامپ رفلکتوري کاتد سرد را عرضه کرده است که براي کاربردهاي تزئين، کاهش نور و تغييرات سريع مناسب هستند. لامپ 5 وات کاتد سرد اين شرکت داراي نور خروجي 200 لومن است و 25000 ساعت طول عمر دارد و در انواع شفاف، مات، زرد، آبي، سبز، قرمز موجود مي باشد.
3- شرکت Illumivision براي کاربردهاي لوکس و تجملاتي چراغ Highlite را در خط توليد خود قرار داده که کوچک ترين چراغ خطي با لامپ هاي حالت جامد پُر بازده است. اين چراغ با وزن فقط 224 گرم و در چهار رنگ متمايز کاملاً براي طراحي نور چه براي فرورفتگي يا تاقچه در ديوار و چه براي کل يک ساختمان مناسب مي باشد. اين چراغ از 15 ديود نور افشان (LED) 25/0 وات تشکيل شده که در مجموع نور يکنواختي را تو ليد مي کند.
رنگ هاي موجود عبارت اند از قرمز، سبز، آبي و سفيد 5500 کلوين (5000 تا 9000 کلوين بنا به سفارش قابل دسترس است). عامل اندازه، بزرگ ترين دستاورد چراغ Highlite است. در هر قسمت يک فوتي (cm 30/5) اين چراغ، 15 ديود نور افشان به فاصله 2cm از هم قرار گرفته اند. در نوع مقاوم به آب اين چراغ، تمام اجزا به طور يکپارچه در يک پوشش ضد آب قرار مي گيرند که امکان استفاده در محيط هاي با پاشش آب را فراهم مي اورد.
4- سال هاست که لامپ نئون محصول اصلي براي روشنايي خطي در فضاهاي باز بوده است. اما اين لامپ معايب فني هم دارد از جمله: نصب دشوار، ترد و شکننده بودن لوله لامپ، خطر بالقوه ي برق گرفتگي، هزينه ي بالاي نگهداري و مصرف برق زياد، ا ما بازار روشنايي خطي در فضاي باز، آنچنان وسيع است که بسياري از سازندگان مي کوشند تا يک جايگزين ايده آل براي نئون پيدا کنند. خوشبختانه از زماني که شرکت Neo-Neon تکنولوژي جديد LEDNEON-FLEX خود را جهت جايگزيني نئون شيشه اي به بازار معرفي کرده، انقلابي در اين عرصه به وقوع پيوسته است. اين محصول يک رشته با کابل LED است که به آساني بريده مي شود و مي توان با دست آن را به هر زاويه ي دلخواه خم کرد. نصب اين کابل در عرض چند دقيقه امکان پذير است و مهم تر اين که هيچ نقطه ي داغي بر روي آن به وجود نمي آيد.

منابع نوري پُر بازده که بهره وري انسان را افزايش مي دهند.
 

1- گاز هالوژن براي افزايش بهره ي نوري و رنگ نمايي به لامپ رشته اي معمولي اضافه گرديده ولي نقطه ي ضعف اين لامپ عدم توانايي در ارائه ي دماي رنگ بالاتر است. لامپ هاي تخليه اي زنون با نور سفيد متمايل به آبي و طول عمر زياد آن ها شناخته مي شوند، ولي نقطه ضعف آن ها هم رنگ نمايي ضعيف است.
لامپ هاي HaloXen با ترکيب اين دو تکنولوژي يعني افزودن گاز هالوژن و گاز زنون به لامپ رشته اي توانسته اند به طول عمر پنج برابر لامپ هالوژن، نور سفيد شاداب، و حفظ لومن بالاي 90 درصد برسند. سازندگان اين لامپ ادعا مي کنند که کاربرد اين لامپ تأثير مداومي بر کيفيت شغلي به جا خواهد گذاشت. اين افزايش بازده باعث کاهش 33 درصدي مصرف انرژي در مقياس با لامپ هاي رشته اي استاندارد مي شود. لامپ HaloXen در توان هاي 10، 20، 50 وات به صورت دو پايه و 20 و 35 وات با پايه DC توليد مي شوند.
2- تمايل به روشن سازي محيط کار به منظور صرفه جويي در انرژي و بهبود بهره وري ما را به سمت کشفيات تازه عملي در خصوص چگونگي فرايند رويت سوق مي دهد. چشمان ما از نور براي انرژي، تنظيم حالت هاي جسمي - رواني و اجتناب از بي خوابي استفاده مي کنند. معهذا در دهه ي اخير، مشخص شده است که قطر مردمک در حدت بصري (visual acuity) در محيط هاي داخلي نقش دارد و همچنين نور آبي، قطر مردمک را کاهش مي دهد. آيا اين بدين معني است که منابع داراي نور آبي، مي توانند ديد اسکوتوپيک (3) (Scitopic) و حدت بصري را افزايش دهند؟
بر طبق اظهارات دکتر Sam Berman، پزشک و استاد دانشگاه استانفورد، «در سطوح روشنايي معمول در فضاهاي داخلي، هر چه مردمکم بسته تر باشد، باعث ديد بهتر مي شود. در تجارب فعلي روشنايي، اغلب با افزايش ميزان روشنايي درصدد کاهش قطر مردمک هستند که اين روش کارآمد نيست و در بهره گيري از پاسخ سلول هاي ميله اي براي کنترل قطر مردمک با شکست مواجه مي شود.»
با اين همه، برخي تجارب مهم در جريان هستند که ثابت مي کنند افزايش اسکوتوپيک روشنايي، براي محيط کار سود بخش است. رييس شرکت Full Spectrum مي گويد: يافتن يک تعادل صحيح و با اين حال، اين کار ممکن است و ما سرانجام توانسته ايم يک لامپ جديد به نام Blue Max Lighting بسازيم که دماي رنگي برابر دماي رنگ نور روز در هنگام ظهر يعني 5900 کلوين دارد. به اين ترتيب مي توانيم نور خورشيد را به داخل دفتر کار، کارخانه و خانه بياوريم.
وي اضافه مي کند: اين لامپ 4300 لومن خروجي دارد که معادل يک لامپ هالوژن 300 وات است، البته بدون گرما، اين لامپ در سه آزمايشگاه مستقل مورد آزمايش قرار گرفته و شاخص رنگ نمايي آن برابر 96 اندازه گيري شده است. مرجع اين اندازه گيري، نور روز استاندارد در زمان ظهر است که 100 مي باشد. تحقيقات دانشگاهي زيادي هم براي مقايسه ميان لامپ هاي نور آبي و لامپ هاي هالوژنه صورت گرفته که همگي مويد افزايش توانايي و دقت بصري ناشي از لامپ هاي آبي هستند، بدون خطر گرما و اتلاف انرژي زياد.
3- عموماً روشنايي محوطه پارکينگ ها کم تر از استاندارد است. اين محوطه ها را به عنوان سرويس در نظر مي گيرند که بايد هزينه نگهداري و مصرف انرژي پايين داشته باشند. لامپ هاي القايي نسبت به لامپ هاي متال هلايد هم از نظر طول عمر و هم هزينه نگهداري و مصرف انرژي گزينه ي خوبي براي محوطه پارکينگ هستند. مکانيسم توليد نور در اين لامپ ها، با لامپ رشته اي متفاوت است. به اين ترتيب که يک ميدان فضايي باعث تحريک گاز داخل حباب مي شود و به اين وسيله نور توليد مي گردد. شرکت Gradco در اين زمينه چراغ cut off القايي را به بازار عرضه کرده است. اين چراغ با پوشش دايکاست آلومينيومي، محفظه ي آکريليک و واشر سيليکن طول عمر بالايي دارد. لامپQL ساخت اين شرکت، کاملاً متناسب با کاربرد پارکينگ طراحي شده است و داراي سه قسمت مجزا مي باشد که هر کدام به طور جداگانه قابل تعويض هستند. حباب چراغ يک حباب شيشه اي حاوي گاز بي اثر با فشار پايين است که مقدار کمي بخار جيوه نيز در آن تزريق شده است. بدنه ي داخلي حباب با پودر فلورسنت پوشانده شده است که امکان انتخاب دماي رنگ هاي مختلف را مي هد. در حال حاضر رنگ نمايي 830 (دماي رنگ 3000K) و 840 (دماي 4000K) موجود هستند. اين حاب از طريق يک رابط تغذيه، به مولد فرکانس بالا (HF) وصل مي شود. مولد HF يک جريان متناوب با فرکانس 2/65 مگاهرتز را به آنتن ارسال مي کند. به دليل اين که هيچ جزء مستهلک شونده اي در داخل حباب نمي باشد، طول عمر لامپ بسيار زياد است. ضمن اين که از نظر کيفيت روشنايي، ايمني و هزينه ي بهره برداري هم مزاياي مهمي دارد.

منابع نوري سازگار با محيط زيست
 

1- بحران فزاينده ي انرژي ما را وادار کرده است تا به دنبال منابع قابل جايگزين و تجديدپذير براي روشنايي باشيم. خورشيد يک منبع انرژي رايگان است. آيا روشنايي نيرو گرفته از خورشيد، شکاف تکنولوژي هاي نسل بعدي روشنايي را پُر خواهد کرد؟ شرکت روشنايي PLM، سيستم هاي نورپردازي LED تغذيه شده با خورشيد را براي شهر منچستر انگلستان فراهم نموده است (تحت عنوان طرح ابتکاري خيابان هاي سيز). اين برنامه شامل کاشت 150 درخت در امتداد خيابان هاي منچستر و نورتابي به درخت ها با لامپ هاي LED است. روشنايي خورشيدي ايجاد شده توسط PLM براي تکميل چشم انداز و افزودن نور LED هاي ظريف به منظور ارتقاي نماي درختان در شب، بدون مصرف انرژي، طراحي شده است. صفحات خورشيدي در پاي درخت ها قرار داده شده است که باتري ها را در طول روز شارژ مي کنند و سپس در طول ساعات شبانه، چراغ هاي بالا تاب LED از باتري ها تغذيه مي شوند. لامپ هاي LED هيچ گونه حرارتي که ممکن است موجب آسيب به گياهان شود توليد نمي کنند و نيازي هم به نگهداري ندارند (maintenance free). و LED ها مصرف توان خيلي کمي دارند که اين امر، آن ها را براي کاربرد انرژي خورشيدي، ايده آل مي سازد. از نظر مصرف انرژي و انتشار کربن که موضوعات مسلط جامعه امروز هستند، اين پروژه به يقين يک پروژه ي نمونه است.

2- ما به عنوان طراحان نور، حس و حساسيت طراحي خود را تنها به انسان محدود مي کنيم. لامپ هايي که در خانه هايمان استفاده مي کنيم، مقدار زيادي انرژي نوراني در بخش زرد و سبز طيف مرئي نور توليد مي کنند، چرا که چشم انسان به اين رنگ ها حساس تر است. اما گياهان، رنگ هاي ديگري را دوست دارند، رنگ هايي که آدم ها آن ها را خوب نمي بينند. آيا تا به حال نحوه ي نورگيري و کاربرد نور در گياهان را تجزيه و تحليل کرده ايم؟ لامپ هاي LEDtronics plant LED، که به لامپ هاي رشد معروفند، صرفاً براي رشد گياهان طراحي شده اند که براي بينايي انسان. اين لامپ ها انرژي بسيار کمي مصرف مي کنند و نور کافي را براي گياهان محصور در فضاهاي بسته (indoor) فراهم مي آورند. بسته به چيدمان، يک LED مخصوص رشد گياهان (LED-Plant-Bar) کم تر از 2 وات مصرف توان دارد. بر خلاف لامپ هاي رشد با طيف وسيع، که مقدار زيادي نور غير لازم براي گياهان توليد مي کنند، لامپ Plant LED فقط در محدوده ي مورد نياز گياه به توليد نور مي پردازد به گونه اي که رشد سالم و شادابي گياه ميسر شود و همين امر باعث صرفه جويي انرژي هم مي شود. ساير لامپ هاي رشد گياهان، از فن آوري هايي استفاده مي کنند که عموماً براي روشنايي اتاق ها و ساختمان ها به کار مي روند که باعث مي شود براي چشم انسان خيلي روشن و پُر نور به نظر برسند. لامپ هاي Plant LED نوري توليد مي کنند که براي گياه بسيار پُر نور، ولي از ديد انسان نسبتاً کم نور است که اين باعث کاهش خيرگي و چشم زدگي مي شود. لامپ هاي متعارف رشد گياه، خيلي داغ هستند به گونه اي که دماي سطح حباب در آن ها از چند صد درجه تا حدود 1400 درجه ي سانتيگراد مي تواند باشد. لامپ هاي LED رشد گياه، حتي پس از ساعت ها کار به ميزان کمي گرم مي شوند که اين باعث ايمني براي کودکان و حيوانات است. گرماي کم، اين امکان را نيز فراهم مي سازد که لامپ را تا حد ممکن به گياه نزديک کنيم بدون اين که نگران سوختن برگ هاي آن باشيم.
کاهش گرماي تابشي مزيت ديگري هم دارد، بدين معني که هزينه ي سرمايش را کاهش مي دهد. لامپ هاي متعارف رشد گياه براي جهت دهي و حداکثر بهره برداري از نور خود نيازمند رفلکتور هستند در حالي که LED داراي رفلکتور داخلي است و نيازي به رفلکتور خارجي ندارد. در نتيجه تقريباً همه ي نور توليدي LED به طرف گياه جهت دهي مي شود.
لامپ LED-Plant Bar داراي طول 53/3 سانتي متر و عرض 6/4 سانتي متر است. فاصله ي بهينه تا گياه بين 30 تا 45 سانتي متر مي باشد. نزديک بودن LED به گياه باعث کاهش پهناي پخش نور مي شود يعني به تعدادLED هاي بيش تري نياز است. بنابراين بايد تعادلي ميان ميزان انرژي مورد نياز براي گياه و مقدار سطح پوشش داده شده توسط هر لامپ، برقرار نمود.

پيشرفت هاي فن آوري در زمينه ي منابع نور
 

منابع نور سفيد مبتني بر LED ، باز هم ثابت کرده اند که در مقايسه با منابع نور متداول، کارآمدتر هستند. درLED مي توان نور سفيد را به روش هاي گوناگون توليد کرد؛ براي مثال، با ترکيب نور آبي و زرد مي توان نور سفيد ساخت. با افزودن فسفرهاي مختلف مي توان محدوده اي از نورهاي سفيد را به دست آورد: از روشنايي رمانتيک شعله ي شمع تا نور داغ و درخشان خورشيد. امروزه در توليد اغلبLED هاي سفيد، از LED گاليم نيتريد (GaN) با نور آبي 470-450 نانومتر و پوشش فسفر زرد فام (YAG:Ce) استفاده مي شود. تراشه LED نورآبي متنشر مي سازد که بخشي از آن توسط فسفر YAG:Ce به نور زرد تبديل مي شود. شرکت ژاپني - آمريکايي NDT، توانسته است ماده YAG را در مقياس نانو توليد کند. در حال حاضر، گرد فسفر متشکل از ميکروذرات، به طور گسترده اي در لامپ هاي فلورسنت و LED هاي سفيد کاربرد دارند. با استفاده از فرآيند توليد نانوذرات، مواد فسفرYAG با اندازه متوسط 40 نانومتر توليد شده است که در عين حال داراي بازده کوانترمي داخلي 70 درصد نيز مي باشد. اين مواد مي توانند جانشين خوبي براي ميکروذرات موجود باشند. وقتي که ذرات فسفر در LED سفيد به مقياس ده ها نانومتر کاهش مي يابد، اين امر باعث افزايش ناحيه سطحي مواد و در نتيجه افزايش بهره ي نوري LED سفيد مي شود. همچنين از آن جا که ابعاد اين ذرات بسيار کوچک تر از طول موج نور توليدي (800=400 نانومتر) مي باشد، ميزان پراکندگي نور در اثر برخورد با ذرات کاهش مي يابد.

منابع نور غير معمول
 

آيا ممکن است زماني برسد که پشت پنجره ي اتاق خواب پرده اي بياويزيم که در ماه هاي سرد زمستان، بعدازظهر تابستان را به نمايش بگذارد؟ آيا دوست داريد بالش شما مثل لامپ بدرخشد؟ بخش تحقيقاتي Philips در سال 2005 الياف و منسوجات فوتونيک را که حاوي سيستم هاي روشنايي هستند در يک نمايشگاه بازرگاني در
آلمان به معرض نمايش گذاشت با ايجاد اين فن آ وري نوين و غير متعارف، تحقيقات فيليپس کمک مي کند که عصر جديدي در تاريخ طولاني نساجي پديد آيد. اين پارچه نورافشان، در عين نوراني بودن از نرمي پارچه نيز برخوردار است. زيرنهاد (substrate) اساسي اين منسوجات انعطاف پذير و آويختني، پلاستيک و لايه هاي نازک است. ر روي اين زير نهاد، بسته هايLED سه رنگ (RGB) فشرده را به صورت ماتريس قرار مي دهند. از آن جا که الياف پوشش دهنده اين چراغ هاي LED ريز به طور طبيعي پخش کننده ي نور هستند، هر نقطه ي نوراني (Pixel)، بزرگ تر از آنچه هست به نظر مي رسد. بنابراين LED ها، تأثيري در لطافت و نرمي پارچه نمي گذارند. حتي مي توان با افزودن حس گرهاي تداخلي (از قبيل حس گر جهت يا فشار) و ارتباطي (از قبيل Bluetooth و GSM) نوعي ارتباط دو طرفه با اين پارچه ها بر قرار ساخت. Philips متعهد است که منسوجات فنونيک گسترده وسيعي از کاربردها را در زمينه هاي روشنايي محيط، ارتباطات و بهداشت فردي مي گشايند.

آينده ي منابع نور
 

در آينده، خانه ها و دفترهاي کار ممکن است ديوار و سقف الکترونيکي داشته باشند؛ ديوارها و سقف هايي که قابليت روشن شدن دارند و به سادگي تغيير حالت مي دهند. پژوهشگران، پانل هاي مدولار قابل تعويضي ساخته اند که لامپ هاي LED را با سيستم ها و مصالح ساختماني تلفيق کرده اند. با اين نوآوري، تغيير طرح نورپردازي بسيار سهل و ساده مي شود (سهولت نصب و برداشت پانل ها از روي شبکه الکتريکي). کاربران مي توانند محل چراغ ها را تغيير دهند يا به منظور تامين نيازهاي خود، چراغ هاي جديد اضافه کنند. شرکت ASSIST اخيراً از اين طراحي مبتکرانه پرده برداري کرده است. اين شرکت، يک گروه صنعت LED است که توسط LRC سازماندهي شده است. هدف آن، پيشبرد استفاده ي موثر از تکنولوژي حالت جامد پُر بازده است. اين ايده ي جديد باعث تغيير پارادايم در روشن انديشه ي مردم درباره ي نور مي شود (و نيز در روش طراحي کردن و ساختن فضاهاي داخلي). اين گفته ي مدير تحقيقات LRC و سرپرست برنامه ي روشنايي حالت جامدLRC است.
در آينده بازآرايي پنل هاي LED بر روي ديوارها و سقف اتاق، ساده تر از جابه جايي مبلمان خواهد بود. احتياجي به سوراخ کاري، برق کاري يا اضافه کردن پريز و سيم کشي نيست. پنل هاي LED توسط يک صفحه لمس LCD نصب شده بر روي ديوار کنترل مي شوند. به گفته ي مدير تحقيقات LRC، در 100 سال گذشته روشنايي متداول به عنوان الحاقي به فضا عمل مي کرده است. اما LED ها روش هاي تازه اي را پيش رو نهاده اند. به دليل ابعاد کوچک، استحکام و عمر طولاني LED ، اين تکنولوژي سريعاً متکامل، مي تواند در داخل هر نوع معماري مخفي شود. يکي ديگر از محققان ASSIST مي گويد: «ايده يپيشنهادي ما يک جهش در تکنولوژي و تغيير زير ساخت است و اين که بتوان يک نور محيطي قابل تنظيم براي بهبود بينايي، حال و هوا، بهره وري، بهداشت و زيبايي شناسي فراهم نمود.»
حاميان اين پروژه شرکت هاي روشنايي Osram, Sylvania, Philips, Gelcore و شرکت Nichia America هستند.
و آخرين نوآوري اين که شرکت Fujitso ابتکار جالبي به عمل آورده است: زماني که عمر لامپ رو به پايان است، يک علامت از لامپ و از طريق خط برق به اينترنت ارسال مي شود. سپس شرکت سازنده يا فروشنده، با ارسال پيامي به کاربر از طريق موبايل (sms) به وي گوشزد مي کند که عمر لامپ رو به اتمام است و بايد نسبت به خريد لامپ جديد اقدام نمايد.

پي‌نوشت‌ها:
 

1- نويسنده: Amardeep M. Dugar
2- کارشناس ارشد برق، دانشگاه خواجه نصيرالدين طوسي.
3- منظور از ديد اسکوتوپيک، وضعيت بنايي انسان در نور روز يا نور زياد است. در اين حالت حداکثر حساسيت چشم انسان در طول موج 555 نانومتر است که در حوزه رنگ سبز - زرد مي باشد.
 

منابع:
light focus 2006 proceedings.pp.40-45 دانش نما شماره پياپي 166-165