شهر خود را در انتخاب فناوری پیشرفته LED برای روشن کردن خیابان‌ها و حفظ آسمان تاریک دنبال کنید

هنگامی که LED ها در دهه گذشته محبوبیت پیدا کردند، برخی از شهرها بلافاصله وارد عمل شدند و فناوری کارآمد انرژی را برای روشنایی خیابان ها به کار گرفتند.در طول دهه گذشته، شهر هاى زیادى به عنوان بخشی از استراتژی کاهش انتشار کربن، چراغ‌های خیابانی قدیمی را با LED جایگزین کرده اند.

اکنون، تنظیم کننده ها در سراسر جهان در حال کاهش مصرف انرژی و خطرات زیست محیطی هستند. اما در حالی که به نظر می رسد LED ها آینده روشنی دارند، جوامع و کارشناسان به طور یکسان نگران آسمان تاریک هستند.

یک مطالعه اخیر در Science نشان داد که میانگین آسمان شب بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۲ نه و شش درصد روشن‌تر شده است. این نرخ بالاتر از آنچه بسیاری از کارشناسان پیش‌بینی می‌کردند است، تا حدی به این دلیل که ابزارهای فعلی مورد استفاده برای اندازه‌گیری آلودگی نوری – مانند ماهواره‌های هواشناسی – اساساً نسبت به نور آبی ساطع شده از LED ها که ایجاد آلودگی نوری و اختلال در ریتم شبانه روزی در انسان گرفته تا الگوهای مهاجرت حیوانات تغییر یافته ، متغیر است. هر یک از اینها می تواند منجر به مشکل اثرات زیست محیطی شود. برای کمک به کاهش آلودگی نوری، بسیاری از شهرها به مقدار زیادى به منبع – ال ای دی – بازمیگردند ، اما با شناخت جدید.

شهرهاى کوچک با ایده های بزرگ

در سال ۲۰۰۹، زمانی که تیم برادرز ساکن در رصدخانه اخترفیزیک والاس MIT، جایی که او اکنون مدیر رصدخانه است، شروع به کار کرد، به راحتی توانست کهکشان راه شیری را در آسمان تاریک ببیند. اما طبق مشاهدات از سال ۲۰۱۲ تا ۲۰۲۰، آلودگی نوری از مناطق اطراف به طور پیوسته بر جامعه روستایی نفوذ کرده است و درخشش آسمان را ۶.۸ درصد در سال افزایش می دهد.

برادرز، عضو فعال و معاون سابق بخش ماساچوست انجمن بین المللی آسمان تاریک (IDA) خاطرنشان کرد که پپرل یکی از معدود جوامع باقی مانده در ایالت است که می تواند ستارگان را به وضوح ببیند. او گفت: «ما شاهد افزایش روشنایی آسمان خود سال به سال بوده‌ایم تا جایی که کهکشان راه شیری زمانی که در ماه‌های تابستان قابل مشاهده بود، کاملاً از بین رفته، در واقع، فعالیت او در تابستان ۲۰۱۷ آغاز شد، زمانی که او قصد داشت راه شیری را در رصدخانه به دانش آموزان نشان دهد، اما سپس متوجه شد که آنها نمی توانند آن را ببینند.

تصادفا، برادرز قبلاً در کمیته آیین‌نامه نور، هوا و نویز شهر خدمت می‌کرد. در زمستان ۲۰۱۹، زمانی که شهر محل زندگی او در روزهای اولیه به فکر بازسازی چراغ های خیابانی برای صرفه جویی در انرژی و هزینه بود، مدیر شهر، اندرو مک لین، برای دریافت اطلاعات با برادرز تماس گرفت. پس از صحبت با برادرز در مورد اثرات منفی آلودگی نوری، این پروژه به تلاش گسترده‌تری تبدیل شد تا اطمینان حاصل شود که چراغ‌های خیابانی جدید دید را بهبود ببخشند و در عین حال مشارکت در آلودگی نوری را محدود کنند. برادرز گفت: “من یک ستاره نگر و مربی نجوم هستم.” من همیشه به این موضوع اهمیت می‌دادم، اما می‌توانم بگویم با انتشار شواهد علمی بیشتری که نشان می‌دهد آلودگی نوری برای سلامت انسان و حیوانات چقدر خطرناک است، انگیزه‌ام افزایش یافت.»

کمک به شهر در درک صرفه جویی در هزینه های بالقوه نیز بخش مهمی از بحث های اولیه بود. برادرز گفت: «هنگامی که از HPS [سدیم پرفشار] به روشنایی LED تبدیل می‌شود، تقریباً تضمین می‌کنید که در مصرف انرژی صرفه‌جویی مى کنید و در نتیجه در هزینه‌ها صرفه‌جویی مى کنید». هنگامی که از پتانسیل صرفه جویی اضافی کنترلرهای هوشمند عبور کردیم، تنظیم سطوح روشنایی بسیار کار را آسان تر کرد .

نقطه عطف پروژه این بود که به ساکنان جامعه شهرى فرصتی برای دیدن انتخاب روشنایی خیابان در عمل – ایده برادرز – بدهد. به مدت دو هفته در آوریل ۲۰۲۱، دوازده چراغ که شش نوع مختلف از چراغ های خیابانی را در طیف وسیعی از اندازه ها و دمای رنگ های مرتبط (CCT) نشان می دادند در خیابان اصلی شهر قرار گرفتند. اینها شامل پنج مدل مختلف چراغ خیابان LED، همه با CCTهای کمتر از ۲۷۰۰K از تولیدکنندگان مختلف، و یک چراغ خیابان HPS بود. برای هفته اول، روشنایی چراغ ها روی ۱۰۰٪ روشنایی و سپس براو هفته دوم ۵۰٪ روشنایی تنظیم شد. در طول این مدت، یک نظرسنجی عمومی برای سنجش اولویت ساکنان توزیع شد. حدود ۱۲۵ نفر پاسخ دادند. امار نشان داد : موافقان بین HPS و دماى رنک ۲۲۰۰ کلوین چراغ LED برابر بود. برادرز گفت که به نظر می رسید هیچ کس متوجه کاهش روشنایی نشده است و برخی از پاسخ دهندگان حتی از روشن بودن بیش از حد چراغ های خیابان شکایت داشتند.
با بهره وری انرژی در اولویت شهر، LED 2200K برنده واضح بود.

جان بارنتین، اخترشناس و مشاور اصلی در Dark Sky Consulting، در توسکون آریز، گفت که مشاوره عمومی احتمالاً عامل اصلی موفقیت پروژه بوده است. در آن زمان به عنوان مدیر سیاست عمومی برای IDA کار می کرد و از تلاش های برادرز اطلاع داشت. او افزود: «به نظر می‌رسد که این اشتباه زمانی است که شهرها بدون مشورت با ساکنان خود تصمیم می‌گیرند، و ما بارها و بارها شاهد این کار در مکان‌های مختلف کشور بوده‌ایم.»

چراغ ال اى دى ۲۲۰۰K کلوین که شهر انتخاب کرد Archeon Nano از Cooper Lighting Solutions است که نشان دهنده برخی از آخرین فناوری LED برای ورود به بازار روشنایی خیابان است. کوچکترین و مقرون به صرفه ترین سری Archeon دارای کارایی ۱۶۴ lm/W، بسته های خروجی از ۲۰۰۰ تا ۷۸۰۰ لومن است.

در نهایت، مدیریت شهرى ، چراغ ها را با ۵۰ درصد ظرفیت در ساعات عصر و با ۳۰ درصد ظرفیت بین نیمه شب تا سحر تنظیم کرد. سطح نور کمتر باعث صرفه جویی در انرژی می شود،

مدیریت شهر در نظر داشت که با سطوح روشنایی بالاتر شروع کند، اما برادرز آنها را تشویق کرد که پایین تر بروند -اگر ساکنان از دید شکایت کنند، شهر همیشه می تواند روشنایی را افزایش دهد. تا به امروز، مسئولان اعلان کردند «ما هیچ شکایتی دریافت نکرده‌ایم که چراغ‌ها به اندازه کافی روشن نیستند.»

کنترل روشنایی با استفاده از سنسور هاى هفت پین NEMA روی چراغ باید کار کند ، شهر ترکیبی از کوچک‌ترین و متوسط‌ترین چراغ‌های خیابان را انتخاب کرد که همگی در یک شبکه هوشمند کار می‌کنند. شهر روزانه اعلان‌هایی را از شبکه درباره قطعی برق، کج شدن سهواً وسایل ، مثلاً تصادف با ماشین، یا نقص عملکرد دریافت می‌کند.

نورپردازی دوستدار آسمان تاریک به اپتیک و کنترل اپتیکال متکی است تا به کاربران اجازه دهد مقدار مناسبی از نور را در مکان مورد نیاز قرار دهند. یکى از مسؤولان شهرى إظهار داشت «ما در کار نورپردازی بیش از حد فضاها نیستیم. او اضافه کرد که اکثر محصولات جاده‌ای کوپر دارای درجه نور بالا U0 هستند، به این معنی که برای انتشار نور صفر به آسمان طراحی شده‌اند. این چیزی است که صنعت و مشتریان ما از آن می‌خواهند، و ما در تلاش هستیم تا مباشران خوبی برای آسمان شب باشیم.»

نکاتی برای جوامع طرفدار در آسمان تاریک

شهر با در نظر گرفتن عوامل خارج از CCT، نورپردازی خیابان را به خوبی انجام داد. اتفاق نظر در حال ظهور در میان محققان، اجتناب از تمرکز بر یک عنصر طراحی نور است که در پنج اصل IDA برای نورپردازی مسئولانه در فضای باز نیز منعکس شده است. به عنوان مثال، اگر نور خروجی بیش از حد باشد، یا اگر منابع به دور از جایی که نور مورد نیاز است هدایت شوند، یک دوربین مداربسته زیر ۳۰۰۰K برای سازگاری با آسمان تاریک کافی نیست.

برادرزچک لیست زیر را برای بهسازی چراغ های خیابانی ارائه کرد:

رتبه U0 یا انتشار کم یا بدون نور بالا.

براى کاهش نور ابى مضر و محدود کردن پراکندگى نور در جو از دماى رنگ ۲۲۰۰ کلوین تا ۲۷۰۰ کلوین استفاده شود.
چراغ را طوری تنظیم کنید که فقط مقدار لومن مورد نیاز برای یک کار خاص را ساطع کند.
برخی از مسئولان شهرى نسبت به دست یافتنی بودن لیست خواسته های طرفداران آسمان تاریک برای چراغ های خیابانی جدید – محافظ کامل، U0، حداکثر ۲۷۰۰K CCT، نمایش عمومی، کنترلرهای هوشمند، و سایر درخواست ها – تردید دارند. برادرز گفت: «یک تصور غلط رایج این است که انجام کار درست هزینه بیشتری دارد “اگر به نتایج نگاه کنید، فکر می‌کنم ما ثابت کردیم که آنها اشتباه می‌کنند.”
تامین مالی این پروژه اساساً به دلیل صرفه جویی سالانه در قبوض برق منجر به هیچ هزینه اضافی نمی شود. پرداخت های شهر برای این پروژه در طول ۵ سال باز خواهد گشت ، که یک سال بیشتر از بازگشت سرمایه مورد انتظار است. برخی از چراغ‌ها در چند ماه اول از کار افتادند، اگرچه حداقل یکی از خرابی‌ها به دلیل تصادف خودرو بود. او گفت: «به محض اینکه از مسائل کنترل کیفیت عبور کردید، [چراغ هاى LED] برای ۱۵ تا ۲۰ سال کار خواهند کرد.

فراتر از هزینه های مالی و کاهش مصرف برق، کنترل های پیشرفته چراغ های خیابان مزایایی در ایمنی عمومی ارائه می دهد. «کنترل‌های هوشمند به ما این امکان را می‌دهند که چراغ‌های جداگانه را روشن و خاموش کنیم. بیایید بگوییم یک کودک گم شده وجود دارد. ما می‌توانیم چراغ‌ها را [به سطوح بالاتر] در محله روشن کنیم تا به مردم در این زمینه کمک کنیم»