أجهزة الاستشعار المُرشَّحة بالأشعة تحت الحمراء مقابل أجهزة الاستشعار المُرشَّحة بالأشعة تحت الحمراء: كيف تحافظ الخلايا الضوئية على موثوقيتها في إضاءة الشوارع بتقنية LED
يقدم
أصبحت الإضاءة الخارجية أكثر ذكاءً وكفاءةً مع انتشار مصابيح الشوارع بتقنية LED. ومع ذلك، هناك مشكلة خفية، وإن كانت مستمرة، تؤثر على كيفية استجابة هذه المصابيح لضوء النهار، ألا وهي خلل في عمل الخلايا الضوئية. ويكمن السبب الجذري غالبًا في نوع المستشعر المستخدم.
يستكشف هذا المقال كيفية عمل أجهزة استشعار الخلايا الضوئية المختلفة - من التقليدية إلى المفلترة بالـ R و أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء- الأداء في ظل ظروف الإضاءة الحديثة، وكيف إلكترونيات الوصلات الطويلة يضمن التحكم المستقر من الغسق إلى الفجر من خلال التصميم المتقدم.
لماذا يعتبر المستشعر مهمًا في الخلية الضوئية؟
هل تُضاء أضواء الشوارع لديك مبكرًا جدًا أو تومض طوال الليل؟ السبب بسيط، ولكنه حيوي جدًا. مستشعر ضوئي كهربائي مخفية عميقًا داخل الخلية الضوئية.
تعمل الخلية الضوئية لإضاءة الشوارع كـ"عين" نظام التحكم في الإضاءة. فهي تكتشف مستويات الإضاءة المحيطة وتُشغّل إضاءة الشوارع تلقائيًا عند الغسق وتُطفأ عند الفجر - ومن هنا جاء مصطلح "الخلية الضوئية من الغسق إلى الفجر".
لكن عصر مصابيح LED اليوم يُمثل اختبارًا جديدًا للخلايا الضوئية. تتميز مصابيح LED بتألقها بطرق تختلف عن مصابيح الصوديوم أو هاليد المعدن القديمة. قد يُربك نتاجها الطيفي الضيق تصاميم الخلايا الضوئية القديمة، مما يؤدي إلى:
- تشغيل خاطئ: عندما "ترى" الخلية الضوئية ضوء LED الخاص بها وتنطفئ قبل الأوان.
- تشغيل/إيقاف الدراجات: عندما يتم تشغيل وإطفاء الأضواء بشكل متكرر بالقرب من حدود الغسق أو الفجر.
- التداخل تحت الأحمر: مما يؤدي إلى عدم استقرار الأداء أو تأخر الاستجابة.
لهذا السبب تتطلب أنظمة الإضاءة الحديثة ستقنيات استشعار أكثر ذكاءً يمكنها التعامل السلوك الطيفي للصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)
مشكلة | قضية تقليدية | التأثير على مصابيح الشوارع LED |
تشغيل خاطئ | الكشف عن الضوء المرئي شديد الحساسية | الأضواء تنطفئ مبكرا جدا |
تشغيل/إيقاف الدراجات | القرب من المصباح | يؤدي التبديل المستمر إلى إتلاف المصباح والدائرة |
تداخل الأشعة تحت الحمراء | ضوء الأشعة تحت الحمراء غير المفلتر | التحكم في السطوع غير مستقر |
ولحل هذه المشكلة، قدم المهندسون أجهزة استشعار تعمل بفلتر R وأجهزة استشعار تعمل بالأشعة تحت الحمراء - وهي ابتكارات تجعل الخلايا الضوئية أكثر موثوقية في ظل ظروف LED.
ما هو مستشعر الخلية الضوئية المفلترة R وكيف يعمل؟
هل لاحظتَ يومًا أن بعض الخلايا الضوئية تعمل بشكل أفضل تحت ضوء LED؟ هذا بفضل تصميم المستشعر المُرشَّح بـ R.
يحتوي مستشعر الخلية الضوئية المُرشَّح بالأشعة تحت الحمراء (R-filtered) على فلتر للأشعة تحت الحمراء. يحجب هذا الفلتر الأشعة تحت الحمراء الزائدة ويسمح بمرور الضوء المرئي فقط. يساعد هذا الفلتر الخلية الضوئية على العمل كعين بشرية، ويتجاهل إشارات الأشعة تحت الحمراء الزائفة.
إليك كيفية عملها:
- الفلتريزيل أطوال الموجات تحت الحمراء المنبعثة من مصابيح LED أو مصادر الحرارة الأخرى.
- المستشعريقيس شدة الضوء المرئي بدقة.
- دائرة التحكم يقوم بتبديل الضوء بناءً على سطوع البيئة الفعلية، وليس الانعكاسات.
لماذا تُعد أجهزة الاستشعار المُرشَّحة بالـ R مثالية لإضاءة LED
تُضفي الخلايا الضوئية المُرشَّحة بالـ R بريقًا على المشاريع الحضرية والسكنية التي تهيمن عليها مصابيح LED. وهي تُوفِّر:
- تحكم مستقر من الغسق إلى الفجر غير متأثر بقرب المصباح.
- حساسية دقيقة تتوافق مع الرؤية البشرية.
- توفير الطاقة من خلال التبديل الدقيق.
ميزة | مستشعر الخلية الضوئية المفلترة R |
نطاق الكشف | طيف الضوء المرئي (380–780 نانومتر) |
الميزة الرئيسية | يحاكي استجابة العين البشرية |
توافق LED | ممتاز |
طلب | المناطق البلدية والحدائق والسكنية |
نماذج الأمثلة | JL-428C، JL-207 |
مع ذلك، قد تكون التصاميم المُرشَّحة بالأشعة تحت الحمراء حساسة. عند تركيبها تحت مصباح، تزيد الانعكاسات القوية من حساسيتها. في مثل هذه الحالات، يلجأ المهندسون غالبًا إلى أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء.
كيف تعمل أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء على تحسين الاستقرار في الخلايا الضوئية؟
عند تركيب الخلية الضوئية بالقرب من المصباح، قد تواجه الفلاتر القياسية صعوبة في العمل. وهنا يأتي دور مستشعرات الأشعة تحت الحمراء.
يكتشف مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR) الضوء تحت الأحمر فقط، متجاهلاً الضوء المرئي تمامًا. هذا يجعله محصنًا ضد مخرجات LED المرئية التي تسبب التنشيط الذاتي أو حلقات الوميض.
كيف يعمل:
- إنه يتتبع فقط الأشعة تحت الحمراء، والتي تنبعث عادة من البيئة الطبيعية أو السماء.
- يقوم بتصفية الضوء المرئي LED بشكل كامل.
- إنه يضمن أن مفتاح الخلية الضوئية يعمل بناءً على ظروف ضوء النهار فقط، وليس مصدر الضوء الخاص به.
يعد هذا التصميم مثاليًا للخلايا الضوئية المثبتة أسفل المصباح أو في البيئات العاكسة مثل الأنفاق أو الأعمدة العالية أو أغطية المصابيح المعدنية.
ميزة | مستشعر الخلية الضوئية بالأشعة تحت الحمراء |
نطاق الكشف | طيف الأشعة تحت الحمراء (فوق 780 نانومتر) |
ميزة | غير متأثر بانعكاسات LED |
القيود | أقل طبيعية لاستجابة العين البشرية |
طلب | المناطق تحت المصباح أو العاكسة |
نماذج الأمثلة | سلسلة JL-203C، سلسلة JL-205 |
من خلال دمج الكشف بالأشعة تحت الحمراء فقط، يمكن للمصنعين إنتاج مقابس تحكم ضوئي عالية الاستقرار تحافظ على تشغيل مصابيح الشوارع LED دون أي مشاكل طوال الليل.
كيف تتم مقارنة أجهزة الاستشعار R-Filtered وأجهزة الاستشعار IR في المشاريع الحقيقية؟
يعتمد الاختيار بين مستشعرات الأشعة تحت الحمراء والمُرشِّحة بالأشعة تحت الحمراء على ظروف التركيب. يُلخِّص الجدول أدناه الاختلافات بينهما والسيناريوهات المثالية.
نوع المستشعر | مبدأ العمل | المزايا | القيود | أفضل استخدام | نماذج الانضمام الطويل |
عادي | يكتشف الضوء المرئي + الأشعة تحت الحمراء | منخفضة التكلفة | متأثر بانعكاسات LED | الحدائق والإضاءة العامة | JL-101 / JL-102 / JL-106 |
مُفلترة R | مرشحات الأشعة تحت الحمراء، وقراءة الضوء المرئي | يحاكي العين البشرية، وصديق للمصابيح LED | حساس تحت المصباح | الحدائق والطرق البلدية | JL-202 / JL-204 / JL-207 |
مستشعر الأشعة تحت الحمراء | يقرأ الأشعة تحت الحمراء فقط | محصن ضد التحفيز الذاتي للصمامات الثنائية الباعثة للضوء | يحتاج إلى دوائر كهربائية خاصة | تحت المصباح، الأنفاق | JL-203C / JL-205 |
في أنظمة إنارة الشوارع الذكية، غالبًا ما يكون نهج الأشعة تحت الحمراء خيارًا ناجحًا نظرًا لانخفاض معدل التشغيل الخاطئ وقدرته العالية على مقاومة الضوضاء. أما في الإنارة العامة الجمالية، فإن المستشعرات المُرشَّحة بالأشعة تحت الحمراء توفر إيقاع تشغيل/إيقاف أكثر "طبيعية" يتوافق مع الإدراك البشري.
ما الذي يجعل تصميمات الخلايا الضوئية الخاصة بـ Long-Join مميزة؟
إلكترونيات الوصلات الطويلة تتمتع بخبرة تزيد عن 20 عامًا. وهي من أكثر الشركات المصنعة للخلايا الضوئية موثوقيةً إضاءة الشوارع بتقنية LED وأنظمة التحكم الذكية.
يسعى مهندسونا إلى تحقيق أداء واقعي. كل وحدة تحكم ضوئية تحافظ على موثوقيتها في ظل تقلبات الطقس، وتقلبات الجهد، واختلافات التركيب.
تتضمن حلول الخلايا الضوئية الأساسية من Long-Join ما يلي:
1. سلسلة JL-428C
- مجهزة بفلتر الأشعة تحت الحمراء الثنائيات الضوئية
- دائرة هجينة حرارية + إلكترونية لتحقيق المتانة
- مدمج حماية من زيادة التيار الكهربائي MOVللسلامة من الصواعق
- مثالي لمصابيح الشوارع LED والأنظمة الصناعية
2. سلسلة JL-207 (الجيل التالي)
- تحسين الترشيح البصري
- دقة محسنة للكشف عن LED
- مثالي لمشاريع المدن الذكية والأنظمة المتوافقة مع NEMA
يتم اختبار كل منتج تحت معايير مقاومة الماء IP65، وظروف الاهتزاز، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية على المدى الطويل - مما يضمن استمرار الخلية الضوئية لديك لأكثر من 30000 دورة تبديل دون انحراف.
لمعرفة المزيد عن تصميماتنا المفلترة بالأشعة تحت الحمراء، استكشف:
- خلية ضوئية JL-205 طويلة الوصل
- وحدات تحكم إضاءة الشوارع الذكية
كيف تعمل الخلية الضوئية على تعزيز كفاءة إضاءة الشوارع الذكية؟
هل مازلت تتساءل كيف تقوم هذه الأجهزة الصغيرة بتحويل أنظمة الإضاءة في المدينة؟
يُقلل مستشعر الإضاءة الضوئية من الحاجة إلى الصيانة اليدوية من خلال إدارة دورات الإضاءة تلقائيًا. عند دمجه في شبكة تحكم ذكية في الإضاءة، يُساعد على:
- خفض استخدام الطاقة بمقدار 30-40%
- إطالة عمر مصابيح LED عن طريق تجنب الدورات غير الضرورية
- انخفاض تكاليف الصيانة مع التشخيص التلقائي
تتصل الخلايا الضوئية الحديثة عبر نيما أو مقابس زاغامما يسمح بترقيات معيارية لوحدات التحكم الذكية. تتضمن تصميمات Long-Join كلاً من مقابس NEMA ذات 7 دبابيس و موصلات Zhaga رباعية السنونمتوافقة مع معايير المدينة الذكية العالمية.
ميزة | مقبس التحكم الضوئي NEMA | مقبس زاغا |
دبابيس | 3–7 | 4 |
طلب | وحدة تحكم في إضاءة الشوارع الخارجية | مصابيح ذكية مدمجة |
مثال | سلسلة NEMA JL-700 | زاغا JL-700Z |
وتسمح هذه المرونة للبلديات بتحديث الأنظمة الحالية دون الحاجة إلى استبدال التركيبات بالكامل.
ما الذي يجب مراعاته عند اختيار الخلية الضوئية لمشاريع إضاءة الشوارع؟
اختيار مفتاح مستشعر الإضاءة المناسب لا يقتصر على السعر. ضع هذه العوامل في اعتبارك:
- موضع التثبيت– تعمل إعدادات أسفل المصباح بشكل أفضل مع أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء.
- ظروف الإضاءة البيئية- بالنسبة للطرق المفتوحة أو الحدائق، تضمن أجهزة الاستشعار التي تعمل بفلتر R استجابة دقيقة.
- تكامل التحكم الذكي- اختر الخلايا الضوئية المتوافقة مع NEMA أو Zhaga لأنظمة إنترنت الأشياء.
- الشهادات – تأكد دائمًا من التوافق مع معايير UL وCE وANSI C136.10/41.
بفضل هذه الاعتبارات، تساعد Long-Join المدن ومصنعي المعدات الأصلية ومُدمجي الإضاءة على تحقيق أتمتة الإضاءة المستقرة والفعّالة من حيث التكلفة.
خاتمة
مع هيمنة مصابيح LED على الإضاءة الحضرية، أجهزة استشعار الخلايا الضوئية يجب أن تتطور. لم تعد التصاميم التقليدية كافية. سواءً كان مشروعك يتطلب دقةً بصريةً أو استقرارًا في الأشعة تحت الحمراء، توفر لك لونج-جوين إلكترونيكس الخبرة والتكنولوجيا للتحكم الذكي والمتسق في الإضاءة.
من الخلايا الضوئية من الغسق إلى الفجر ل مقابس التحكم الضوئي الذكيةتستمر شركة Long-Join في الريادة في مجال الموثوقية والابتكار والاستدامة لصناعة الإضاءة العالمية.
الروابط الخارجية:
●https://www.electronicsforu.com/technology-trends/learn-electronics/ir-led-infrared-sensor-basics
●https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0030399204001677
●https://en.wikipedia.org/wiki/Photodiode
●https://electronics.stackexchange.com/questions/640162/كيف-تعمل-الأفلام-لحماية-الاندفاع؟
●https://premioinc.com/blogs/blog/ما هو تصنيف IP65؟
Arabic 
English 
Russian 
Spanish 
Portuguese 
Italian