7

ภาพท 2.2 การเคลอนทของคลนแมเหลกไฟฟา

สเปคตรมของคลนแมเหลกไฟฟา จะมชวงความยาวคลน (ทมนษยคนพบ)ตงแต - นาโนเมตร(รงส Cosmic) จนถง นาโนเมตร ( ไฟฟากระแสสลบ ) เมอเราพจารณาวาแสงเปนคลนแมเหลกไฟฟา แสงจะอยในชวงความยาวคลนทมนษยมองเหนซงมเพยงชวงเลกๆ จาก 380 นาโนเมตร(3800 angstroms) ถง 760 นาโนเมตร (7600 angstroms) และความยาวคลนทแตกตางกนจะปรากฏเปนแสงสทแตกตางกนดงแสดงในตารางท 2.1

ตารางท 2.1 แสดงสของแสงในชวงความยาวคลนตางๆ

ส ความยาวคลน(nm) แดง 760-630 สม 630-590

เหลอง 590-560 เขยว 560-490 น าเงน 490-440 คราม 440-420 มวง 420-380

2.2 การมองเหนของดวงตามนษย [1][3]

การมองเหนวตถใดๆและสตางๆไดนนจ าเปนจะตองอาศยแหลงก าเนดแสงไมวาจะเปนดวงอาทตย หรอเปลวไฟ แสงทออกมาจากแหลงก าเนดเมอกระทบกบวตถแลวจะสะทอนเขาสตาจะยงผลท าใหเรามความรสกมองเหนวตถได

8

การมองเหนในแตละขณะจะมวตถหลายอยางรวมอยในภาพทปรากฎตอตาวตถแตละอยางจะเปลยนคณสมบตบางประการของแสงทออกมาจากแหลงก าเนด ทส าคญคอวตถแตละประเภทมการดดกลนแสงในชวงความยาวคลนตางๆ เอาไวในอตราทไมเทากนแลวปลอยเฉพาะสวนทเหลอหรอบางความยาวคลนออกมาเขาสตา นอกจากนปรมาณของแสงสวาง และระยะการปรบภาพของดวงตากมมผลตอการมองเหนดวยเชนกน จากการมองเหนดงกลาวนจะเหนไดวาความชดเจน และความสบายในการมองเหนภาพตางๆจะขนอยกบปจจยทางสรระวทยาคอดวงตามนษย และปจจยภายนอกอนๆ ซงจะกลาวตอไป

ภาพท 2.3 สวนประกอบดวงตา

2.3 ปจจยภาคนอกทมผลตอการมองเหน [1][3]

ความสามารถในการมองเหนของดวงตามนษย ขนอยกบปจจย(ภายนอก) 5 อยาง คอ

1.ขนาด และระยะทาง 2.ความสวาง (Luminance) 3.ความเปรยบตาง (Contrast) 4.เวลา 5.แสงบาดตา

2.3.1 ขนาดและระยะทางของวตถ ขนาด และระยะทางของวตถ ทมผลตอความสามารถในการมองเหน สงส าคญกคอ ขนาดทดวงตามองเหน (รบร) ซงขนอยกบมมในการมอง (Visual Angle, ) ของดวงตา ถาเราเคลอนวตถทมองเขามาใกลจะท าใหมม ใหญขน ซงท าใหมองเหนชดเจนขน

9

2.3.2 ความสวาง (Luminance) ความสวางในทน หมายถง ความสวางของวตถซงเกดจากแสงกระทบบนวตถ สะทอนออกมาสดวงตา(Luminance) โดยจะมผลตรงตอความสวางของวตถขนอยกบปรมาณแสงทตกกระทบ และคณสมบตในการสะทอนแสงของวตถนนๆ ตามสมการ

เมอ L คอ ความสวาง (Luminance)มหนวยเปน ลกซ (Lux) คอ ความสามารถในการสะทอนของวตถ (Reflectance) E คอ ความสองสวางทตกกระทบวตถ (Illumination) มหนวยเปน ลกซ (Lux) การมองเหนของดวงตาเปนการมองเหน ความสวางของวตถ (luminance) ทสะทอนแสงออกมาไมใชความสองสวางทตกกระทบวตถ (illumination) ดงนนคณสมบตการสะทอนแสงของวตถมผลอยสงมากตอการมองเหนวตถนน โดยหนวยของความสองสวางนนจะก าหนดเปน ลกซ (Lux)

2.3.3 ความเปรยบตาง (Contrast) ความเปรยบตาง กคอ ความจดในการตดกนของสหรอความสวางของ วตถ (Object) กบ ฉากหลง (Background) ซงเปนกลไกพนฐานในการมองเหนวตถ ถาความแตกตางระหวางฉากกบวตถมนอย เราจะสามารถมองเหนวตถไดยากขน คาความเปรยบตางทนอยทสดทสามารถเรมมองเหนวตถได เรยกวา Contrast Threshold โดยจะนยมใชวธของ Blackwell ดงสมการ

| | |

|

เมอ คอ ความสวางของวตถ (Object) คอ ความสวางของฉาก (Background) คอ ความแตกตางระหวาง และ

2.3.4 ระยะเวลาในการมอง (Time) การมองเหนของดวงตาไมใชปรากฏการณทเกดขนแบบฉบพลนทนททนใด ในความเปนจรงจะตองมชวงเวลาทางขบวนการไฟฟาเคม ในการสงสญญาณจากจอตา(Retina) ไปยงสมอง ใน

10

ททมความสวางนอยกตองใหเวลาในการมองมากกวาททมความสวางมากถาตองการรายละเอยดเทากน

2.3.5 แสงบาดตาหรอแสงรบกวน (Glare) แสงบาดตาหรอแสงรบกวนเกดจากสภาวะทมแสงสองในต าแหนงทไมเหมาะสม แสงรบกวนท าใหเกดผลเสยตอการมองเหน และตอดวงตา เชน มองเหนไมชดเจน ขาดความสบายตา บางกรณถงขนมองไมเหนเลย นอกจากนอาจท าใหตาเกดความเมอยลาไดงาย แสงบาดตาหรอแสงรบกวนสามารถแบงตามลกษณะการเกดได 2 ประเภท

- แสงบาดตาโดยตรง(Direct Glare) หมายถงแสงทพงจากแหลงก าเนดแสงมายงดวงตาโดยตรง

- แสงบาดตาโดยออม(Indirect Glare) หมายถงแสงทสะทอนจากพนผวทไมไดเปนจดสนใจ ซงท าใหเกดผลกระทบได 2 แบบ คอ

- แสงบาดตาแบบท าใหไมสบายตา (Discomfort Glare) แสงบาดตาประเภทนจะท าใหเกดความเมอยลาในการท างานและท าใหความสามารถในการมองเหนลดลง และยงท าใหเกดความร าคาญและความเครยดในการท างาน

- แสงบาดตาแบบท าใหไมสามารถมองเหนได(Disability Glare) แสงบาดตาประเภทนจะลดขดความสามารถของการมองเหนลดลงอยางมาก หรออาจท าใหมองไมเหนเลย และยงท าใหเกดความเมอยลาในการท างานดวย

2.4 หนวยการวดของแสง [1][3] 2.4.1 พลงงานของการสองสวาง (Luminous Energy,Q) พลงงานของการสองสวาง (Luminous Energy,Q) เปนคาพลงงานของแสงในรปของคลนแมเหลกไฟฟา มหนวยเปน “ umen – Second” 2.4.2 มมกรวยตนหรอ Solid Angle ( ) มมกรวยตนหรอ Solid Angle( ) เปนคาอตราสวนของพนผวทรงกลมตอคารศมของทรงกลมยกก าลงสอง มหนวยเปน “Steradian(sr)”

ทรงกลม

d

11

ภาพท 2.4 แสดงนยามของ Solid Angle 1 Steradian(sr) 2.4.3 ฟลกซสองสวาง (Luminous Flux) ฟลกซสองสวาง (Luminous Flux, ) คออตราการแผพลงงานของแสงตอหนวยเวลา มหนวยเปน “ umen(lm)” สมการของ สามารถแสดงไดเปน

d dt

เมอ Q เปนคาพลงงานของแสงทแผออกมาจากแหลงก าเนด

2.4.4 ความเขมของการสองสวาง(Luminous Intensity,I) เปนคาความหนาแนนของฟลกซสองสวางจากแหลงก าเนดแสง ในทศทางทก าหนด ตอคามมกรวยตน คาความเขมของการสองสวาง เปนคาทแสดงความสามารถของแหลงก าเนดแสงในการสองสวางในทศทางทก าหนด มหนวยเปน “ andela(cd)”

d d

lumensteradian

candela

12

2.4.5 ความสวาง(Luminance,L) ความสวาง(Luminance,L) เปนคาฟลกซสองสวาง จากจดทก าหนดไปยงทศทางทก าหนด ตอพนทตกกระทบ ( ) ตอมมกรวยตน มหนวยเปน lumen m (Lux) หรอ lumen t (footcandle (fc)) สมการแสดงคาความสวางเขยนไดเปน

d

d d

2.4.6 การสะทอนแสงของพนผว

การสะทอนแสงของพนผวแบงได 4 ประเภท โดยคณสมบตทส าคญดงตอไปน

- การสะทอนแสงแบบสมบรณ หรอ Specular Reflection เปนการสะทอนแสงของกระจกหรอวตถทมผวมนมากๆ โดยจะมมมสะทอนแสงเทากบมมตกกระทบ ( )

- การสะทอนแสงแบบแผกระจายบางสวน หรอ Composed or Spread Reflection เปนการสะทอนแสงทมมมทแสงสะทอนออกมากทสดท ามมเทากบมมตกกระทบ ( ) โดยแสงทเหลอทสะทอนออกมากระจายอยรอบๆการสะทอนแสงแบบนจะเกดกบพนผวประเภทอะลมเนยม

- การสะทอนแสงแบบกระจาย หรอ Diffuse Reflection เปนการสะทอนแสงทกระจายออกทกทศทาง โดยจะสะทอนในทศตงฉากกบพนผวมากทสด ในกรณทเปน พนผวกระจายแสงแบบสมบรณ หรอ Lambertian Surface(Perfect Diffuser) เปนพนผวทดดกลนพลงงานสองสวาง และกระจาย(ทงหมด) ออกมาเปนทรงกลมทสมผสพนผวนน โดยเปนไปตามสมการ

cos ( am ert’s Cosine Law)

- การสะทอนแสงแบบรวมหรอแบบผสม หรอ Mixed or Combination เปนการสะทอนทรวมคณสมบตการสะทอนทกแบบเขาดวยกน ซงเกดกบพนผวในความเปนจรงเกอบทกชนด

13

ภาพท 2.5 แสดงลกษณะการกระจายแสงของพนผวแบบตางๆ

2.4.7 ความสองสวาง (Illumination,E) ความสองสวาง(Illumination,E) เปนคาฟลกซสองสวางทตกกระทบพนผวเลกๆ ตอหนวยพนทของพนผวนน มหนวยเปน lumen/ t (footcandle(fc)) หรอ lumen/m (Lux) ซงเปนหนวยเดยวกบคาความสวาง สมการของคาE แสดงไดเปน

d

d (lumen/ t (footcandle(fc)) หรอ lumen/m (Lux))

2.4.8 ประสทธภาพของการสองสวางของแหลงก าเนดแสง (Efficacy) เปนคาแสดงประสทธภาพของแหลงก าเนดแสง ในเชงของการใหแสงสวาง คา Efficacy คอ อตราสวนของฟลกซสองสวางทงหมดทออกจากแหลงก าเนดแสงกบคาก าลงงานทแหลงก าเนดใช(input power) มหนวยเปน lumen/watt

2.5 อปกรณท าหนาทสองสวางส าหรบไฟถนน [2]

การศกษาอปกรณท าหนาทสองสวางในกจกรรมน เพอใชเปนขอมลอางองในการค านวณดานการ สองสวางและการใชพลงงาน และท าใหสามารถเปรยบเทยบระหวางโคมไฟถนนทสมรรถนะไมเหมาะสมกบทสมรรถนะด คาทางแสงทท าหนาทในการสองสวางถนนคอ ฟลกซสองสวางคงตว (FU) จากโคมถนนทใช การเสอมคาของหลอด (LLMF) และโคมถนน(LMF) จากการใชงาน ฟลกซสองสวางทตกบนผวถนนเทานนทเปนประโยชนส าหรบไฟถนน ซงสามารถอธบายไดดวย สมการ

14

FU [lumen] = UF x LMF x LLMF x Lamp Lumen Output

คาทางแสงทท าหนาทในการสองสวางถนนนค านงถงทงโคมไฟถนน หลอดไฟฟา บลลาสต และ วธการตดตงโคมไฟถนน ในการค านวณทงหมด

2.5.1 หลอดไฟฟาทควรเลอกใช

ในการสองสวางถนนสวนใหญของกรมทางหลวง กรมทางหลวงชนบท และองคกรปกครองสวนทองถนนน จะนยมใชโคมไฟถนนและหลอดไฟฟาชนดตาง ๆ ตามชนดและประเภทของถนนในแตละพนท เชน โคมไฟถนนประเภทตาง ๆ ทใชหลอดโซเดยมความดนไอสง หลอดเมทลฮาไลด หรอหลอดไอปรอทความดนสง แหลงก าเนดแสงประกอบดวย หลอดไฟฟา อปกรณควบคม และตวโคมไฟถนน องคประกอบทมผลตอการเลอกใชในการออกแบบไฟถนน ไดแก

- ขนาดของหลอดไฟฟา (ก าลงไฟฟาและฟลกซสองสวาง) - อายของหลอดไฟฟา - สของแสงและการเหนส ( Tc, Ra) - ประสทธผลของหลอดไฟฟาและโคมไฟถนน - ขนาดทางกายภาพของหลอดไฟฟาและโคมไฟถนน - การกระจายแสงของโคมไฟถนน - ความคงทนและชนการปองกนของโคมไฟถนน - ราคาหลอดไฟฟาและโคมไฟถนน

1) หลอดไอปรอทความดนสง

หลอดไอปรอทความดนสง หรอหลอดแสงจนทรเปนผลตภณฑทเกาแก และใชกนมากในไฟถนน ท างานดวยไอปรอททความดนสง มใหเลอกใชหลายขนาด

จดเดน คอ อายใชงานยาว งายตอการใชงาน เนองจากใชบลลาสตแตเพยงอยางเดยว จดดอย คอ คาประสทธผลการสองสวางต า ฟลกซสองสวางจะลดลงคอนขางเรวตามอาย

ใชงานเมอเทยบกบหลอดโซเดยมความดนไอสง และเมอไฟฟาดบชวงสน ๆ หลอดจดตดใหมจะใชเวลานานรายละเอยดและสมรรถนะ การท างานของหลอดไอปรอทความดนสงด มอก 673เลม 2-255X, มาตรฐาน IEC 60188 (2001-05)

15

ภาพท 2.6 Mercury vapour lamp, E-elliptical, phosphor coated

2) หลอดเมทลฮาไลด

หลอดเมทลฮาไลด มใหเลอกใชหลายขนาด ท างานดวยไอปรอททความดนสงภายในหลอดถายประจมการเตมสารประกอบจ าพวกฮาไลด เพอท าใหสของแสงดขน มอณหภมสตาง ๆ ขนอยกบสารประกอบฮาไลดทเตมเขาไป

จดเดน คอ ประสทธผลการสองสวางมคาสง (70-100 lm/W) ดชนการใหส Ra มคาประมาณ 60-80 บางรนอาจมคา Ra มากกวา 90

จดดอย คอ อายใชงานสนกวาหลอดถายประจชนดอน (8,000 ชวโมง)ในการท างานของหลอดตองใชบลลาสตและอกนเตอร แรงดนจดหลอด ประมาณ2.8 – 5 kV รายละเอยดและสมรรถนะ การท างานของหลอดเมทลฮาไลด ดมาตรฐาน IEC 61167 (1992-09)

a) b) c)

ภาพท 2.7 ตวอยางหลอดเมทลฮาไลดแบบตางๆ a) Metal halide lamp, E-elliptical, clear b) Metal halide lamp, TS-tubular, double ended c) Metal halide lamp, T-tubular

16

3) หลอดโซเดยมความดนไอสง

หลอดโซเดยมความดนไอสงใชกนมากในไฟถนน มใหเลอกใชหลายขนาด ท างานดวยไอโซเดยมความดนสง

จดเดน คอ ประสทธผลการสองสวางมคาสงกวาหลอดเอชไอด (HID) ชนดอน ๆ(ประมาณถง 130 lm/W) ตวหลอดทสองสวางมขนาดเลก ท าใหการควบคมการกระจายแสงท าไดด และตวโคมไฟมขนาดเลก หลอดมอายใชงานยาว ในขณะทฟลกซสองสวางลดลงคอนขางนอยตามอายใชงาน

จดดอย คอ มอณหภมสต าประมาณ 2000 K สของแสงเปนสเหลองทอง ซงมดชนการใหสคอนขางต า (Ra = 25) มหลอดโซเดยมซงใหแสงสขาวเหลอง มอณหภมส2500 K ดชนการใหสดขน Ra = 85 แตประสทธผลการสองสวางต ากวาแบบธรรมดา การท างานของหลอดตองใชบลลาสตและอกนเตอร แรงดนทจดหลอด ประมาณ2.8 – 5 kV รายละเอยดและสมรรถนะในการท างานของหลอดโซเดยมความดนไอสงดมาตรฐาน IEC 60662

a) b) c)

ภาพท 2.8 ตวอยางหลอดโซเดยมความดนไอสงแบบตางๆ a) High pressure sodium lamp, E-elliptical, phosphor coated b) High pressure sodium lamp, T-tubular c) High pressure sodium lamp, Double ended

4) หลอดโซเดยมความดนไอต า

หลอดโซเดยมความดนไอต า มใหเลอกใชหลายขนาด ท างานดวยไอโซเดยมความดนต า ใชกาซนออนและอารกอน เพอท าหนาทชวยเมอเรมจดหลอด หลอดใชเวลาตงแตเรมจดจนใหแสงเตมทประมาณ 12 – 15 นาท

17

จดเดน คอ ประสทธผลการสองสวางมคาสงกวาหลอดไฟชนดอน ๆ (150-200 lm/W) ฟลกซสองสวางลดลงคอนขางนอยตามอายใชงาน จดดอย คอ ใหแสงคลนความถเดยว สเหลอง อณหภมส 1700 K มคาดชนใหสแสงต า หลอดมอายใชงานสนกวาหลอดโซเดยมความดนไอสง ตวหลอดทสองสวางมขนาดยาว ท าใหการควบคมการกระจายแสงท าไดยากและตวโคมไฟมขนาดใหญ รายละเอยดและสมรรถนะในการท างานของหลอดโซเดยมความดนไอต า ดมาตรฐาน IEC 60192

ภาพท 2.9 Low pressure sodium lamp, Tubular, IR reflecting coating

5) หลอดฟลออเรสเซนตแบบกระทดรด ( Compact Fluorescent Lamps CFL)

หลอดฟลออเรสเซนตแบบกระทดรด มขนาดกระทดรด มใหเลอกใชหลายขนาด มก าลงไฟฟา และฟลกซสองสวางไมสง แตมประสทธผลการสองสวางคอนขางสง จงเหมาะกบการใชงานบน ถนนทไมตองการความสองสวางสง โคมไฟทใชหลอดชนดนจะมขนาดเลกและราคายอมเยาว

รายละเอยดและสมรรถนะในการท างานของหลอดฟลออเรสเซนตแบบกระทดรด ดมาตรฐาน มอก. 1713- 2548 และ IEC 60901

ภาพท 2.10 Compact Fluorescent Lamps CFL

18

6) หลอดแอลอด ( Light Emitting Diode LED)

หลอดแอลอด เปนหลอดไฟฟาทพฒนาขนมาใหมมใหเลอกใชหลายขนาด สามารถใชพฒนาโคมไฟถนนได

จดเดน หลอดแอลอด มขนาดเลก ประสทธผลการสองสวางมคาสงกวาหลอดไอปรอท ความดน สงและมแนวโนมทจะพฒนาไดสงขนอก หลอดแอลอดมการกระจาย ความเขมสองสวางใน ทศ ทางดานหนา จงเหมาะทจะพฒนาใชกบโคมไฟถนนตอไป เพราะสามารถออกแบบออปตกสใหม ประสทธผลการสองสวางของโคมไฟถนนสงกวาโคมไฟถนนทใชหลอดชนดอนๆ

จดดอย คอ หลอดมก าลงไฟฟาและฟลกซสองสวางไมสง ตองประกอบแอลอดพรอมออปตกส เปนลกษณะโมดล ทมการกระจายความเขมสองสวางในทศทางทตองการ และตองใชโมดลเปน จ านวนมากตอโคมไฟถนนแตละโคม

ดมาตรฐาน IEC 62031 และ IEC/PAS 62612

ภาพท 2.11 Light Emitting Diodes Lamps

2.5.2 บลลาสตทควรเลอกใช

มการสญเสยก าลงงานไฟฟาเกดขนในอปกรณควบคม ซงจายก าลงงานใหหลอดไฟฟา บลลาสตท าหนาทหลกในการควบคมกระแส แรงดนไฟฟาครอมหลอดและก าลงไฟฟาของหลอดไฟฟาใหถกตอง บลลาสตของหลอดฟลออเรสเซนตและหลอดเอชไอดจะใชพลงงานไฟฟาจ านวนหนงซงเปนการสญเสยและปลอยออกเปนความรอน

ประสทธภาพของบลลาสตมคาทแตกตางกน และมผลมากตอประสทธผลทงหมดของระบบหลอดฟลออเรสเซนต หรอหลอดเอชไอดทใชกบบลลาสตอเลกทรอนกส จะมประสทธภาพสงกวาหลอดฟลออเรสเซนตหรอหลอดเอชไอด ทใชกบบลลาสตแกนเหลก

19

1) บลลาสตแกนเหลก

บลลาสตแกนเหลกทวไปมลกษณะเปนโชค (Choke) มคาความเหนยวน าตามทก าหนดตามมาตรฐานของหลอดไฟฟาแตละชนดในการท างานของหลอด มการสญเสยพลงงานไฟฟาในตวบลลาสต ซงท าใหประสทธผลของระบบ (หลอดไฟฟารวมบลลาสต) ต ากวาประสทธผลของหลอดไฟฟา ส าหรบหลอดไฟฟาทมขนาดวตตต า ๆ สามารถเพมประสทธผลของหลอดไฟฟารวมบลลาสตของโคมไฟถนน ท าใหสามารถประหยดพลงงานไดเกอบ 10 % โดยการใชบลลาสตแกนเหลกประหยดพลงงาน (Low loss)รายละเอยดและสมรรถนะในการท างานของบลลาสตแกนเหลก ด IEC 60922 และ IEC60923

รปท 2.12 Ferro – magnetic ballasts

2) บลลาสตอเลกทรอนกส

บลลาสตอเลกทรอนกสมการสญเสยก าลงไฟฟานอยกวาบลลาสตแกนเหลก ท าใหประหยดพลงงานไฟฟาไดสงกวา มแบบทใชหรไฟเพอประหยดพลงงาน และแบบทใชกบระบบอจฉรยะในการท างาน เชน การควบคมก าลงไฟฟาของหลอดไฟฟาและการแสดงผลสภาพการท างานของหลอดไฟฟา เปนตน

ปจจบน มบลลาสตอเลกทรอนกสส าหรบหลอดเอชไอดอยบาง แตยงมราคาแพง และผใชยงกงวลเรองอายใชงานและคณภาพทก าหนดตามมาตรฐานขอบงคบรายละเอยดและสมรรถนะในการท างานของบลลาสตอเลกทรอนกส ด มอก 673, IEC61347-2-9 และ IEC 62384

20

ภาพท 2.13 Electronic ballasts

2.5.3 โคมไฟถนนทควรเลอกใช

หลอดไฟฟาและบลลาสตประหยดพลงงาน เปนอปกรณทมประสทธภาพพลงงานสง แตแสงสวางจากหลอดไฟฟาทกระจายไปในทศทางตาง ๆ จะตองถกควบคมใหกระจายไปในทศทางทตองการสองสวาง เพอท าใหทงระบบมประสทธผลการสองสวางสงขน ระบบออปตกสควบคมแสงของโคมไฟถนน ประกอบดวยชนสวน

1) แผนสะทอนแสง (Reflectors) ท าดวยแผนอะลมเนยมทมสมประสทธการสะทอนแสงสงถง 85%

2) ฝาครอบทหกเหแสงหรอกระจายแสง (Refractors)

สมบตการกระจายแสงของแตละระบบออปตกสสามารถปรบเปลยนไดอกโดยการปรบต าแหนงของขวหลอดในระบบออปตกส การควบคมใหแสงกระจายไปในทศทางทตองการ โดยการสะทอนและหกเหแสง จะท าใหประสทธภาพของโคมไฟถนนลดลง แตในการใชงาน โคมไฟถนนทมประสทธภาพสงแตมการกระจายแสงไมเหมาะสมในการสองสวางผวถนน จะท าใหประสทธผลทางพลงงานหรอการประหยดพลงงานนอยกวาโคมไฟถนนทมประสทธภาพทางแสงต ากวา แตมการกระจายแสงเหมาะสมกบถนนทตดตง

โคมไฟถนนทควรเลอกใช ตองมรายละเอยด สมบตเฉพาะตว คอ ลกษณะการกระจายแสงของโคมไฟถนน จะบอกใหทราบวา โคมไฟถนนรนนน ๆ จดประเภท เปนชนดใด เหมาะกบการตดตงใชงานกบถนนแคบหรอกวาง ตองตดตงถหรอหางกนอยางไร และกอใหเกดความจาตาไดมากนอยเพยงใด

21

โคมไฟถนน LED แบบ posttop

โคมไฟถนน LED แบบ postop ปรบมมได

โคมไฟถนน HID ภาพท 2.14 ตวอยางโคมไฟถนนชนดตางๆ

22

2.6 การจดประเภทและสมรรถนะจ าเพาะของโคมไฟถนน [2]

2.6.1 การจดประเภทตาม CIE

การจ าแนกโคมไฟถนนตามวธ CIE ใชตวแปร 3 ตว คอ Throw, Spread และ Control โดย Throw จะแสดงถงความสามารถของโคมไฟถนนในการสาดแสงออกหางจากจดใตโคมไดมากนอยเพยงใด Spread จะแสดงถงความสามารถของโคมไฟถนนในการกระจายแสงขามถนนไปอกฝงหนง และ Control จะแสดงถงความสามารถในการควบคมความจาตา Throw, Spread และ Control แบงออกเปน 3 แบบ แตละแบบก าหนดไดดวยมม γ , มม γS และคา SLI ตามล าดบ ทงน CIE ไดก าหนดเกณฑในการจดประเภทโคมไฟถนนไวดงแสดงในตารางท 2.2 รายละเอยดด CIE Publ. 34-1977 Road Lighting Lantern and Installation Data-Photometrics, Classification and Performance

ตารางท 2.2 การจดประเภทโคมไฟถนนของ CIE

Throw T(deg.) < 60 60-70 > 70

Type Short Intermediate Long

Spread S(deg.) < 45 45-55 > 55

Type Narrow Average Broad

Control SLI* < 2 2-4 > 4

Type Limited Moderate Tight

หมายเหต

* SLI = 13.84 − 3.31log +1.3[log(I80 / I88)]0.5 − 0.08log(I80 / I88) +1.29log F + C

รายละเอยดของตวแปรทใชหาคา SLI ดในมาตรฐาน CIE 115

1) Throw

มม γ (Throw angle) หาไดจากกราฟโพลารของการกระจายแสงในระบบ C- γ ทผานแนวความเขมสองสวาง สงสด (Imax) โดยการเฉลยคามม γ ของความเขมสองสวาง 90 % ดงรปท 2.15

23

ภาพท 2.15 การหาคามม γ เพอใชระบคา Throw

เมอทราบคามม γ กสามารถระบชนดของ Throw ได ดงรายละเอยดในตารางท 2.2 ส าหรบภาพท 2.16 แสดงการแปลงคามม γ ซงตรงกนกบอตราสวนของระยะบนพนถนน เทยบกบความสงของดวงโคม (a/h) เพอใชแสดงวา Throw แตละชนดจะปรากฏอยบนพนถนนสวนใดรอบๆ จดตกของโคมไฟถนน

γ a/h

60° 1.73

70° 2.75

ภาพท 2.16 การกระจายตวของ Throw (Imax)บนพนถนน

24

2) Spread

มม γS (Spread angle) หาไดจากมมบนระนาบดงทผานโคมไฟถนนและขวางถนนทเปนมมจากแนวดงถงมมทแสดงขอบของเสนความเขมสองสวางเทากน (Isocandela line) ท 90 % ของคาสงสดทดานทอยหางจากโคมไฟถนนมากกวาอกดานหนง ดงรายละเอยดในภาพท 2.17

ภาพท 2.17 การหาคามม γS เพอใชระบคา Spread

เมอทราบคามม γS กสามารถระบชนดของ Spread ไดดงรายละเอยดในตารางท 2.2 ส าหรบภาพท 2.18 แสดงการแปลงคามม γS ซงตรงกนกบอตราสวนของระยะบนพนถนนเทยบกบความสงของโคมไฟถนน (a/h) เพอใชแสดงวา Spread แตละชนดจะปรากฏอยบนพนถนนสวนใดบาง

γS 45° 55°

a/h 1.00 1.40

25

ภาพท 2.18 การกระจายตวของ Spread บนพนถนน

2.6.2 การจดประเภทของ IESNA

IESNA ก าหนดวธจ าแนกโคมไฟถนนส าหรบสวนของพนทประเภท M จากการกระจายความเขมสองสวางบนผวถนน เปนแบบทสองไปทางดานหนา (Lateral Light Distributionsในทนเรยกวาชนดการกระจาย หรอ Type) และดานขางแตละดานของต าแหนงโคมไฟถนน(Vertical Light Distributions ในทนเรยกวา พสยการกระจาย หรอ Distribution range) โดยแบงเปนชนดการกระจาย (Type) II, III และ IV ซงบอกลกษณะการกระจายแสงไปทางดานหนา ขามไปยงถนนฝงตรงขาม ในขณะทใหพกดการกระจายแบบสน (S; Short)ปานกลาง (M; Medium) และยาว (L; Long) เปนตวชบอกแบบทจดความเขมสองสวางคาสงสด อยบนกรดในบรเวณทก าหนดโดยระยะบนพนถนน เทยบกบความสงของโคมไฟถนน IESNA ก าหนดเกณฑในการจดประเภทโคมไฟถนนไวดงแสดงในตารางท 2.3

26

ตารางท 2.3 การจดประเภทของโคมไฟถนนของ IESNA

ชนดการกระจาย

(a/h) MH ≤1.75 ≤2.75 > 2.75

ชนด II III IV

พสยการกระจาย

(a/h) MH 1.0 ถง 2.25 2.25 ถง 3.75 3.75 ถง 6.0

ชนด พสยสน (Short) พสยปานกลาง (Medium) พสยยาว (Long)

Cutoff

cd ทมมสงกวา แนวดง

ลง

900: cd = 0 % ลเมนทก าหนด

800: cd < 10 % ลเมนทก าหนด

900: cd < 2.5 % ลเมนทก าหนด

800: cd < 10 % ลเมนทก าหนด

900: cd < 5 % ลเมนทก าหนด

800: cd < 20 % ลเมนทก าหนด

ชนด Full Cutoff Cutoff Semicutoff

ชนด II , III และ IV เปนชนดทมการกระจายแสงรอบตวไมสมมาตร (Asymmetrical) ในระนาบทผานแกนในแนวดง และกระจายออกเปนมมกวางไปทางดานหนา เมอเสน 50 %ของความเขมสองสวางคาสงสด อยภายใน เสน 1.75 MH เสน 2.75 MH และอยเลย เสน2.75 MH ดานถนนของเสนอางองตามล าดบ (ดภาพท 2.19)

พกดการกระจายแสง สน ปานกลางและยาว เปนตวบอกแบบของพกดทจดความเขมสองสวางคาสงสด บนกรดบนพนถนน ตามแนวเสนอางองในระยะ 1.0 - 2.25 MH, 2.25 –3.75 MH และ 3.75 – 6.0 MH ตามล าดบจากเสนกงกลางของโคมไฟถนน (ดภาพท 2.19)

27

ภาพท 2.19 ตวอยางประเภทโคมไฟถนนชนดการกระจาย (Type) III และพกดการกระจาย ปานกลาง (M)

นอกจากชนดการกระจาย และพกดการกระจายแสงแลว สมบตการกระจายความเขมสองสวางในทศทางของมมทสงกวามม จากแนวดงลง มผลตอการเกด ความจาตา มลภาวะทางแสง และประสทธผลการสองสวางต า

ค าจ ากดความของ Cutoff ขนอยกบสมบตการกระจายแสงในทศทางมม และมม จากแนวดงลง

Full Cutoff เปนสมบตการกระจายแสงเมอ คาความเขมสองสวางในทศทางมม และมม เทากบ 0 และนอยกวา 10 % ของลเมนทก าหนดตามล าดบ

Cutoff เปนสมบตการกระจายแสงเมอ คาความเขมสองสวางในทศทางมม และมม นอยกวา 2.5 % และนอยกวา 10 % ของลเมนทก าหนดตามล าดบ

สวน Semicutoff เปนสมบตการกระจายแสงเมอ คาความเขมสองสวางในทศทางมม และมม นอยกวา 5 % และนอยกวา 20 % ของลเมนทก าหนด ตามล าดบ

28

2.6.3 การวเคราะหสมรรถนะของโคมไฟถนน

การวเคราะหและจดกลมของโคมไฟถนนดวยโปรแกรมคอมพวเตอร ตองมขอมลในรปของไฟลขอมลการวดแสง (Photometic Data File) ซงไดจากการวดการกระจายความเขมสองสวางของโคมไฟถนน

มาตรฐาน CIE 121-1996: The Photometry and Goniophotometry of Luminaires ไดก าหนดระบบการวดขอมลการกระจายความเขมสองสวาง ของแหลงก าเนดแสง เชน

หลอดไฟฟา โคมไฟฟา ออกเปน 3 ระบบ คอ

- ระบบ A-

- ระบบ B-β

- ระบบ C- γ

ในการวดการกระจายแสงของโคมไฟถนน จะใชระบบ C- γ โดยมการวางระนาบ C และการวดมม γ ในแตละระนาบ C ดงแสดงในรปท 4.6 ระนาบ C0 อยทางดานขวามอของโคมไฟถนน ดานหนาเปนระนาบ C90 ดานซายเปนระนาบ C180 และดานหลงเปนระนาบ C270 โดยระนาบ C อยในแนวดงผานแกนอางองของโคมไฟถนน และหมนทวนเขมนาฬกา

ภาพท 2.20 การหนโคมไฟถนน ส าหรบ C, γ ในการวดแสงดวยโกนโอโฟโตมเตอร

29

โกนโอโฟโตมเตอร (Goniophotometer) เปนเครองมอในหองปฏบตการแสงสวางส าหรบวดขอมลการกระจายความเขมสองสวางของโคมไฟถนน แบบทนยมใชกนมากเปนแบบกระจกหมนหรอแบบหมนโคมไฟถนน

2.6.4 ระดบขอมลทางแสงของโคมไฟถนน

ขอมลทางแสงของโคมไฟถนน สามารถแบงออกไดเปน 3 ระดบ ตามทระบในมาตรฐานCIE 34: 1977 Road Lighting Lantern and Installation Data มดงตอไปน

1) ขอมลพนฐานจากการวดแสงของโคมไฟถนน - ตารางการกระจายความเขมการสองสวาง (Intensity Distribution Tables) - แผนภาพความเขมสองสวางเทากน (Iso candela Diagrams) - แผนภาพโพลา (Polar Diagrams) - พนทสองแสง (Flashed Area) 2) สมรรถนะทางแสงหาไดจากขอมลการวดแสง - การจดประเภทโคมไฟถนน (Lantern Classification: Throw, Spread, Control หรอCut off) - แผนภาพแฟกเตอรการใชประโยชนแสง (UF Diagram) - แผนภาพแฟกเตอรผลไดความสองสวาง (Luminance Yield Factor Diagram) - แผนภาพความสองสวางเทากน (Isolumniance Diagram) - แผนภาพความสวางเทากน (Isolux Diagram) 3) ขอมลสมรรถนะของระบบสองสวางถนน - ตารางสมรรถนะ (Performance Tables) - กราฟสมรรถนะ (Performance Graphs)

ขอมลระดบ 1. ขอมลพนฐาน เปนขอมลทส าคญทตองวดในหองปฏบตการทดสอบทางแสง คอขอมลการกระจายความเขมสองสวางของโคมไฟถนน เพอใหขอมลมความสมบรณเพยงพอตอการน าไปใชในการวเคราะหขอมลระดบ 2 และระดบ 3 และการน าไปใชในการออกแบบระบบไฟฟาแสงสวางของถนน ทาง CIE และ IES ไดก าหนดความละเอยดของการวดขอมลไว โดยก าหนดคามม C และ γ ใหใชในการวด และมรายละเอยดของขอมลอยในรปแบบของ EULUMDAT หรอ IES File Format