एलईडी लेंस का विरूपण एवं उम्र बढ़ना: सड़क प्रकाश व्यवस्था पर इसका प्रभाव

विरूपण कैसे प्रकाश-पैटर्न को प्रभावित करता है?

(“How Deformation Affects the Light Pattern”): लेंस, एक मशीन-निर्मित ऑप्टिकल सतह है; इसमें प्रकाश को निश्चित दिशा में मोड़ने हेतु विशेष डिज़ाइन किए गए घटक होते हैं। लेंस के विरूपण के कारण प्रकाश-पथ अपने डिज़ाइन के अनुसार नहीं चलते। परिणामस्वरूप, वह प्रकाश जो सड़क के 30 मीटर दूरी पर पहुँचना चाहिए, केवल 15 मीटर दूरी पर ही पहुँचता है; इस कारण सड़क का दूसरा हिस्सा अंधकार में रह जाता है।

वापस आए एलईडी डिवाइसों पर हम तीन प्रकार के प्रभाव देखते हैं…

• गर्मी के कारण होने वाला स्थानीय उभार या मोड़ , जो आमतौर पर एलईडी (LED) बोर्ड पर दिखाई देता है। यह प्रकाश को एक दिशा में केंद्रित कर देता है, जिससे दूसरी ओर एक अंधेरा क्षेत्र बन जाता है।
• लेंस की सतह पर होने वाला विकृति , जिसके कारण पूरा पैटर्न टेढ़ा हो जाता है एवं प्रकाश किनारों से बाहर या खिड़कियों में चला जाता है।
• माउंटिंग (Mounting) के कारण होने वाला विकृति : अत्यधिक टॉर्क (Torque) लगने से गैस्केट (Gasket) या हाउसिंग (Housing) में विकृति आ जाती है, जिससे लेंस ऐसा आकार ले लेता है जो थर्मल मॉडल (Thermal Model) में पूर्वानुमानित नहीं किया गया था।

ये विकृतियाँ उनकी मात्रा के अनुसार प्रभाव डालती हैं, एवं उनका स्थान भी महत्वपूर्ण है: यदि विकृति लेंस के केंद्र में होती है, तो प्रकाश की तीव्रता बदल जाती है; जबकि यदि विकृति किनारे के पास होती है, तो प्रकाश का प्रसार (Cutoff Line) ही बदल जाता है।

असली सड़कों पर ऐसे विकृत लेंसों का प्रभाव क्या होता है?

(What’s the impact of such deformed lenses on real streets?)

शहरी मुख्य सड़कों पर, जहाँ ट्रैफिक भारी होता है एवं डिज़ाइन में सभी लेनों पर एकसमान प्रकाश वितरण की अपेक्षा की जाती है, प्रकाश में असमानताएँ दिखाई देती हैं – एक लेन तेज़ प्रकाशित होती है, जबकि अगली लेन में प्रकाश कम होता है। ड्राइवर इस असमानता को एक खतरे के रूप में देखते हैं, एवं लंबे समय तक ऐसी स्थिति में रहने से उनकी थकान बढ़ जाती है। आवासीय सड़कों पर, जहाँ पैदल यात्री एवं साइकिल चालक एक ही सड़क का उपयोग करते हैं, अंधेरे क्षेत्र पोथोल (गड्ढे) एवं चट्टानों को छिपा देते हैं। दोनों ही स्थितियों का कारण एक ही है – डिज़ाइन में वादा की गई एकसमानता अब मौजूद नहीं है।

उम्र बढ़ने से प्रकाश का उत्सर्जन कैसे कम हो जाता है?

“ऑप्टिकल-ग्रेड पीएमएमए” (Optical-grade PMMA) पदार्थ, दृश्यमान वर्ण-स्पेक्ट्रम में लगभग 92% प्रकाश पारगम्यता रखता है। लेकिन लंबे समय तक पराबैंगनी किरणों, तापमानीय परिवर्तनों एवं नमी के कारण इस पदार्थ की आणविक संरचना खराब हो जाती है, जिससे प्रकाश पारगम्यता कम हो जाती है। इस प्रक्रिया में दो चीजें एक साथ होती हैं:

1. पदार्थ, एलईडी (LED) डिवाइसों द्वारा उत्पन्न प्रकाश का अधिक हिस्सा अवशोषित कर लेता है।
2. सूक्ष्म दरारें एवं सतही दोष प्रकाश के कुछ हिस्से को बिखेर देते हैं।

ये दोनों ही कारण प्रकाश के उत्सर्जन में कमी का कारण बनते हैं, एवं इसका प्रभाव सीधे सड़क पर पड़ता है – अर्थात् सड़क पर पहुँचने वाले प्रकाश की मात्रा कम हो जाती है।

पीसी (पॉलीकार्बोनेट) भी एक सामान्य लेंस सामग्री है, जिसका उपयोग तब किया जाता है जब टक्कर के प्रति प्रतिरोध की आवश्यकता स्पष्टता से अधिक होती है। पॉलीकार्बोनेट लेंस, यूवी किरणों के संपर्क में आने पर जल्दी ही पीले पड़ जाते हैं, लेकिन टक्कर का सामना करने की क्षमता लंबे समय तक बनी रहती है। हालाँकि, कोई भी लेंस सामग्री बिना वेंटिलेशन वाले, सूर्य के सीधे संपर्क में आने वाले ढाँचे में अपरिवर्तित रूप से नहीं रह सकती; इसलिए लेंस सामग्री का चयन फिक्स्चर (उपकरण) के डिज़ाइन के दौरान ही किया जाना चाहिए, न कि खरीदने के समय। हमारे लेंस संदर्भ एवं फिक्स्चर सामग्री गाइड में इन दोनों सामग्रियों के फायदों एवं नुकसानों का विस्तार से वर्णन किया गया है।

एक ऐसा परिणाम भी होता है जिसके बारे में शायद ही कभी लिखा जाता है: जैसे ही लेंस पुराना हो जाता है, प्रकाश-मापन (फोटोमेट्री) संबंधी जानकारियाँ अप्रासंगिक हो जाती हैं, क्योंकि ये जानकारियाँ नए लेंस पर ही मापी गई होती हैं। ऐसी स्थिति में, सिमुलेशन (simulation) में प्राप्त परिणाम वास्तविक परिणामों से भिन्न हो सकते हैं, खासकर रोड लाइटिंग (road lighting) के मामले में। लाइटिंग सिमुलेशन प्रक्रिया की सटीकता, उस फोटोमेट्रिक फाइल पर ही निर्भर करती है जिसे सिमुलेशन में उपयोग में लाया जाता है।

उम्र बढ़ना एवं रंग प्रस्तुति (Aging and Color Rendering)

लेंस के उम्र बढ़ने से उसकी रंग प्रस्तुति (color rendering) पर भी प्रभाव पड़ता है; पुराने लेंस अक्सर रंगों को अधिक तीव्र या धुंधला दिखाते हैं। इसलिए, लेंस के चयन में रंग प्रस्तुति को भी ध्यान में रखना आवश्यक है।

कलर रेंडरिंग इंडेक्स (Color Rendering Index – CRI): कलर रेंडरिंग इंडेक्स, एक प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के रंगों को कितनी सटीकता से प्रदर्शित किए जाने का माप है। पुराने लेंस, प्रकाश स्पेक्ट्रम को केवल कमज़ोर नहीं करते, बल्कि उसकी संरचना भी बदल देते हैं; पुराने लेंसों में पदार्थ, विभिन्न तरंगदैर्घ्यों पर असमान रूप से अवशोषित होता है, इसलिए सड़कों तक पहुँचने वाला प्रकाश, एलईडी (LED) द्वारा उत्सर्जित प्रकाश स्पेक्ट्रम जैसा नहीं होता। परिणामस्वरूप रंगों की पहचान में कमी आ जाती है, जिसका प्रभाव संकेतों, चिन्हों आदि पर पड़ता है। ड्राइवरों के लिए ऐसी परिस्थितियों में दृश्यों की समझ में कठिनाई होती है, क्योंकि उन्हें समान प्रकाश कण मिलते हैं, लेकिन उनका संतुलन अलग होता है; इससे त्रुटियों की संभावना बढ़ जाती है।

चमक (Glare): दोनों ही कारण (पुराने लेंस एवं प्रकाश स्पेक्ट्रम में परिवर्तन) चमक को बढ़ा देते हैं। स्वस्थ लेंस, प्रकाश के कोण को नियंत्रित करते हैं एवं एलईडी को उच्च कोणों से सीधे देखने से बचाते हैं; लेकिन पुराने लेंस इस नियंत्रण क्षमता को खो देते हैं, जिससे प्रकाश किरणें सीधे ड्राइवरों एवं पैदल यात्रियों की आँखों में पहुँच जाती हैं। पुराने लेंसों की ख़राब सतह भी प्रकाश को असमान रूप से बिखेर देती है, जिससे चमक पैदा होती है।

“ग्लेयर” (Glare) लेंसों की ऐसी खराबी है जो सबसे जल्दी ही दिखाई देती है। इसके कारण किसी की आँखें धुंधली नहीं होनी चाहिए; बस इतना ही पर्याप्त है कि लेंस की दृश्य-संवेदनशीलता क्षणभर के लिए कम हो जाए, ताकि पैदल यात्री को देखने में चूक जाए। सभी प्रकार की लेंस-खराबियों में से यही सबसे गंभीर मानी जाती है, क्योंकि ऐसे लेंस भी “लक्स-मीटर” (Lux Meter) में तो उच्च चमक (ब्राइटनेस) दिखाते रहते हैं।

हम क्या जाँचते हैं, एवं कब लेंस बदल देते हैं?

हमारे लेंसों की जाँच फ्लैशलाइट एवं दिन की रोशनी में ही की जाती है:

1. लेंस की सतह पर पड़ने वाली धूल या पीलापन – पीलापन दिखने पर ही लेंस को तुरंत बदल दिया जाता है; यह केवल दिखावटी समस्या नहीं है।
2. लेंस की समतलता – लेंस पर सीधी रेखा खींचकर देखा जाता है कि कहीं लेंस मुड़ा हुआ तो नहीं है।
3. दरारें एवं फटाव – खासकर लेंस के जोड़ने वाले भागों से निकलने वाली दरारें।
4. गैस्केट (Gasket) की स्थिति – क्योंकि सिकुड़ा हुआ गैस्केट न तो रिसता है, न ही अपना आकार बनाए रख पाता है।

यदि लेंस में उपरोक्त कोई भी लक्षण दिखाई दें, तो उसे तुरंत ही बदल दिया जाता है।

यदि हाउसिंग (ढांचा) एवं एलईडी बोर्ड (LED Board) सही स्थिति में हैं, तो केवल लेंस (Lens) को ही बदलें, पूरे फिक्सचर (Fixture) को नहीं। ऐसी स्थितियों के लिए “रेट्रोफिट लेंस किट” (Retrofit Lens Kits) उपलब्ध हैं, एवं हमारी “रेट्रोफिट लेंस लाइन” (Retrofit Lens Line – /retrofit-lens) सामान्य हाउसिंगों के लिए उपयुक्त है। यदि एलईडी बोर्ड भी खराब हो गया है, तो उचित समाधान पूरे फिक्सचर को बदलना है; हम ऐसी स्थिति में नए लेंस के उपयोग का सुझाव नहीं देते, क्योंकि ऐसा करने से दस साल पुराने लेंस की क्षमता भी पूरी तरह वापस नहीं मिल पाएगी।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है:

• यह पृष्ठ केवल लेंस स्तर पर होने वाले खराबी को ही कवर करता है।
• एलईडी लूमेन (LED Lumen) की कमी को यह पृष्ठ कवर नहीं करता; क्योंकि एलईडी लूमेन की कमी लेंस के साथ मिलकर उपकरण की कार्यक्षमता को प्रभावित करती है।
• यह पृष्ठ आपके वातावरण के हिसाब से लेंस बदलने की आवश्यकता का भी निर्धारण नहीं करता; क्योंकि यह वातावरणीय कारकों जैसे यूवी (UV) के प्रभाव, हाउसिंग के तापमान एवं सामग्री की गुणवत्ता पर निर्भर है।
• फिक्सचर स्तर पर सामग्री के चयन संबंधी जानकारी के लिए, “ऑल-इन-वन सोलर स्ट्रीट लाइट लाइन” (All-in-One Solar Street Light Line – /systems-all-in-one) में हमारे द्वारा निर्मित लेंस एवं हाउसिंग के संयोजन उपलब्ध हैं।