Deformasi dan Penuaan Lensa LED: Kesan terhadap Pencahayaan Jalan Raya

Bagaimana deformasi lensa mempengaruhi corak pencahayaan

Lensa merupakan permukaan optik yang dibuat melalui proses pengilangan yang terperinci. Faset-fasetnya dirancang untuk membelokkan setiap sinar cahaya ke kawasan sasaran yang ditentukan. Namun, apabila lensa deforme, strukturnya berubah, dan proses pembelokan serta pantulan cahaya tidak lagi mengikut reka bentuk asal. Akibatnya, cahaya yang sepatutnya sampai ke jarak 30 meter mungkin hanya sampai ke jarak 15 meter saja, menyebabkan bahagian jalan yang lebih jauh terperangkap dalam kegelapan.

Terdapat tiga jenis masalah yang sering dilihat pada lampu yang telah rosak:

• Bengkak atau lekukan pada permukaan yang disebabkan oleh haba, biasanya terjadi pada panel LED. Bengkak ini menyebabkan cahaya terfokus ke satu arah sahaja, sehingga mewujudkan kawasan gelap di sisi yang berlawanan.
• Permukaan lensa yang bengkok , yang menyebabkan keseluruhan corak pencahayaan menjadi tidak rata, dan cahaya mungkin terarah ke luar atau ke dalam tingkap.
• Deformasi yang disebabkan oleh proses pemasangan : Penggunaan gasket yang terlalu ketat atau badan lensa yang bengkok boleh menyebabkan lensa berbentuk tidak seperti yang dijangka oleh model terma yang digunakan.

Kesan dari deformasi ini bergantung pada tahap keparahannya, dan lokasinya juga penting: Jika kawasan yang bengkok terletak di tengah lensa, intensiti cahaya akan berubah; sebaliknya, jika deformasi terjadi di tepi lensa, garis pemisah antara kawasan terang dan gelap akan bergerak.

Apa yang terjadi pada corak pencahayaan yang rosak di jalan raya yang sebenar…

Di jalan utama bandar, di mana lalu lintas sangat sesak dan reka bentuk jalan tersebut menganggap bahawa pencahayaan perlu merata di seluruh jalur, perubahan pada kualiti pencahayaan terlihat sebagai perbezaan antara setiap lorong: satu lorong terang, lorong bersebelahan gelap. Pemandu menganggap perbezaan ini sebagai bahaya yang tidak dapat mereka kenal pasti, dan keletihan mereka semakin meningkat sepanjang perjalanan. Di jalan kediaman, di mana pejalan kaki dan penunggang basikal berkongsi laluan yang sama, kawasan yang gelap menyembunyikan lubang dan batu-batu di jalan. Kedua-dua keadaan ini disebabkan oleh satu faktor yang sama: keseragaman pencahayaan yang dijanjikan oleh reka bentuk tersebut kini tidak lagi wujud.

Bagaimana proses penuaan mempengaruhi kualiti pencahayaan

PMMA (polymethyl methacrylate) berkualiti tinggi mempunyai kadar transmisi cahaya sekitar 92% dalam jalur cahaya yang kelihatan (visible band). Namun, apabila terdedah kepada sinar ultraviolet dalam jangka masa yang lama, perubahan suhu, dan kelembapan, rantai molekulnya akan rosak, dan kadar transmisi cahaya akan menurun. Dua perkara berlaku pada masa yang sama: bahan tersebut menyerap lebih banyak cahaya yang dihasilkan oleh lampu LED, dan retakan mikro serta kecacatan pada permukaannya menyebarkan sebahagian daripada cahaya yang tersisa. Kedua-dua kehilangan ini bersifat kekal, dan akibatnya adalah penurunan jumlah cahaya yang sampai ke jalan.

PC (polikarbonat) merupakan bahan lensa yang biasa digunakan, terutamanya apabila ketahanan terhadap impak lebih penting daripada kejernihan. Bahan ini mempunyai cara penuaan yang berbeza; ia menjadi kuning lebih cepat di bawah sinar UV, tetapi kekuatan ketahanan terhadap impaknya kekal lebih lama. Namun, kedua-dua bahan tersebut tidak akan kekal dalam keadaan asal jika diletakkan dalam perumahan yang tidak berventilasi dan terdedah kepada sinar matahari. Oleh itu, pemilihan bahan lensa seharusnya dibincangkan dalam proses reka bentuk peralatan, bukan semasa proses pembelian. Rujukan lensa kami (/learn-lens) dan panduan bahan peralatan ([]) menjelaskan bagaimana kami mempertimbangkan kedua-dua pilihan tersebut.

Satu akibat yang jarang diperhatikan adalah: apabila lensa itu menua, fail IES yang diterbitkan tidak lagi menggambarkan ciri-ciri peralatan tersebut dengan tepat. Pengukuran fotometri dilakukan pada lensa yang baru, dan jika fail tersebut digunakan dalam simulasi, model yang dihasilkan mungkin melebih-lebihkan prestasi peralatan yang telah menua. Perbezaan tersebut boleh menjadi signifikan, terutama dalam konteks pencahayaan jalan raya. Proses simulasi pencahayaan (/learn-lighting-simulation) hanya akan memberikan hasil yang tepat jika fail fotometri yang digunakan juga benar dan lengkap.

Penuaan dan rendering warna

(Lighting aging and color rendering)

Indeks Penggambaran Warna (Color Rendering Index, CRI) mengukur sejauh mana sumber cahaya mampu menunjukkan warna objek dengan tepat. Lensa yang telah lama digunakan tidak hanya melemahkan spektrum cahaya, tetapi juga mengubah bentuknya; bahan lensa yang telah rosak menyerap cahaya secara tidak merata mengikut panjang gelombang, sehingga cahaya yang sampai ke jalan raya bukanlah spektrum yang sebenarnya dihasilkan oleh LED. Akibatnya, keupayaan untuk membezakan warna menjadi berkurangan, dan ini memberi kesan negatif terhadap semua benda yang menggunakan kod warna, daripada isyarat lampu hingga papan tanda. Pemandu yang melihat pemandangan dalam keadaan spektrum cahaya yang telah berubah akan menerima jumlah foton yang sama, tetapi dengan keseimbangan yang berbeza, yang meningkatkan risiko kesilapan.

Silau: Kedua-dua masalah ini menyebabkan silau

Lensa yang masih baik dapat mengawal sudut pancaran cahaya dan melindungi LED daripada pandangan langsung pada sudut yang tinggi. Namun, apabila lensa itu rosak, kawalan tersebut terganggu, dan sinar cahaya yang sebelumnya terhalang kini dapat sampai terus ke mata pemandu dan pejalan kaki. Proses penuaan juga merosakkan mekanisme pengawalan tersebut dari segi struktur bahan lensa; permukaan lensa yang kasar dan berkabut menyebarkan cahaya secara tidak merata, dan penyebaran cahaya inilah yang disebut sebagai silau.

Masalah “glare” (cahaya terang yang menyilaukan) merupakan jenis kegagalan pada peralatan pencahayaan yang paling sering berlaku. Ia tidak perlu menyebabkan kebutaan kepada sesiapa pun; cukup sekadar mengurangkan kepekaan mata seseorang sebentar sahaja, sehingga menyebabkan mereka gagal melihat pejalan kaki di lintasan jalan. Dari semua jenis kegagalan pada lensa pencahayaan, ini adalah yang paling mendesak untuk diperbaiki, kerana peralatan tersebut masih boleh diukur kecerahannya menggunakan alat pengukur cahaya (lux meter) walaupun masih mengalami masalah glare.

Apa yang kita periksa, dan bila kita menggantinya?

Pada peralatan pencahayaan kami sendiri, pemeriksaannya sangat mudah dilakukan dengan menggunakan senter dan cahaya siang:

1. Kehadiran bintik-bintik atau perubahan warna menjadi kuning pada permukaan lensa. Perubahan warna yang jelas merupakan alasan untuk mengganti lensa tersebut, bukan sekadar masalah estetika.
2. Ketegangan permukaan lensa (flatness). Dengan menggunakan alat pengukur lurus, kita dapat memeriksa adanya kelengkungan pada permukaan lensa yang mungkin tidak disedari oleh mata manusia.
3. Retakan atau keretakan pada lensa , terutama yang bermula dari titik pemasangan lensa.
4. Kondisi gasket (penutup yang digunakan untuk mengelakkan kebocoran cahaya). Jika gasket tersebut tertekan, ia akan bocor dan juga berubah bentuk.

Gantilah lensa tersebut, bukan keseluruhan perangkat lampu, jika bahagian penutup (housing) dan papan LED masih dalam keadaan baik. Terdapat kit penggantian lensa khusus untuk kes seperti ini, dan rangkaian produk kami (retrofit lens line) menyediakan pilihan lensa yang sesuai untuk pelbagai jenis penutup lampu yang biasa digunakan. Jika papan LED juga telah rosak, penyelesaian yang tepat adalah dengan mengganti keseluruhan perangkat lampu tersebut; kami akan memberikan harga untuk penggantian tersebut, bukan berpura-pura bahawa menggunakan lensa baru dapat memulihkan kualiti pencahayaan lampu yang telah berusia sepuluh tahun.

Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:

Halaman ini hanya membincangkan kerosakan pada tahap lensa sahaja. Ia tidak membincangkan penurunan kecerahan (lumen) yang disebabkan oleh papan LED, yang merupakan proses penuaan yang berbeza dan mempengaruhi kualiti pencahayaan secara langsung. Selain itu, halaman ini juga tidak menetapkan jangka masa penggantian perangkat lampu berdasarkan faktor persekitaran, kerana ia bergantung pada kadar sinar UV, suhu penutup lampu, dan kualiti bahan yang digunakan. Untuk pilihan bahan yang sesuai untuk perangkat lampu, rangkaian produk kami (all-in-one solar street light line) menunjukkan kombinasi lensa dan penutup lampu yang kami buat.