تحليل متعمق لعملية ومواد واستخدامات أضواء الأرضية الشمسية

أولاً: المقدمة

1.1 خلفية البحث والغرض منه

في ظل الجهود العالمية لتعزيز التحول في الطاقة وسعي الناس لتحقيق بيئة مناظر طبيعية عالية الجودة، تبرز مصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل، كجهاز إضاءة يدمج استخدام الطاقة الخضراء ووظائف إضاءة المناظر الطبيعية، بشكل تدريجي. تعتمد أجهزة الإضاءة التقليدية على كهرباء المدينة، والتي لا تستهلك فقط كمية كبيرة من الطاقة غير المتجددة، بل تواجه أيضًا مشاكل مثل الأسلاك المعقدة والتكاليف العالية أثناء التركيب. مصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل، بفضل استخدامها للطاقة الشمسية كطاقة نظيفة، تقلل بشكل فعال من الاعتماد على الطاقة التقليدية وتقلل من انبعاثات الكربون، وهو ما يتماشى مع مفهوم التنمية المستدامة الحالي.

من منظور إضاءة المناظر الطبيعية، يمكن ترتيب مصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل بشكل مرن في مشاهد مختلفة، مثل الحدائق، الأفنية، طرق المجتمعات، إلخ، والتي لا توفر فقط إضاءة أساسية وتضمن سلامة المشاة، بل تخلق أيضًا جوًا رومانسيًا، دافئًا أو فنيًا من خلال تصميم إضاءة فريد، وتعزز القيمة الجمالية والراحة للمكان.

يهدف هذا التقرير إلى تحليل عميق لعملية مصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل، بما في ذلك عملية التصنيع والروابط التقنية الرئيسية، وذلك لتوضيح العلمية والابتكار في إنتاجها؛ استكشاف آفاق السوق المستقبلية، تحليل اتجاه نمو حجم السوق، الفرص والتحديات السوقية المحتملة، وتوفير أساس لاتخاذ القرار للشركات والمستثمرين المعنيين؛ دراسة المواد المستخدمة، وفهم الأداء والمزايا والعيوب للمواد المختلفة وتأثيرها على الجودة العامة وعمر المصابيح؛ ترتيب استخداماتها الواسعة، استكشاف طرق التطبيق والآثار في السيناريوهات المختلفة، من أجل إظهار القيمة الشاملة لمصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل وتعزيز التطوير والتطبيق الإضافي في هذا المجال.

1.2 طرق البحث ومصادر البيانات

يعتمد هذا التقرير بشكل رئيسي على طريقة البحث الأدبي، ويستشير على نطاق واسع المجلات الأكاديمية ذات الصلة، والتقارير الصناعية، ووثائق براءات الاختراع والمواد الأخرى في الداخل والخارج، ويقوم بترتيب نتائج الأبحاث والاتجاهات التطويرية لمصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل في التكنولوجيا، السوق، التطبيق والجوانب الأخرى. في الوقت نفسه، باستخدام طريقة تحليل الحالة، يتم اختيار منتجات وحالات تطبيق ممثلة لمصابيح الأرضية الشمسية القابلة للتوصيل في السوق، وتحليل عميق لخصائص العملية، اختيار المواد، تأثيرات الاستخدام، إلخ.

من حيث مصادر البيانات، يشير التقرير الصناعي بشكل رئيسي إلى تقارير الأبحاث حول سوق المصابيح الشمسية الصادرة عن مؤسسات أبحاث السوق المعروفة. تغطي هذه التقارير حجم السوق، اتجاه النمو، نمط المنافسة والبيانات الأخرى. تم الحصول على وثائق براءات الاختراع من خلال مواقع البحث عن براءات الاختراع لفهم أحدث تقدم في الأضواء الأرضية الشمسية من حيث الابتكار التكنولوجي والتصميم الهيكلي. بالإضافة إلى ذلك، تم جمع المعلومات الأولية مثل معلمات المنتج، مراجعات المستخدمين، وحالات التطبيق من المواقع الرسمية للشركات ذات الصلة، والمنتديات الصناعية، والمواقع المهنية لضمان شمولية ودقة وحداثة البيانات، مما يوفر دعمًا قويًا للبيانات للبحث.

2. عملية تصنيع مصباح الأرضية الشمسية القابل للتوصيل

2.1 تحليل عملية التصنيع التقليدية

2.1.1 ميزات التصميم الهيكلي

يتكون هيكل مصباح الأرضية الشمسية التقليدي القابل للتوصيل من مكونات بسيطة نسبيًا، عادةً ما تتكون من الظلة، جسم المصباح، القابس الأرضي، الألواح الشمسية الداخلية، البطاريات وحبات مصابيح LED. تصنع الظلة في الغالب من مواد بلاستيكية شفافة، مثل الأكريليك (PMMA)، الذي يتميز بنفاذية ضوئية جيدة ويمكنه نقل الضوء المنبعث من حبات مصابيح LED بشكل فعال لتوفير الإضاءة للبيئة المحيطة. في الوقت نفسه، يتميز مادة الأكريليك بتكلفة منخفضة وسهولة في المعالجة والتشكيل. يمكن تشكيلها بأشكال مختلفة، مثل الدائرية والمربعة، لتلبية متطلبات التصميم المختلفة. ومع ذلك، يتميز مادة الأكريليك بمقاومة ضعيفة للتآكل. يتعرض للخدش بسهولة بواسطة الغبار والرمال والحجارة عند تعرضه للبيئة الخارجية لفترة طويلة، مما يؤدي إلى خدوش على السطح، مما يؤثر على تأثير نفاذية الضوء ويقلل من جودة إضاءة المصباح.

عادة ما يتم صنع جسم المصباح من البلاستيك أو المعدن. يستخدم جسم المصباح البلاستيكي عادةً كلوريد البولي فينيل (PVC) أو البولي بروبيلين (PP). يتميز PVC بمقاومة جيدة للتآكل ويمكنه مقاومة التآكل في البيئات الرطبة والحمضية والقلوية الخارجية إلى حد معين؛ يتميز PP بالقوة والصلابة الجيدة وليس من السهل كسره. تصنع أجسام المصابيح المعدنية في الغالب من سبائك الألومنيوم، التي تتميز بخفة الوزن، والقوة العالية، ومقاومة التآكل. يمكنها دعم الظلة والمكونات الداخلية بشكل فعال وضمان استقرار المصباح. ومع ذلك، إذا تعرض طلاء سطح جسم المصباح المعدني للتلف أثناء الاستخدام طويل الأمد، فقد يحدث تفاعل أكسدة، مما يؤدي إلى الصدأ، مما يؤثر على جمال المصباح وعمره الافتراضي.

عادة ما يتم صنع جزء القابس الأرضي من المعدن، والأكثر شيوعًا هو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الحديد. تتميز القوابس الأرضية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة قوية للتآكل والصلابة، ويمكن إدخالها بثبات في الأرض، وتوفير دعم مستقر للمصباح. القوابس الأرضية المصنوعة من الحديد تكون منخفضة التكلفة نسبيًا، لكنها سهلة الصدأ، خاصة في البيئات التربة الرطبة، حيث تكون سرعة الصدأ أسرع. بعد الصدأ، لن يقلل فقط من قوة القابس الأرضي، بل قد يتسبب أيضًا في ارتخاء الاتصال بين القابس الأرضي والأرض، مما يؤثر على الاستخدام العادي للمصباح.

2.1.2 عملية تجميع المكونات

في العمليات التصنيعية التقليدية، يبدأ تجميع المكونات بالمكونات الدائرة الداخلية. يتم عادةً توصيل اللوح الشمسي بالبطارية عن طريق اللحام لضمان استقرار وتوصيل الدائرة. تتطلب عملية اللحام تحكمًا صارمًا في درجة الحرارة ووقت اللحام لتجنب تلف اللوح الشمسي أو البطارية بسبب الحرارة الزائدة. بعد اللحام، يتم عزل الأجزاء المتصلة لمنع الدوائر القصيرة.

ثم، يتم تركيب حبات مصابيح LED على لوحة الدائرة لجسم المصباح وتثبيتها بواسطة اللصق أو التوصيل. تتميز حبات مصابيح LED المثبتة على السطح بحجم صغير وكفاءة إضاءة عالية. يتطلب التثبيت معدات لصق احترافية لضمان تركيب حبات المصابيح بدقة في الموضع المحدد على لوحة الدائرة. تتطلب حبات مصابيح LED القابلة للتوصيل إدخال الدبابيس في ثقوب لوحة الدائرة ثم تثبيتها باللحام. بعد التثبيت، يتم اختبار حبات مصابيح LED للتحقق مما إذا كان تأثير الإضاءة طبيعيًا.

ثم، يتم تركيب لوحة الدائرة المجمعة والبطارية في جسم المصباح وتثبيتها بواسطة براغي أو مشابك لضمان استقرار المكونات الداخلية في جسم المصباح وتجنب التلف بسبب الاهتزاز أثناء الاستخدام. في الوقت نفسه، يتم إضافة مواد عازلة مناسبة ومواد تبديد الحرارة داخل جسم المصباح لضمان سلامة الدائرة وأداء تبديد الحرارة للمصباح.

أخيرًا، يتم تجميع الغطاء مع جسم المصباح. تشمل طرق الاتصال الشائعة الاتصال الملولب، الاتصال بالمشابك أو الربط بالغراء. طريقة الاتصال الملولب ثابتة نسبيًا وسهلة التفكيك والإصلاح، ولكن يجب ضمان محاذاة ودرجة إحكام الخيط أثناء عملية التركيب؛ طريقة الاتصال بالمشابك بسيطة وسريعة التشغيل، ولكن جودة وتصميم المشبك يؤثران مباشرة على استقرار الاتصال؛ طريقة الربط بالغراء تتميز بإحكام أفضل، ولكن بمجرد اكتمال الربط، يكون من الصعب تفكيكه، مما لا يسهل الصيانة اللاحقة. يتم تثبيت الجزء الذي يُركب في الأرض في الجزء السفلي من جسم المصباح عن طريق اللحام أو الاتصال الملولب لضمان أن الاتصال بين الجزء الذي يُركب في الأرض وجسم المصباح ثابت وموثوق.

2.1.3 مناقشة حول قيود العملية

تأثير الإضاءة للمصابيح الشمسية التقليدية التي تُركب في الأرض له بعض القيود. بسبب قيود مادة الغطاء، مثل انخفاض نفاذية الضوء لمواد الأكريليك بعد الاستخدام طويل الأمد، سيؤدي ذلك إلى تدهور الضوء وتقليل سطوع الإضاءة. في الوقت نفسه، تتميز حبات مصابيح LED التقليدية بزوايا انبعاث محدودة، وعادة ما توفر إضاءة في اتجاه واحد أو بزاوية محدودة، غير قادرة على إضاءة البيئة المحيطة بشكل متساوٍ، وعرضة لوجود زوايا ميتة في الإضاءة.

فيما يتعلق بالتركيب والصيانة، يتطلب تركيب المصابيح التقليدية التي تُركب في الأرض مهارات وقوة معينة، خاصة الجزء الذي يُركب في الأرض. إذا كانت الأرض صلبة، قد يكون من الصعب إدخالها ويكون الجزء الذي يُركب في الأرض عرضة للتلف. في الصيانة اللاحقة، بسبب طريقة الإحكام والتجميع للمصباح، تكون عملية التفكيك والإصلاح معقدة، تتطلب أدوات ومهارات مهنية، مما يزيد من تكلفة الصيانة وصعوبتها. من منظور الجماليات، يتميز التصميم الهيكلي للمصابيح الشمسية التقليدية التي تُركب في الأرض بالبساطة، ويفتقر المظهر إلى الابتكار، مما يصعب تلبية طلب الناس الحديث على الجماليات والتخصيص لمصابيح الإضاءة المناظر الطبيعية. في بعض الأماكن التي تتطلب مناظر طبيعية عالية، قد يكون مظهر المصابيح التقليدية التي تُركب في الأرض غير متناسق مع البيئة المحيطة، مما يؤثر على التأثير العام للمناظر الطبيعية.

2.2 شرح مفصل لعملية التصنيع الجديدة

2.2.1 حالة التصميم الهيكلي المبتكر

خذ براءة اختراع جديدة لمصباح شمسي يُركب في الأرض كمثال. يتميز بالعديد من الميزات الفريدة في التصميم الهيكلي. يتبنى المصباح تصميم غطاء مجوف. الغطاء على شكل مخروط مقطوع ومصنوع من سبيكة الألومنيوم عالية القوة. السطح مصقول بدقة، مما يزيد من نسيج وجماليات الغطاء، ويحسن أيضًا من مقاومته للتآكل والتآكل. يسمح التصميم الهيكلي المجوف للضوء بالانتشار من زوايا متعددة، مما يعزز بشكل كبير من توحيد تأثير الإضاءة ويتجنب مشكلة النقاط العمياء في المصابيح التقليدية. في الوقت نفسه، يمكن للغطاء المجوف أيضًا أن يلعب دورًا جيدًا في تبديد الحرارة، مما يساعد على إطالة عمر المكونات الداخلية للمصباح.

يتبنى جسم المصباح تصميمًا قابلًا للتعديل. من خلال وضع محور دوار وفتحة تحديد بين جسم المصباح والمقبس الأرضي، يمكن للمستخدم ضبط زاوية الإضاءة لجسم المصباح وفقًا للاحتياجات الفعلية، وتم تحسين المرونة بشكل كبير. على سبيل المثال، عند استخدامه في الحديقة، يمكن ضبط جسم المصباح ليضيء لأعلى لإضاءة الزهور والأشجار؛ عند استخدامه بجانب الطريق، يمكن ضبط جسم المصباح ليضيء أفقيًا لتوفير إضاءة أفضل للمشاة. يمكن لهذا التصميم القابل للتعديل تلبية احتياجات الإضاءة في سيناريوهات مختلفة وتحسين قابلية تطبيق المصباح.

بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المصباح أيضًا بوحدات استشعار ذكية داخل جسم المصباح، بما في ذلك استشعار الأشعة تحت الحمراء البشرية واستشعار الضوء. يمكن لوحدة استشعار الأشعة تحت الحمراء البشرية اكتشاف حركة الجسم البشري في البيئة المحيطة. عندما يقترب شخص ما، تزداد سطوع الضوء تلقائيًا لتوفير إضاءة أكثر كفاية؛ عندما يغادر الشخص، ينخفض سطوع الضوء تلقائيًا لتوفير الطاقة. يمكن لوحدة استشعار الضوء التحكم تلقائيًا في مفتاح المصباح وفقًا لشدة الضوء المحيط. عندما يكون الضوء كافيًا خلال النهار، ينطفئ المصباح تلقائيًا؛ عندما يصبح الضوء خافتًا في الليل، يضيء المصباح تلقائيًا، مما يحقق التحكم الذكي في الإضاءة.

2.2.2 عملية تصنيع المكونات الرئيسية

فيما يتعلق بتصنيع الألواح الشمسية، تستخدم العملية الجديدة تقنية خلايا شمسية من السيليكون البلوري الفعّال. أولاً، يتم قطع وتنظيف رقاقة السيليكون لضمان استواء ونظافة سطح رقاقة السيليكون. ثم، يتم تشكيل وصلة P-N على سطح رقاقة السيليكون من خلال عملية الانتشار لتحقيق التحويل الكهروضوئي. بعد ذلك، يتم طباعة وحرق القطب لإنتاج الأقطاب الموجبة والسالبة لخلايا البطارية. في عملية التغليف، يتم استخدام زجاج مقوى عالي النفاذية، فيلم EVA واللوحة الخلفية لتغليف خلايا البطارية لتحسين مقاومة الصدمات ومقاومة الطقس للألواح الشمسية. مقارنة بالعمليات التقليدية، تتميز الألواح الشمسية المنتجة بالعمليات الجديدة بكفاءة تحويل أعلى ويمكنها توليد المزيد من الكهرباء تحت نفس ظروف الإضاءة.

تم تحسين عملية تصنيع البطاريات بشكل كبير أيضًا. في الوقت الحاضر، تستخدم الأضواء الشمسية الجديدة التي تُركب في الأرض بشكل رئيسي بطاريات الليثيوم، وتشمل عملية تصنيعها إعداد الأقطاب الكهربائية، تجميع خلايا البطارية، حقن الإلكتروليت والتغليف. في عملية إعداد الأقطاب الكهربائية، تُستخدم مواد وتقنيات متقدمة لتحسين السعة المحددة وعمر الدورة للأقطاب الكهربائية. يستخدم تجميع خلايا البطارية معدات آلية لضمان اتساق واستقرار خلايا البطارية. يستخدم حقن الإلكتروليت معدات حقن عالية الدقة لضمان كمية الحقن وتجانس الإلكتروليت. تستخدم عملية التغليف مواد وتقنيات ذات أداء إحكام أفضل لمنع تسرب الإلكتروليت ورطوبة البطارية. تتميز بطاريات الليثيوم بمزايا كثافة الطاقة العالية، وكفاءة الشحن والتفريغ العالية، والعمر الطويل، ويمكنها توفير دعم طاقة أكثر استقرارًا وديمومة للأضواء الشمسية التي تُركب في الأرض.

تتطور عملية تصنيع حبات مصابيح LED باستمرار، وتستخدم حبات مصابيح LED الجديدة تقنية الشريحة المقلوبة. تقلب هذه التقنية أقطاب الشريحة مباشرة على ركيزة الحزمة، وتقلل من الوصلات بين الشريحة والركيزة، وتقلل من المقاومة والمقاومة الحرارية، وتحسن من كفاءة الإضاءة وأداء تبديد الحرارة لحبات المصابيح. في الوقت نفسه، من خلال تحسين تصميم وعملية تصنيع الشريحة، يمكن لحبات مصابيح LED الجديدة تحقيق سطوع أعلى وألوان أكثر ثراءً لتلبية احتياجات الإضاءة والديكور في المشاهد المختلفة.

2.2.3 تحسين عملية التجميع والمزايا

تم تحسين عملية التجميع الجديدة على أساس العملية التقليدية. باستخدام مفهوم التصميم المعياري، تم تصميم المكونات المختلفة لمصباح الأرضية الشمسية إلى وحدات مستقلة، مثل وحدات الألواح الشمسية، وحدات جسم المصباح، وحدات الأرضية، إلخ. خلال التجميع، يكفي فقط تجميع وتثبيت الوحدات، مما يبسط عملية التجميع بشكل كبير ويحسن من كفاءة الإنتاج. على سبيل المثال، يتم توصيل وحدة الألواح الشمسية ووحدة جسم المصباح بواجهة توصيل سريعة، مما لا يتطلب عمليات لحام وأسلاك معقدة، ويقلل بشكل كبير من وقت التثبيت.

من حيث طرق الاتصال، تستخدم العملية الجديدة طرق اتصال أكثر ملاءمة مثل التثبيت السريع والشفط المغناطيسي. يعتبر الاتصال السريع سهل التشغيل وله اتصال قوي. خلال عملية التجميع، تحتاج فقط إلى محاذاة التثبيت مع الفتحة المقابلة والضغط بلطف لإكمال الاتصال. يستخدم الاتصال المغناطيسي جاذبية المغناطيس لتحقيق الاتصال السريع والفصل بين المكونات، مما يسهل فك وصيانة المصباح. لا تحسن هذه الطرق من كفاءة التجميع فحسب، بل تجعل المصباح أكثر ملاءمة وسرعة خلال الصيانة اللاحقة.

تركز عملية التجميع الجديدة أيضًا على استقرار وموثوقية المنتج. خلال عملية التجميع، يتم استخدام أجهزة تحديد وتثبيت عالية الدقة لضمان أن يكون موضع تركيب كل مكون دقيقًا وتجنب تدهور أداء المصباح بسبب انحراف تركيب المكونات. في الوقت نفسه، يتم اختبار المصابيح المجمعة بدقة للجودة، بما في ذلك اختبار الأداء الكهربائي، واختبار الأداء المقاوم للماء، واختبار الأداء الميكانيكي، إلخ، لضمان أن المنتجات تلبي المعايير والمتطلبات ذات الصلة. من خلال هذه التدابير التحسينية، يتمتع المصباح الأرضي الشمسي الجديد بمزايا واضحة في كفاءة الإنتاج، والتحكم في التكلفة، واستقرار المنتج.

3. المواد الشائعة لأضواء الأرضية الشمسية

3.1 المواد المعدنية

3.1.1 خصائص وتطبيقات مواد الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ هو أحد المواد المعدنية الشائعة الاستخدام في أضواء الأرضية الشمسية، وخصيصته الرئيسية هي مقاومة التآكل الممتازة. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على ما لا يقل عن 10.5% من الكروم. عند تعرضه للهواء، يتأكسد الكروم ليشكل طبقة تخميل، تعمل كدرع صلب، تمنع بشكل فعال الأكسجين والمواد المسببة للتآكل من الاتصال بالمعدن الداخلي، مما يمنع الصدأ. على سبيل المثال، في بيئة رطبة وغنية بالملح مثل الساحل، تتآكل المواد المعدنية العادية بسهولة، بينما يمكن لأضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الحفاظ على مظهر وأداء جيدين، وتوفير إضاءة طويلة الأمد ومستقرة للبيئة المحيطة.

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا بقوة وصلابة عالية، ويمكنه تحمل تأثيرات خارجية كبيرة دون تشوه أو تلف. يسمح هذا لأضواء الأرضية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بالحفاظ على سلامتها الهيكلية وضمان التشغيل العادي للمصابيح خلال التركيب والاستخدام، حتى إذا تعرضت لضربات معينة، مثل الركل العرضي من قبل المشاة أو الاصطدام بأجسام ثقيلة. في بعض الأماكن العامة ذات الحركة الكبيرة، مثل الطرق الرئيسية في الحدائق والمناطق المحيطة بالساحات، أصبحت أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا موثوقًا لضمان استقرار الإضاءة بسبب خصائصها القوية والمتينة.

في تصميم أضواء الأرضية الشمسية، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ غالبًا لجسم المصباح وجزء الأرضية. يمكن أن تضيف نسيجها المعدني البسيط والناعم إحساسًا بالحداثة والتكنولوجيا إلى المصباح، مما يجعله يتكامل مع مختلف البيئات الحديثة. على سبيل المثال، في الساحات الحديثة في المدينة، يمكن لأضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أن تلبي احتياجات الإضاءة فحسب، بل تتكامل أيضًا مع المباني الحديثة المحيطة، والتماثيل، وعناصر المناظر الطبيعية الأخرى لخلق جو بسيط وجوي شامل.

3.1.2 مزايا وحالات مواد الألمنيوم المصبوب

يتميز الألمنيوم المصبوب بقدرة تشكيل ممتازة ويمكن استخدامه لتصنيع أشكال معقدة مختلفة من الأجزاء من خلال الصب. تجعل هذه الميزة تصميم أضواء الأرضية الشمسية أكثر تنوعًا وتخصيصًا، مما يلبي احتياجات العملاء المختلفة لمظهر المصابيح. على سبيل المثال، بعض أضواء الأرضية الشمسية ذات الأشكال الفريدة في السوق تحتوي على منحنيات جميلة أو أشكال هندسية فنية على أجسام المصابيح. غالبًا ما تستفيد هذه التصاميم من خصائص التشكيل الجيدة للألمنيوم المصبوب.

أداء تبديد الحرارة للألمنيوم المصبوب أيضًا متفوق جدًا. الألمنيوم نفسه معدن ذو موصلية حرارية جيدة. خلال عملية الصب، يتم تحسين هيكله الداخلي، مما يحسن من كفاءة تبديد الحرارة. بالنسبة لمصابيح الأرضية الشمسية، فإن أداء تبديد الحرارة الجيد ضروري. تولد حبات مصابيح LED حرارة أثناء التشغيل. إذا لم يتم تبديد الحرارة في الوقت المناسب، سترتفع درجة حرارة حبات المصابيح، مما يؤثر على كفاءة الإضاءة وعمر الخدمة. يمكن لجسم المصباح المصنوع من الألمنيوم المصبوب أن ينقل الحرارة الناتجة عن حبات مصابيح LED بسرعة، ويقلل من درجة حرارة عمل حبات المصابيح، ويمدد عمر الخدمة الإجمالي للمصباح.

باستخدام مثال على علامة تجارية معينة لمصباح الأرضية الشمسية، يستخدم المنتج الألمنيوم المصبوب لصنع جسم المصباح. يزيد تصميم زعانف تبديد الحرارة الفريد من مساحة تبديد الحرارة، بحيث تبقى درجة حرارة حبات المصابيح دائمًا ضمن نطاق معقول خلال الاستخدام الطويل للمصباح. بعد الاختبار الفعلي، تحت نفس بيئة الاستخدام، يكون عمر حبات مصابيح LED لهذا المصباح الأرضي أطول بحوالي 20% من المصابيح المصنوعة من مواد عادية، مما يقلل بشكل فعال من تكرار وتكلفة استبدال المصابيح. في الوقت نفسه، تجعل عملية الصب الدقيقة سطح جسم المصباح ناعمًا ودقيقًا، ويكون أكثر جاذبية في المظهر، مما يفضله العديد من المستهلكين.

3.1.3 ملخص لمزايا وعيوب المواد المعدنية

تتمتع أضواء الأرضية الشمسية المعدنية بمزايا كبيرة في المتانة. يمكن للمواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم المصبوب أن تتحمل التآكل في البيئات القاسية المختلفة، مثل الهواء الرطب، والمطر، والإشعاع فوق البنفسجي، وما إلى ذلك، ويمكن استخدامها بشكل مستقر لفترة طويلة في البيئات الخارجية، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة والاستبدال.

من حيث الجماليات، يمكن أن تعطي نسيج المواد المعدنية للمصابيح أسلوبًا فريدًا. يمكن لنسيج الفولاذ المقاوم للصدأ البارد ونسيج الألومنيوم المصبوب الدقيق تلبية متطلبات جماليات المصابيح في المشاهد المختلفة. سواء كان ذلك في منظر طبيعي حديث بسيط أو فناء كلاسيكي أوروبي، يمكنك العثور على ضوء أرضية شمسي معدني يتناسب معه.

ومع ذلك، فإن المواد المعدنية لديها أيضًا بعض العيوب. تكلفتها مرتفعة نسبيًا، خاصة بعض الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة وسبائك الألومنيوم الخاصة، مما يجعل سعر أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من المواد المعدنية مرتفعًا بشكل عام، مما يحد من شعبيتها في السوق إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، فإن وزن المواد المعدنية كبير، مما سيزيد من الصعوبة والتكلفة أثناء النقل والتركيب. بالنسبة لبعض أضواء الأرضية الشمسية التي تحتاج إلى التحرك بشكل متكرر أو التركيب في مواقع خاصة، قد لا تكون المواد المعدنية الأثقل مناسبة.

3.2 المواد البلاستيكية

3.2.1 خصائص أداء بلاستيك ABS

بلاستيك ABS هو بوليمر ثلاثي مكون من الأكريلونيتريل، البيوتادين، والستايرين، مع أداء شامل جيد. من حيث الخصائص الميكانيكية، يتمتع بلاستيك ABS بقوة وصلابة عالية، ويمكنه تحمل درجة معينة من التأثير الخارجي دون أن ينكسر بسهولة. على سبيل المثال، في الاستخدام اليومي، حتى إذا تم اصطدام أو إسقاط ضوء الأرضية الشمسية عن طريق الخطأ، يمكن لجسم المصباح المصنوع من بلاستيك ABS حماية المكونات الداخلية بشكل أفضل وتقليل خطر التلف.

كما أن مقاومته للعوامل الجوية تستحق الاهتمام. على الرغم من أن بلاستيك ABS نفسه لديه مقاومة محدودة للأشعة فوق البنفسجية، إلا أن مقاومته للعوامل الجوية في البيئات الخارجية يمكن تحسينها بشكل فعال عن طريق إضافة مثبتات مضادة للأشعة فوق البنفسجية وتدابير أخرى. تحت أشعة الشمس، لا يكون ضوء الأرضية الشمسية المصنوع من بلاستيك ABS المعالج عرضة للشيخوخة، أو تغير اللون، أو الهشاشة وغيرها من المشاكل، ويمكنه الحفاظ على مظهر وأداء جيدين لفترة طويلة.

في أضواء الأرضية الشمسية، يتم استخدام بلاستيك ABS غالبًا لصنع أجسام المصابيح والظلال. نظرًا لأنه سهل المعالجة والتشكيل، يمكن صنعه في أجزاء معقدة مختلفة من خلال قولبة الحقن، البثق وعمليات أخرى. في الوقت نفسه، يتمتع بلاستيك ABS أيضًا بلمعان سطحي جيد وملمس. بعد المعالجة السطحية، يمكن أن يقدم تأثيرات مظهر مختلفة ويلبي متطلبات التصميم المتنوعة.

3.2.2 مقدمة إلى مواد بلاستيكية أخرى

بالإضافة إلى بلاستيك ABS، يُعتبر البولي إيثيلين (PE) أيضًا واحدًا من المواد البلاستيكية الشائعة الاستخدام في أضواء الأرضية الشمسية. يتمتع PE بثبات كيميائي جيد ولديه تحمل جيد لمعظم الأحماض والقلويات والمذيبات العضوية. في بعض البيئات التي قد تتعرض للمواد الكيميائية، مثل طرق الحدائق القريبة من المصانع الكيميائية ومناطق الري الزراعي، يمكن لأضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من PE التكيف بشكل أفضل مع البيئة والحفاظ على أدائها المستقر.

يتمتع البولي إيثيلين أيضًا بمرونة جيدة، بحيث عندما يتم ضغط المصباح بواسطة قوة خارجية، يمكنه تخفيف الضغط من خلال تشوهه الخاص وتقليل احتمال التلف. هذه المرونة مهمة بشكل خاص في بعض المشاهد التي تحتاج إلى التكيف مع تضاريس أو ظروف تركيب مختلفة. على سبيل المثال، في الحدائق الجبلية ذات التموجات الكبيرة في التضاريس، يمكن تركيب واستخدام أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من PE بشكل أكثر مرونة.

يتم استخدام البولي بروبيلين (PP) أيضًا في تصنيع أضواء الأرضية الشمسية. يتمتع PP بقوة وصلابة عالية، وكذلك مقاومة جيدة للحرارة، ويمكنه الحفاظ على أداء مستقر ضمن نطاق درجة حرارة معينة. في البيئات ذات درجات الحرارة العالية في الصيف، لن تتشوه أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من PP أو تتدهور بسبب درجة الحرارة الزائدة، مما يضمن الاستخدام العادي للمصابيح.

بالإضافة إلى ذلك، يتمتع PP أيضًا بوزن أخف وتكلفة أقل، مما يجعل أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من PP تنافسية في السعر. في بعض الأسواق التي تكون أكثر حساسية للتكلفة، مثل مشاريع الإضاءة الريفية واسعة النطاق وإضاءة أماكن الفعاليات المؤقتة، يمكن استخدام أضواء الأرضية الشمسية المصنوعة من PP على نطاق واسع نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة.

3.2.3 مزايا التكلفة والتطبيق للمواد البلاستيكية

تتمتع أضواء الأرضية الشمسية البلاستيكية بمزايا واضحة في التحكم في التكلفة. مقارنة بالمواد المعدنية، فإن البلاستيك لديه تكاليف مواد خام أقل، وتقنية المعالجة بسيطة نسبيًا، مع كفاءة إنتاج عالية، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكاليف الإنتاج. هذا يجعل أضواء الأرضية الشمسية البلاستيكية أكثر تنافسية في السعر وأسهل في تلبية احتياجات السوق الجماهيري.

من حيث مرونة التصميم، تتمتع المواد البلاستيكية بمزايا كبيرة. نظرًا لأنه سهل المعالجة والتشكيل، يمكن تصنيع مصابيح بأشكال وألوان وأحجام مختلفة من خلال قوالب متنوعة. سواء كان مصباح أرضية صغير ودقيق أو مصباح أرضية كبير ذو شكل فريد، يمكن تحقيقه بسهولة باستخدام المواد البلاستيكية. في الوقت نفسه، يمكن للمواد البلاستيكية أيضًا تحقيق وظائف خاصة وتأثيرات مظهرية مختلفة عن طريق إضافة إضافات مختلفة أو معالجة سطحية، مثل إضافة عوامل مضيئة لجعل المصابيح تصدر توهجًا فريدًا في الظلام، أو التجميد لزيادة نسيج السطح. المواد البلاستيكية خفيفة الوزن، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من التكاليف والصعوبات أثناء النقل والتركيب. بالنسبة لبعض المشاريع التي تتطلب عددًا كبيرًا من أضواء الأرضية الشمسية، مثل مشاريع إضاءة المناظر الطبيعية في الحدائق الكبيرة ومشاريع إضاءة الطرق في المناطق السكنية، يمكن للمصابيح البلاستيكية الأخف وزنًا تقليل تكاليف النقل وتكاليف العمالة وتحسين كفاءة التركيب. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع المواد البلاستيكية بخصائص عزل جيدة ضد الماء والكهرباء، وهي أكثر أمانًا أثناء الاستخدام، مما يقلل من مخاطر السلامة الناجمة عن التسرب وغيرها من المشاكل.

4. تطبيق أضواء الأرضية الشمسية

4.1 التطبيق في إضاءة المناظر الطبيعية

4.1.1 بناء المناظر الطبيعية في الحدائق والمواقع السياحية

في الحدائق، تُستخدم أضواء الأرضية الشمسية غالبًا على جانبي مسارات الحدائق، وعلى حافة أحواض الزهور، وعلى الطرق الخشبية بجانب البحيرات وغيرها من المناطق. خذ حديقة حضرية كبيرة كمثال. يتم ترتيب أضواء الأرضية الشمسية البسيطة على فترات على طول الممر المتعرج. يضيء ضوءها الناعم الطريق للمشاة، مما يتجنب المخاطر الخفية لسلامة المشي الناجمة عن الإضاءة غير الكافية، كما يحدد ملامح الطريق من خلال تصميم إضاءة ذكي، مما يوجه مسارات جولات السياح. في منطقة أحواض الزهور، تُخفي أضواء الأرضية الشمسية الملونة بذكاء بين الزهور. عندما يحل الليل، يتناثر الضوء من خلال الفجوات بين الزهور والفروع، مما يخلق جوًا خياليًا ويضيف لمسة من الرومانسية إلى المناظر الليلية للحديقة.

في المواقع السياحية، تلعب أضواء الأرضية الشمسية أيضًا دورًا مهمًا. على سبيل المثال، تقوم بعض المواقع السياحية التاريخية والثقافية بترتيب أضواء الأرضية الشمسية حول المباني القديمة، مما يبرز ملامح وخصائص المباني القديمة بالضوء الأصفر الدافئ، بحيث يمكنها أيضًا إظهار سحرها الفريد في الليل وجذب السياح للتوقف والمشاهدة. بالنسبة للمواقع الطبيعية، مثل الجبال والغابات والسواحل، يمكن استخدام أضواء الأرضية الشمسية لإضاءة مسارات المشي، والطرق الخشبية الساحلية، وما إلى ذلك، مما يوفر للسياح راحة الجولات الليلية. في الوقت نفسه، تتكامل أضواؤها مع البيئة الطبيعية ولا تدمر الجمال البيئي الأصلي للمنطقة السياحية.

4.1.2 إضاءة تزيينية لساحات الفيلات

في ساحات الفيلات، يُحسّن استخدام أضواء الأرضية الشمسية بشكل كبير من الجماليات والسلامة. من الناحية الجمالية، يمكن ترتيب أضواء الأرضية الشمسية بأشكال وألوان مختلفة وفقًا لأسلوب الساحة. على سبيل المثال، في ساحة ذات طراز أوروبي، اختر أضواء أرضية شمسية بتصاميم منحوتة قديمة وقم بتثبيتها على جانبي ممر الحديقة. الضوء الدافئ الذي ينبعث منها يكمل المنحوتات الأوروبية المحيطة والنوافير والمناظر الطبيعية الأخرى، مما يخلق جوًا رومانسيًا وأنيقًا. في ساحة ذات طراز حديث بسيط، تضيف أضواء الأرضية الشمسية المربعة أو الدائرية البسيطة، بخطوطها البسيطة وضوئها الساطع، إحساسًا بالأناقة إلى الساحة.

من حيث السلامة، توفر أضواء الأرضية الشمسية إضاءة كافية لأنشطة الساحة الليلية. عندما يقيم المالك حفلات عشاء أو حفلات وأنشطة أخرى في الساحة، يمكن لأضواء الأرضية إضاءة منطقة النشاط لمنع الضيوف من السقوط بسبب نقص الضوء. في الوقت نفسه، يمكن لتركيب أضواء الأرضية الشمسية عند المدخل، والدرجات وغيرها من المواقع في الساحة أن يذكر المشاة بشكل فعال بالانتباه إلى أقدامهم وضمان السلامة عند السفر ليلاً. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض أضواء الأرضية الشمسية أيضًا على وظيفة استشعار. عندما يقترب شخص ما، يضيء الضوء تلقائيًا، مما يعزز بشكل أكبر من سلامة وراحة الساحة.

4.1.3 تزيين المناظر الطبيعية الخضراء الحضرية

في تخضير الطرق الحضرية، تُستخدم أضواء الأرضية الشمسية غالبًا للإضاءة وتزيين الأحزمة العازلة والأحزمة الخضراء. على سبيل المثال، على جانبي الطريق الرئيسي في مدينة معينة، يتم تثبيت ضوء أرضي شمسي في الحزام الأخضر على فترات. لا توفر هذه الأضواء إضاءة مساعدة للطريق في الليل وتحسن من سلامة القيادة فحسب، بل تضيف أيضًا منظرًا جميلًا إلى طريق المدينة من خلال تأثيرات الإضاءة الفريدة الخاصة بها. في الليل، يتكامل ضوء الأضواء الأرضية والنباتات الخضراء في الحزام الأخضر، مما يخلق تأثيرًا بصريًا مريحًا وممتعًا ويخفف من إجهاد السائق البصري.

في الساحات الحضرية، يمكن استخدام أضواء الأرضية الشمسية في مناطق مثل حافة الساحة، وأحواض الزهور، وحول المنحوتات. خذ الساحة المركزية في مدينة معينة كمثال. يتم ترتيب دائرة من أضواء الأرضية الشمسية الملونة حول النافورة الكبيرة في الساحة. عندما يتم تشغيل النافورة، تتشابك الأضواء والماء في النافورة لتشكل تأثيرًا ضوئيًا وظليًا ملونًا، مما يجذب العديد من المواطنين للمشاهدة ويصبح نقطة جذب للساحة في الليل. بالإضافة إلى ذلك، في منطقة الاستراحة في الساحة، توفر أضواء الأرضية الشمسية للمواطنين بيئة إضاءة مريحة، مما يسهل على المواطنين الاستراحة والتواصل في الليل.

4.2 سيناريوهات تطبيق أخرى

4.2.1 حالات تطبيق الإضاءة الطارئة

خلال كارثة إعصار في عام 2020، حدثت انقطاعات في التيار الكهربائي في مناطق متعددة من مدينة ساحلية. احتفظت المجتمع المحلي بدفعة من أضواء الأرضية الشمسية مسبقًا ونشرتها بسرعة في الممرات الرئيسية والسلالم وغيرها من المواقع في المجتمع. استمرت هذه الأضواء في توفير الإضاءة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مما يضمن مرورًا آمنًا للسكان في الظلام وتجنب الحوادث مثل السقوط والاصطدامات الناجمة عن نقص الضوء. استخدم السكان أضواء الأرضية الشمسية لإكمال مهام مثل نقل المواد وإجلاء الأفراد بنجاح، مما قلل بشكل فعال من الإزعاج والمخاطر الناجمة عن الكوارث.

في بعض المدارس في المناطق النائية، تحدث انقطاعات مفاجئة في التيار الكهربائي بسبب عدم استقرار إمدادات الطاقة. لضمان عدم تأثر دراسة وحياة الطلاب أثناء انقطاع التيار الكهربائي، قامت المدرسة بتركيب أضواء الأرضية الشمسية في الفصول الدراسية والممرات والمهاجع وغيرها من المناطق. عندما يحدث انقطاع في التيار الكهربائي، تضيء أضواء الأرضية الشمسية تلقائيًا، مما يوفر للطلاب الإضاءة اللازمة، مما يسمح للطلاب بمواصلة إكمال الواجبات المنزلية والغسيل والأنشطة الأخرى، وضمان سير النظام التعليمي في المدرسة بشكل طبيعي.

4.2.2 الإضاءة في المناطق الريفية والنائية

في المناطق الريفية، تتمتع أضواء الأرضية الشمسية بمزايا كبيرة. تواجه العديد من المناطق الريفية مشاكل مثل التغطية غير الكاملة للشبكة الكهربائية وارتفاع تكاليف الكهرباء. لا تحتاج أضواء الأرضية الشمسية إلى الاتصال بالشبكة، وتعتمد على الطاقة الشمسية، وسهلة التركيب، وتتمتع بتكاليف تشغيل منخفضة. يمكنها حل مشاكل الإضاءة في المناطق الريفية بشكل فعال. على سبيل المثال، في بعض المناطق الريفية الجبلية، تكون منازل القرويين متفرقة نسبيًا، ويكون من المكلف والصعب وضع خطوط الشبكة الكهربائية. من خلال تركيب أضواء الأرضية الشمسية، يمكن للقرويين تحقيق الإضاءة المستقلة عند أبوابهم، وساحاتهم، وطرقهم وغيرها من المواقع، مما يحسن من سلامة وراحة السفر الليلي.

في المزارع في المناطق النائية، تم استخدام أضواء الأرضية الشمسية بشكل واسع. تتطلب المزارع عادةً إضاءة على مدار 24 ساعة لضمان النمو والنشاط الطبيعي للماشية. يمكن لاستخدام أضواء الأرضية الشمسية أن يقلل من تكاليف الكهرباء فحسب، بل يتجنب أيضًا الآثار السلبية لانقطاع التيار الكهربائي على التربية. على سبيل المثال، قامت مزرعة دجاج بتركيب أضواء الأرضية الشمسية حول حظيرة الدجاج وعلى الممر. تخزن هذه الأضواء الطاقة الشمسية خلال النهار وتوفر الإضاءة لحظيرة الدجاج في الليل، مما يخلق بيئة إضاءة مستقرة للدجاج ويعزز النمو الصحي للدجاج.

4.2.3 تلبية احتياجات الإضاءة في الأماكن الخاصة

في مواقع التخييم، توفر أضواء الأرضية الشمسية إضاءة مريحة للمخيمين. يمكن للمخيمين توصيل أضواء الأرضية الشمسية حول خيامهم لإضاءة منطقة التخييم وتسهيل الأنشطة الليلية، مثل الطهي وتنظيم الأغراض. تحتوي بعض أضواء الأرضية الشمسية أيضًا على وظائف طرد البعوض، حيث تطرد البعوض بشكل فعال عن طريق إصدار موجات ضوئية بتردد معين أو إطلاق مواد طاردة للبعوض، مما يخلق بيئة تخييم مريحة للمخيمين.

في شواطئ الاستحمام الساحلية، يمكن استخدام أضواء الأرضية الشمسية لإضاءة مناطق مثل الشواطئ والممرات الخشبية. في الليل، يتكامل ضوء أضواء الأرضية الشمسية مع ضوء الأمواج، مما يخلق جوًا رومانسيًا ويجذب السياح للاستمتاع بجمال الساحل ليلاً. في الوقت نفسه، توفر أضواء الأرضية الشمسية أيضًا حماية أمان للسياح الذين يمشون ويلعبون في شواطئ الاستحمام الساحلية ليلاً، مما يجنب الحوادث بسبب نقص الضوء. بالإضافة إلى ذلك، في بعض مناطق الأنشطة المائية، مثل الأرصفة ومراكز الرياضات المائية، يمكن استخدام أضواء الأرضية الشمسية كعلامات تحذيرية لتذكير السفن والأفراد بالاهتمام بالسلامة.

V. الخلاصة والتوصيات

5.1 استنتاجات البحث

يحلل هذا التقرير بعمق العديد من خصائص أضواء الأرضية الشمسية من حيث الحرفية والمواد والاستخدامات.

من حيث تكنولوجيا الإنتاج، على الرغم من أن التكنولوجيا التقليدية تتميز ببنية بسيطة، إلا أنها تعاني من مشاكل مثل تأثيرات الإضاءة المحدودة، والتركيب والصيانة المرهقة، والمظهر الفردي. تستخدم التكنولوجيا الجديدة تصميمًا هيكليًا مبتكرًا، مثل الغطاء الخارجي المجوف، وجسم المصباح القابل للتعديل، ووحدة الاستشعار الذكية، إلخ، بالإضافة إلى تحسين عمليات تصنيع وتجميع الأجزاء الرئيسية، مما أدى إلى تحسين كبير في أداء المنتج وكفاءة الإنتاج والاستقرار.

من حيث المواد المستخدمة بشكل شائع، تتميز المواد المعدنية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم المصبوب بمقاومة قوية للتآكل، وقوة عالية، وتبديد جيد للحرارة، مما يمكن أن يحسن من متانة وجمالية المصابيح، ولكن التكلفة عالية والوزن كبير؛ المواد البلاستيكية مثل ABS، PE، PP، إلخ، تتميز بتكلفة منخفضة، وتصميم مرن، ووزن خفيف، وعزل جيد، وتؤدي بشكل جيد في تلبية احتياجات السوق الجماهيري والتصاميم المتنوعة.

من حيث الاستخدام، تُستخدم أضواء الأرضية الشمسية على نطاق واسع في مجال إضاءة المناظر الطبيعية في الحدائق، والأماكن السياحية، وساحات الفيلات، والمناظر الطبيعية الخضراء الحضرية وغيرها من المشاهد، حيث تلعب دورًا في إنشاء المناظر الطبيعية، والإضاءة الزخرفية والتزيين؛ في الوقت نفسه، في الإضاءة الطارئة، والإضاءة في المناطق الريفية والنائية، تُظهر أيضًا قيمة فريدة في الإضاءة لأماكن خاصة مثل مواقع التخييم والشواطئ، مما يوفر حلولًا فعالة لاحتياجات الإضاءة في سيناريوهات مختلفة.

5.2 اقتراحات لتطوير الصناعة

من حيث الابتكار التكنولوجي، ينبغي على الشركات زيادة الاستثمار في البحث والتطوير، والسعي لتحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي للألواح الشمسية، وتقليل التكاليف، وتحسين تقنية التحكم الذكي بشكل أكبر، وتحقيق تحكم في الإضاءة أكثر دقة وراحة، مثل تطوير إضاءة ذكية متكاملة بعمق مع تطبيقات الهاتف المحمول. وظيفة لتلبية احتياجات المستخدمين للتحكم عن بعد والإعدادات الشخصية.

من حيث توسيع السوق، يمكن للشركات تعزيز التعاون مع مطوري العقارات وشركات تصميم المناظر الطبيعية، ودمج أضواء الأرضية الشمسية في المزيد من المشاريع الجديدة؛ في الوقت نفسه، استكشاف السوق الدولية بنشاط، واستهداف متطلبات السوق والخصائص الثقافية، وتصميم منتجات مخصصة، وتعزيز التأثير الدولي للعلامة التجارية.

من منظور وضع المعايير، ينبغي على الجهات المعنية والجمعيات الصناعية تحسين المعايير الفنية والمواصفات الجودة لأضواء الأرضية الشمسية، وتوضيح مؤشرات الأداء ومتطلبات السلامة والمعايير البيئية للمنتجات، وتعزيز الرقابة على السوق، وضمان الجودة والسلامة وتعزيز التنمية الصحية والمنظمة للصناعة.