طراحی یک سیستم روشنایی خیابانی بهینه به شرط برآورده نمودن حداقل معیارهای استاندارد و با توجه به میزان سرمایه­ گذاری اولیه کمتر انجام می­ شود. با توجه به اینکه چراغ یک مصرف کننده انرژی الکتریکی محسوب می­ شود، از نظر اقتصادی تنها قیمت اولیه آن مهم نبوده بلکه مصرف انرژی آن در یک بازه زمانی و همچنین طول عمر آن بایستی در کنار سرمایه­ گذاری اولیه مد نظر قرار گیرد.    مخارج بسیار بالای اجرای طرح­ های روشنایی به همراه هزینه­ های قابل ملاحظه تعمیر و نگهداری این سیستم­ ها، درصد قابل توجهی از منابع مالی متولیان امر را به خود اختصاص می ­دهد. از آنجا که مصرف انرژی الکتریکی سیستم­ های روشنایی معابر و محوطه­ ها­ درصد بالایی از میزان انرژی را به خود اختصاص می دهد، ارائه طرح­های بهینه­ سازی روشنایی جهت کاهش هزینه­ های بهره ­برداری بسیار قابل توجه است.

   لزوم استفاده از چراغ جهت روشنایی خیابان­ها و پیاده­ روها در شب، تشخیص موانع و اجسام توسط رانندگان و عابرین پیاده روی سطح راه می­ باشد. وجود سایه و عدم یکنواختی روشنایی روی سطح راه، موقعیت دید و تشخیص موانع و اجسام را مخدوش می­کند. هر قدر که میزان یکنواختی کمتر باشد، نیاز به روشنایی بیشتر و عموماً مصرف انرژی الکتریکی نیز بیشتر خواهد شد. در طراحی روشنایی معابر، باید به میزان مصرف انرژی الکتریکی توجه خاص نمود. در واقع یکی از موارد اساسی کاربرد انرژی الکتریکی، سیستم ­های روشنایی می ­باشد. درصد مصرف انرژی الکتریکی به منظور روشنایی در کشورهای مختلف متفاوت است. به طور مثال در کشور فرانسه 8 درصد، آلمان 11 درصد، امریکا 18 درصد و در کشورمان ایران بر اساس آمار ارائه شده توسط سازمان بهره­ وری انرژی، بیش از 30 درصد می ­باشد. همچنین بر اساس آمار تفصیلی صنعت برق در سال 1389 که توسط شرکت مادر تخصصی توانیر ارائه شده است، مصرف انرژی الکتریکی کل کشور پس از چند سال ساماندهی و بهینه­ سازی نسبی، برای 6916 هزار دستگاه چراغ روشنایی معابر، تقریباً 3564 گیگا وات ساعت بوده که تقریباً با مصرف روشنایی معابر در کشور آلمان با بیش از 9 میلیون دستگاه چراغ برابری می­ کند.

   یعنی علیرغم تعداد چراغ­های روشنایی بیشتر و همچنین نیاز آن کشور به مصرف بیشتر روشنایی مصنوعی به علت طولانی­ تر بودن کل ساعات تاریکی در طول سال، مصرف انرژی الکتریکی در روشنایی معابر تقریباً معادل کشور آلمان است. توجه به این موضوع، نیاز و همچنین پتانسیل کار جهت مدیریت مصرف و بهینه ­سازی روشنایی معابر را نشان می­ دهد.

• معرفی مستطیل اندازه گیری

   برای محاسبه روشنایی معابر از مستطیل اندازه گیری استفاده می شود.

   این مستطیل سطحی از راه را پوشش می‌دهد كه مابین دو چراغ قرار گرفته و مشتمل بر نقاط اندازه‌گیری واقع بر سطح راه و پیاده‌رو است.

شكل1:  تعیین نقاط اندازه‌گیری در راه‌های محلی

• شدت روشنایی یاlux  نوری

   شدت روشنایی در یک نقطه واقع بر یک سطح، برابر است با نسبت شار نوری تابیده شده به جزء کوچک سطح که نقطه در آن واقع است و با واحد لوکس (lux) بیان می ­شود. همچنین شدت روشنایی متوسط مقدار متوسط شدت روشنایی حاصل از نقاط اندازه­ گیری، مستطیل اندازه­ گیری می­ باشد. سنجش شدت روشنایی در معابر، از طریق دستگاه لوکس­ متر می ­باشد که در این خصوص ارتفاع و موقعیت مکانی دستگاه در مستطیل اندازه ­گیری از نکات مهم به شمار می­ رود. شکل زیر شماتیکی از مستطیل اندازه­ گیری و قرارگیری لوکس­ متر در نقاط مختلف آن را نمایش می­ دهد.

شکل2: اندازه­ گیری شدت روشنایی در معابر با استفاده از لوکس­ متر

   در این حالت مقادیر حداقل و حداکثر شدت روشنایی در مستطیل اندازه­ گیری به آرایش نصب و جداول توزیع نور چراغ بستگی دارد.

   به عنوان مثال برای یک راه با آرایش نصب چراغ در یکطرف معبر، مقادیر حداکثر شدت روشنایی نقاط نزدیک به دو پایه و مقادیر حداقل در نقاط دورتر از پایه­ ها و حوالی باند دورتر از چراغ قرار دارد (اشکال 3 و 4).

شکل3: نمونه ه­ای از درصد توزیع شدت روشنایی در مستطیل اندازه­ گیری

شکل4: نمونه ه­ای از توزیع شدت روشنایی و مقایسه آن با مقدار متوسط در مستطیل اندازه­ گیری

   شدت روشنایی مهمترین مشخصه نوری در راه­های محلی است زیرا در این­گونه راه­ها به دلیل عدم وجود سرعت، عامل تعیین کننده، امنیت تردد عابرین و قدرت تشخیص افراد و موانع موجود در اطراف می­ باشد.

شایان ذکر است که کلیه اندازه­ گیری­ها در طول شب و در مناسب ­ترین شرایط جهت حصول مقادیر واقعی صورت می گیرد.

• طرح­های اصلاحی جهت روشنایی معابر

   راهکارهای اصلاح سیستم­های روشنایی موجود از دو دیدگاه قابل ملاحظه است. در مرحله نخست می­ بایست یک راهکار جهت اصلاح سیستم فوق به منظور استانداردسازی میزان روشنایی سطح راه در نظر گرفته شود. قدم بعدی نیز بهینه ­سازی سیستم روشنایی و ارائه راهکارهایی جهت کاهش مصرف انرژی الکتریکی است.

   فهرستی از راهکارهای موجود جهت اصلاح و بهینه­ سازی سیستم ­های روشنایی به شرح زیر می­ باشد که یک یا چند عدد از آنها می­ تواند جهت بهینه ­سازی مصرف در هر یک از راه­ها کارآمد و اجرایی باشد.

1.       تنظیم برنامه­ های مدون جهت شستشو و تعمیر و نگهداری چراغ­ها
2.       استفاده از چراغ­های پربازده و کم مصرف با حفظ فواصل نصب موجود
3.       استفاده از تجهیزاتی جهت کم کردن توان چراغ­های جدید بخار سدیم در بازه ه­ای از شبانه­ روز
4.       طراحی سیستم جدید با منابع پربازده و کم مصرف و تغییر در آرایش یا فواصل نصب موجود
5.       تعویض چراغ­ های موجود و استفاده از سیستم­های خورشیدی جهت تغذیه آنها