من اخترع مصباح الشارع؟ تطور دام 2000 عام من المصابيح الزيتية إلى مصابيح LED الذكية

الإجابة المعقدة بشكل مدهش — لم يخترع أي شخص بمفرده مصباح الشارع

إذا كنت قد كتبت عبارة «من اخترع مصباح الشارع» في محرك بحث «جوجل» متوقعًا الحصول على اسم وتاريخ، فإليك الإجابة الصادقة: لا يوجد واحد.

إنه سؤال وجيه. نحن نعلم أن ألكسندر غراهام بيل اخترع الهاتف. وأن الأخوين رايت أهدونا الطيران الآلي. وأن تيم بيرنرز-لي ابتكر شبكة الويب العالمية. ولا شك أن مصباح الشارع — هذا الشيء المنتشر في كل مكان لدرجة أن معظمنا يمر تحت العشرات منه كل ليلة — لا بد أن يكون له أصل واحد.

لكن مصباح الشارع مختلف. فهو ليس مجرد أداة. إنه جزء من البنية التحتية. والبنية التحتية لا يبتكرها شخص واحد أبدًا. والسؤال «من الذي اخترع مصباح الشارع» يشبه إلى حد ما السؤال «من الذي اخترع الإنترنت». فالإجابة ليست «أربانيت» (ARPANET) أو «فينت سيرف» (Vint Cerf) وحدهما. بل هي سلسلة متتالية من الإنجازات الرائدة على مدى عقود، حيث تمهد كل مرحلة الطريق للمرحلة التالية.

لقد تطورت مصابيح الشوارع. وعلى مدار تاريخها الممتد على مدى 2,000 عام، هناك ما لا يقل عن ستة أسماء تستحق التقدير. وفيما يلي قصتهم، وقصة ما تعنيه أعمالهم لمصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED والتي تضيء مدننا اليوم.

من النيران القديمة إلى الإضاءة بالغاز — أول 2000 عام من إنارة الشوارع

كانت أقدم أنظمة إنارة الشوارع بسيطة بشكل لافت للنظر: مصابيح زيتية، كان يتم صيانتها يدويًّا. في روما القديمة، كان هناك عبد يُدعى lanternarius كان مسؤولاً عن إضاءة وإطفاء المصابيح أمام الفيلات. وحوالي عام 1000 م، أصبحت قرطبة في إسبانيا واحدة من أوائل المدن في الإمبراطورية العربية التي تزين شوارعها المرصوفة بمصابيح إنارة منظمة.

ظهرت أول إضاءة عامة بموجب أمر حكومي في عام 1417، عندما أمر عمدة لندن أصحاب المنازل بتعليق الفوانيس في الهواء الطلق خلال أشهر الشتاء. وفي عام 1667، ذهب لويس الرابع عشر إلى أبعد من ذلك، حيث أمر بتركيب 2,700 فانوس في أنحاء باريس، مما جعلها أول مدينة في العالم تتمتع بشبكة إضاءة عامة منظمة. وحذت دبلن حذوها في عام 1697، حيث استخدمت مصابيح شوارع تعمل بزيت الحوت ومثبتة على أعمدة خشبية.

لكن القفزة التكنولوجية الحقيقية حدثت في مطلع القرن التاسع عشر مع ظهور الغاز.

اكتشف ويليام مردوخ، وهو مهندس اسكتلندي، أن تسخين الفحم ينتج غازًا قابلًا للاشتعال يحترق بلهب ساطع وثابت. وقد أضاء منزله بغاز الفحم في عام 1792. وبحلول عام 1802، كان قد أضاء الواجهة الخارجية لمصنع «سوهو فاوندري» في برمنغهام، وهو أول مبنى صناعي يُضاء بالغاز. وبعد خمس سنوات، في 4 يونيو 1807، أجرى فريدريك ألبرت وينسور أول عرض عام في العالم لإضاءة الشوارع بالغاز في شارع «بال مول» بلندن. وانتشرت الشوارع المضاءة بالغاز بسرعة: فقد أصبحت بالتيمور أول مدينة أمريكية مزودة بمصابيح شوارع تعمل بالغاز في عام 1816، وانتقلت باريس إلى استخدام الغاز في عام 1820.

ولفترة وجيزة، ابتكر إغناسي لوكاسيفيتش، وهو صيدلي بولندي، مصباح الشارع الذي يعمل بالكيروسين في عام 1853 في لفيف. وكان هذا المصباح أنظف وأرخص من الغاز. لكن بحلول ذلك الوقت، كانت هناك تقنية أكثر جذرية بكثير تُختبر بالفعل في المختبرات: الكهرباء.

الشرارة الكهربائية — مصابيح القوس الكهربائي، والمصابيح المتوهجة، والسباق نحو إضاءة العالم

لم يكن مصباح الشارع الكهربائي ثمرة فكرة عبقرية لشخص واحد. بل كان مسيرة مكثفة استمرت خمس سنوات، من عام 1875 إلى عام 1880، خاضها ثلاثة مخترعين في ثلاث دول. وقد حل كل منهم جزءًا مختلفًا من اللغز نفسه.

وقد ساهم كل واحد من هؤلاء الرجال الأربعة بجزء أساسي. فقد أثبت يابلوتشكوف أن إنارة الشوارع بالكهرباء أمر ممكن على نطاق المدينة. وقام برش بتصميم النظام بأكمله: المصباح، والدينامو، والدائرة الكهربائية. وأثبت سوان أن الضوء المتوهج يتفوق على الضوء القوسي في إنارة الشوارع. أما إديسون فقد حوّل كل ذلك إلى منتج يمكن لأي مدينة شراؤه وتركيبه.

لم يكونوا متنافسين في سباق لا يوجد فيه سوى فائز واحد. بل كانوا فريق تتابع، حيث كان كل واحد منهم ينقل العصا خطوة أخرى إلى الأمام.

القرن العشرين — الكفاءة على نطاق واسع، وأبراج «مونلايت» المنسية

إذا كان القرن التاسع عشر قد شهد ظهور مصابيح الإنارة الكهربائية في الشوارع ممكن، فقد كان القرن العشرون مكرساً لتصنيعها فعال.

كانت المصابيح المتوهجة، على الرغم من وهجها الدافئ، مسببة لإهدار هائل للطاقة. فهي كانت تحول ما لا يكاد يتجاوز 5% من الكهرباء إلى ضوء مرئي، مع عمر افتراضي يتراوح بين 750 و2,000 ساعة. وكان الرد على ذلك هو السعي الحثيث نحو تحقيق المزيد من اللومن لكل واط:

• بخار الزئبق (الأربعينيات والخمسينيات): 25–40 لومنًا لكل واط، وعمر تشغيلي يصل إلى 20,000 ساعة. قامت مدينة دنفر بتركيب أول نظام كبير في الولايات المتحدة لإضاءة الشوارع باستخدام مصابيح بخار الزئبق. وأصبح هذا الوهج الأبيض المائل إلى الزرقة السمة المميزة لشوارع أمريكا في منتصف القرن.
• مصابيح الصوديوم عالية الضغط، أو HPS (الستينيات – السبعينيات): 55–65 لومن لكل واط، وعمر تشغيلي يصل إلى 32,000 ساعة. ولا يزال هذا الوهج الدافئ ذو اللون الكهرماني الذهبي يضيء معظم الطرق السريعة والشوارع السكنية حتى اليوم. وقد أصبحت مصابيح HPS، ولا تزال بالنسبة للعديد من المدن، أكثر تقنيات إنارة الشوارع انتشارًا على وجه الأرض.

ولكن قبل أن نودع القرن العشرين، هناك فصل واحد يستحق أن نلقي عليه نظرة ثانية. يبدو الأمر وكأنه مقتبس من رواية من نوع «الستيمبانك».

أبراج ضوء القمر. في ثمانينيات وتسعينيات القرن التاسع عشر، أقامت عدة مدن أمريكية هياكل فولاذية ضخمة يصل ارتفاعها إلى ما بين 150 و165 قدمًا. وكان كل برج يتوج بعدد من مصابيح القوس الكهربائي التي تبلغ قوة كل منها 3,000 شمعة. وكانت الفكرة هي أن الأبراج الشاهقة يمكن أن تحل محل مئات مصابيح الإنارة الفردية في الشوارع. وقد شيدت مدينة ديترويت 122 برجًا من هذا النوع، لتضيء مساحة تبلغ 21 ميلًا مربعًا من الأعلى. قامت معظم المدن بتفكيك أبراجها في غضون عقد من الزمن مع تحسن إضاءة الشوارع المتوهجة. لكن مدينة أوستن بولاية تكساس استمرت في استخدامها. من بين 31 برجًا تم تركيبها في عام 1895، 17 منها لا تزال قائمة وتعمل حتى عام 2021، وهي آخر أبراج ضوء القمر التي لا تزال تعمل في العالم.

ثورة مصابيح LED — لماذا لن تعود إضاءة الشوارع كما كانت من قبل

لقد غيّر الصمام الثنائي الباعث للضوء كل شيء. لم يكن ذلك تدريجيًّا، بل بشكل جذري.

القفزة التقنية — ما الذي يجعل مصابيح LED مختلفة جذريًّا

لفهم السبب في أن مصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED ليست مجرد «الخطوة التالية بعد مصابيح HPS»، بل تمثل قطيعة تامة عن كل ما سبقها، قارن بين الأرقام التالية:

توفر مصابيح LED كفاءة تبلغ ضعف كفاءة مصابيح HPS على الأقل، وعمرًا افتراضيًّا يتراوح بين ثلاثة أضعاف وخمسة أضعاف عمر مصابيح HPS، كما أنها تعرض الألوان بدقة. في ضوء مصابيح HPS، يبدو كل شيء بلون كهرماني. سيارة حمراء، لافتة خضراء، سترة زرقاء: كلها بنفس الدرجة من اللون الذهبي. أما في ضوء مصابيح LED، فترى الأشياء كما هي في الواقع. وبالنسبة للسلامة العامة، فإن هذا الاختلاف ليس مجرد مسألة شكلية.

تتبع وتيرة التقدم في مجال مصابيح LED قواعدها الخاصة. فقد لاحظ رولاند هايتز، العالم في شركة «أجيلنت تكنولوجيز»، في عام 2000 أن مصابيح LED تتبع مسارًا أسيًّا يشبه إلى حد كبير «قانون مور» في مجال الحوسبة. ففي كل عقد، تنخفض تكلفة اللومن الواحد من ضوء LED بمقدار 10 أضعاف، بينما تزداد كمية الضوء الناتجة عن كل وحدة LED بمقدار 20 ضعفًا (ويكيبيديا، قانون هايتز). وقد ظل قانون هايتز ساريًا لأكثر من عقدين. وفي بعض الفترات، كان التقدم في مجال مصابيح LED في الواقع تفوقت على ذلك.

أصبح التأثير الملموس واضحًا في عام 2007، عندما أصبحت مدينة آن أربور بولاية ميشيغان أول مدينة أمريكية تلتزم بتحويل جميع مصابيح إنارة الشوارع في وسط المدينة إلى مصابيح LED. واستبدل المشروع التجريبي المصابيح المتوهجة بقدرة 120 واط بمصابيح LED بقدرة 56 واط مصممة للعمل المستمر لمدة عشر سنوات. وكانت المصابيح القديمة تنفد كل سنتين. وبحلول عام 2011، تم تحويل 1,400 مصباح من أصل 7,000 مصباح إنارة في المدينة، مما أدى إلى توفير ما يقارب $200,000 سنويًا في تكاليف الكهرباء (ويكيبيديا، تاريخ إنارة الشوارع في الولايات المتحدة).

اليوم، نجحت مختبرات البحث والتطوير في رفع كفاءة مصابيح LED إلى ما يزيد عن 300 لومن لكل واط. وتحقق المصابيح التجارية عادةً كفاءة تزيد عن 150 لومن لكل واط. وما بدأ كفكرة مثيرة للفضول في أحد مختبرات شركة جنرال إلكتريك عام 1962، عندما ابتكر نيك هولونياك الابن أول مصباح LED في الطيف المرئي، أصبح التكنولوجيا السائدة في إنارة الشوارع في القرن الحادي والعشرين.

مصابيح الشوارع الذكية — إنترنت الأشياء، والطاقة الشمسية، والآفاق المستقبلية

تتميز مصابيح LED بقدرة لم تكن متوفرة في أي تقنية سابقة لإضاءة الشوارع: فهي «تفكر».

ونظرًا لأن مصابيح LED هي أجهزة إلكترونية ذات حالة صلبة، فيمكن تعديل سطوعها وبرمجتها ومراقبتها عن بُعد. ويمكن لشبكة إنارة الشوارع الذكية الحديثة أن تخفض السطوع تلقائيًّا في الساعة 2 صباحًا عندما تكون الشوارع خالية، ثم تعيده تدريجيًّا في الساعة 5 صباحًا لمستخدمي الطرق المبكرين. كما يمكنها اكتشاف أعطالها بنفسها وإخطار فرق الصيانة. لم يعد هناك داعٍ لانتظار قيام السكان بالإبلاغ عن مصباح محترق. في الفترة 2012–2013، شكلت كبرى شركات تصنيع الإضاءة، بما في ذلك شركة فيليبس، اتحاد TALQ لوضع معيار عالمي موحد لتوافق الإضاءة الخارجية الذكية.

ترتقي مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بتقنية LED بهذا الاستقلال خطوة أخرى إلى الأمام. بفضل اللوحة الكهروضوئية المدمجة، وبطارية الليثيوم للتخزين، وجهاز التحكم في الشحن MPPT، يمكن لمصباح الشارع الذي يعمل بالطاقة الشمسية بتقنية LED أن يعمل 365 ليلة في السنة دون الحاجة إلى أي سلك كهربائي. لا حاجة لحفر الخنادق، ولا للربط بشبكة الكهرباء، ولا لفواتير المرافق. بالنسبة للمناطق التي تعاني من شبكات كهربائية ضعيفة أو غير موجودة أصلاً، فإن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بتقنية LED ليست مجرد ترقية. بل هي أول مصابيح شوارع تتوفر لديهم على الإطلاق.

ومع تزايد وعي المدن بالتلوث الضوئي، توفر مصابيح LED ما لم تستطع مصابيح الصوديوم تقديمه أبدًا: الدقة. فالأنظمة البصرية الاتجاهية توجه الضوء بالضبط إلى المكان المقصود على الطريق والرصيف، دون أن يتسرب إلى نوافذ غرف النوم أو يطغى على سماء الليل.

ما الذي تعلمناه من 2,000 عام من إنارة الشوارع عن الجودة في عصرنا الحالي

يتلاقى تاريخ إنارة الشوارع على مدى ألفي عام في فكرة واحدة: لم تكن كل قفزة إلى الأمام مجرد اختراع شخص ما لـ مصباح أكثر سطوعًا. كان الموضوع عن شخص ما يقوم ببناء نظام أكثر موثوقية.

كان غاز الفحم الذي ابتكره مردوخ يتطلب شبكة من الأنابيب. أما المصباح المتوهج الذي ابتكره إديسون فكان يتطلب مولدات كهربائية وأسلاكًا وعدادات. أما مصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED اليوم، فهي تتطلب سلسلة إمداد لا تقل تعقيدًا: صب سبائك الألومنيوم، وتركيب رقائق SMT، وصب العدسات البصرية، وختم مقاوم للماء بمعيار IP65، واختبار التشغيل المتواصل لمدة 24 ساعة قبل أن تغادر أي وحدة إضاءة المصنع.

درس «مصباح الشارع الأرجواني» — لماذا تعد جودة التصنيع هي الأهم

بين عامي 2024 و2025، حدث أمر غريب في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ففي ما لا يقل عن 30 ولاية، بدأت مصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED تتحول إلى اللون الأرجواني.

وقد تم تحديد السبب في انفصال طبقة الفوسفور: كانت طبقة الفوسفور الصفراء الموضوعة فوق رقائق مصابيح LED الزرقاء تنفصل عن سطح الرقاقة. وعندما تتلف طبقة الفوسفور، يتسلل ضوء مصابيح LED الزرقاء الخام من خلالها، مما ينتج عنه وهج أرجواني غريب. وقد أقرت الشركة الموردة الرئيسية، «أمريكان إلكتريك لايتينغ» (AEL)، بوجود هذا العيب وأطلقت برنامج استبدال واسع النطاق (Core77، «لماذا تتحول أضواء الشوارع في أمريكا إلى اللون الأرجواني»).

حادثة مصابيح الشوارع الأرجوانية ليست مجرد حاشية تافهة. إنها دليل علني واسع النطاق على أن مصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED ليست جميعها متماثلة. ويعود الفرق بين مصباح يدوم 100,000 ساعة وآخر يتحول لونه إلى الأرجواني في السنة الثالثة إلى دقة التصنيع: جودة رقاقة LED، ودقة طلاء الفوسفور، والتصميم الحراري الذي يحافظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة، وجودة وحدة التشغيل التي تزود LED بتيار كهربائي نقي ومستقر.

نظرة داخل مصنع حديث لمصابيح الشوارع LED — وكيفية اختيار المصباح المناسب

إن مصباح الشارع LED المصنوع بطريقة احترافية هو نتاج سلسلة إنتاج معقدة. يتم صب الهيكل المصنوع من الألومنيوم بالقالب من سبيكة ADC12، التي تم اختيارها لتميزها بالتوصيل الحراري العالي ومقاومة التآكل. يتم تركيب رقائق LED من شركات مصنعة مثل CREE وOsram وPhilips وNichia، وجميعها حاصلة على شهادة LM80 للحفاظ على اللومن، عبر تقنية SMT (تقنية التركيب السطحي) على لوحات دوائر مطبوعة ذات قلب من الألومنيوم مع طبقات نحاسية بسماكة 18 ميكرومتر لتبديد الحرارة. ويتم وضع العدسات البصرية التي تزيد نسبة نفاذية الضوء فيها عن 92% بدقة فوق كل مصباح LED. يتم إغلاق وحدة الإضاءة المُجمَّعة بالكامل وفقًا لمعايير IP65 أو IP66، ثم تُخضع لسلسلة من اختبارات الجودة: اختبارات الكرة المتكاملة لقياس التدفق الضوئي ودقة الألوان، وقياسات مقياس زوايا الإضاءة في غرفة مظلمة للتحقق من نمط الشعاع، واختبار رش الملح (48 ساعة كحد أدنى، وحتى 1,000 ساعة للبيئات البحرية)، واختبار الشيخوخة بالتشغيل بكامل الطاقة لمدة 24 ساعة أو أكثر.

إذا كنت تقيّم شركات تصنيع مصابيح الشوارع التي تعمل بتقنية LED، فهناك أربعة أسئلة ستساعدك على التمييز بين الشركات المصنعة الجادة والشركات التجارية التي تقتصر على تقديم كتالوجات:

1. ما هي الشهادات الدولية التي يحملونها؟ CE، UL، ETL، SAA، ENEC، TUV. كلما زاد عددها، كان ذلك أفضل. فكل منها يمثل تحققاً مستقلاً من قبل هيئة تنظيمية مختلفة.
2. من هي الشركة التي يستخدمون رقائق LED ومحركاتها، على وجه التحديد؟ كلمة «مستورد» ليست إجابة كافية. ابحث عن رقائق من ماركات CREE أو Osram أو Philips أو Nichia مدعومة ببيانات اختبار LM80. ابحث عن محركات من ماركات Meanwell أو Inventronics أو Philips. إذا لم يتمكن المورد من ذكر أسماء العلامات التجارية لمكوناته، فهذا يعد علامة تحذير.
3. ما هي مدة الضمان؟ يبلغ المتوسط في هذا القطاع 3 سنوات. إن قيام الشركة المصنعة بتقديم ضمان يتراوح بين 5 و7 سنوات يدل على ثقتها في جودة تصنيع منتجاتها.
4. هل يمتلكون مصنعهم الخاص؟ يمكن للشركة المصنعة التي تمتلك قدرات داخلية لتطوير القوالب، والصب بالقالب، وخطوط التجميع السطحي (SMT)، والتجميع، أن تتحكم في الجودة، ومدة التنفيذ، والمواصفات المخصصة بطرق لا يمكن لموزع أن يضاهيها أبدًا.

تقوم شركات تصنيع مثل WosenLED، وهي شركة متكاملة رأسياً تتمتع بخبرة تزيد عن 30 عاماً في تشغيل المصانع، بتصنيع مصابيح الشوارع LED الخاصة بها باستخدام رقائق CREE وOsram وPhilips مقترنة بمحركات Meanwell أو Inventronics. وتحظى مصابيحها بـ 8 شهادات اعتماد دولية وضمان لمدة تتراوح بين 5 و7 سنوات يغطي 88 دولة مستوردة. يمكنك تصفح خط منتجاتها المخصصة للاستخدام الخارجي أو التواصل مع فريقها الهندسي لمناقشة متطلباتك المحددة.

المراجع

1. ويكيبيديا. «تاريخ إنارة الشوارع في الولايات المتحدة». رابط
2. ويكيبيديا. «قانون هايتز». رابط
3. Core77. «لماذا تتحول أضواء الشوارع في أمريكا إلى اللون الأرجواني». يونيو 2025. رابط
4. WosenLED. خط إنتاج مصابيح الشوارع LED. رابط
5. WosenLED. صفحة الاتصال. رابط