Por mucho tiempo, Fuentes de luz tradicionales – Las lámparas de sodio de alta presión y algunas lámparas de halogenuros metálicos han venido desempeñando un papel destacado en el alumbrado vial.. En los últimos años, La aplicación de la iluminación LED se ha desarrollado rápidamente.. Muchos fabricantes han lanzado motores de alta potencia. farolas LED uno tras otro, y se utilizan cada vez más en el alumbrado público como productos de ahorro de energía.. Este pasaje analiza varios problemas en el desarrollo y aplicación de farolas LED para alumbrado público..
Como material luminiscente semiconductor., LED ha atraído la atención de varios países por sus ventajas de verdor, alta eficiencia, Fiabilidad y durabilidad en comparación con otros materiales.. Con el continuo desarrollo y progreso de la tecnología de semiconductores., Se puede decir que la aplicación del LED está en todas partes.. En particular, la adquisición de luz blanca, la mejora del rendimiento como la eficiencia, vida útil y estabilidad, y la continua reducción de costes han ampliado los campos de aplicación de las fuentes de luz LED. En los últimos años, El LED ha logrado cierto éxito en el campo de la iluminación paisajística, y el desarrollo y la investigación de farolas LED han abierto un campo más amplio. En comparación con las fuentes de luz tradicionales, Los LED tienen ventajas excepcionales en la reproducción cromática, ahorro de energía, protección ambiental, Vida útil y controlabilidad digital.. Creemos que después de resolver gradualmente una serie de problemas técnicos clave, como la disipación de calor y la degradación de la luz, y lograr una reducción sustancial del coste, Las fuentes de luz LED tendrán buenas perspectivas de desarrollo en el campo de la iluminación vial. Actualmente, Cientos de empresas han invertido en el desarrollo y la investigación de farolas LED., algunos de los cuales se han puesto en producción en masa. En los últimos años, Todos los países han aumentado su inversión en LED., y varios proyectos piloto también están en pleno desarrollo.
Estado de desarrollo de las farolas LED.
A lo largo de los años, La iluminación LED se ha desarrollado rápidamente, Y muchos fabricantes han producido sucesivamente farolas LED de alta potencia., que se han utilizado cada vez más en el alumbrado vial como productos de ahorro de energía. Varios países y organizaciones también están formulando sus propios estándares de acceso al mercado para farolas LED.. Los países y regiones relativamente desarrollados tienen estándares más altos. Los estándares de mercado de muchos países y regiones apuntan más a proteger el desarrollo de las empresas locales en el futuro..
Todos los países esperan que sus empresas ocupen una posición favorable en este período de sustitución de fuentes de iluminación., por lo que brindan subsidios y protección relevantes para sus empresas líderes. Esto da como resultado muchos estándares diferentes en el mercado de farolas LED.. Los productos de diferentes países no son compatibles entre sí., Por eso, cada fabricante produce farolas LED con diferentes estándares para diferentes países.. Con el rápido desarrollo de las farolas LED, la competencia entre varias empresas es bastante feroz. Toda empresa quiere ser la ganadora final, y cada país también quiere que su propia empresa tenga éxito. Este método reducirá los costos de adquisición pero aumentará los costos comerciales..
Problemas en la aplicación de farolas LED
Bajo la situación de crisis energética mundials y la presión ambiental son cada vez más prominentes, La aplicación de fuentes de luz LED en la iluminación vial se ha convertido en un punto caliente en la industria de la iluminación de semiconductores en los últimos años.. Cuando los productos de dispositivos LED se aplican a las farolas, una serie de problemas como cuáles son los requisitos especiales para la tecnología, ¿Cuáles son las ventajas de las farolas LED en comparación con las actuales farolas tradicionales de sodio de alta presión?, ¿Cuáles son las deficiencias y cómo resolverlas? Vale la pena estudiarlas seriamente..
La estandarización y la versatilidad de los productos son la base para su uso a gran escala.
La corriente Producto de farolas LED. tener una variedad de apariencia de producto, Disposición y cantidad de partículas luminiscentes LED., Dimensiones externas y diseño interno del circuito rectificador.. Por ejemplo: la potencia de un solo tubo es diferente, que van desde 1-5W; la distribución de la luz es diferente, que tienen forma de murciélago, rectangular, en forma de ala de mariposa, etc.; Los métodos de procesamiento óptico incluyen aquellos con lentes autónomos que pueden omitir el procesamiento óptico secundario y los de procesamiento óptico secundario.. Hay circuitos integrados de chip de accionamiento especiales y condensadores no electrolíticos para el controlador.; embalaje de varios chips y embalaje de un solo chip para el embalaje; el circuito técnico tiene el módulo, grupo de alta potencia, chip integrado de alta potencia, y matriz de puntos de alta potencia, etc.. También hay dos tipos de conjunto de fuente de alimentación con fuente de alimentación integrada incorporada y fuente de alimentación externa., Y la tecnología de disipación de calor también tiene sus propias ventajas., Lo que trae grandes inconvenientes para el trabajo de operación y mantenimiento después del uso universal., y no se ajusta a los principios de diseño de estandarización y generalización de las instalaciones públicas municipales..
Creemos que en el futuro proceso de desarrollo, Los fabricantes deben seguir estrictamente estándares unificados para garantizar que los productos sean seguros y confiables en términos de seguridad del equipo y rendimiento eléctrico.. Al mismo tiempo, Los productos LED utilizados en el ámbito del alumbrado urbano deberán proporcionar las siguientes garantías de estandarización y uniformidad del producto.
Por ejemplo: entre productos en diferentes etapas de desarrollo de la misma empresa, es necesario asegurar la estandarización y uniformidad de los principales componentes eléctricos para evitar la falta de repuestos por actualización y reemplazo de productos.; para productos de diferentes empresas, Componentes eléctricos principales, como el cuerpo principal de las lámparas., Los tableros de partículas luminiscentes y el circuito rectificador deben basarse en estándares relevantes para lograr la estandarización y uniformidad necesarias..
Los estándares internacionales correspondientes son la garantía para el sano desarrollo del mercado de farolas LED.
Las características fotoeléctricas y térmicas de los LED son muy diferentes a las de las fuentes de luz tradicionales., lo que hace imposible aplicar completamente los métodos de medición de las fuentes de iluminación tradicionales a la medición de los LED existentes. Actualmente, Los LED carecen de estándares adecuados en cuanto a especificaciones y medidas del producto, dando como resultado una amplia variedad de productos, Falta de estándares de medición y mercados irregulares.. La diversidad de productos también hace imposible que las empresas produzcan a gran escala.. Se ha convertido en una necesidad urgente para la industria formular estándares LED relevantes.. Las empresas relevantes deben llevar a cabo un nuevo posicionamiento en el mercado y planificación de productos., aprovechar nuevas oportunidades, y adoptar las medidas necesarias de garantía de calidad.
El diseño óptico y la disipación de calor son los principales problemas técnicos a los que se enfrentan las farolas LED
Aunque el desarrollo de farolas LED de alta potencia es rápido, todavía hay diversos grados de vatios y lúmenes bajos, Manejo de bajo nivel de eficiencia luminosa secundaria., baja eficiencia luminosa del sistema, rápida decadencia de la luz, corta vida útil, y desviación de la temperatura del color, diferentes colores de luz, Múltiples fallos en el conductor y una serie de problemas.. entre ellos, Las principales cuestiones técnicas, como el diseño óptico secundario., El diseño de disipación de calor y el diseño del sistema regulador de potencia son la clave para mejorar la eficiencia luminosa y prolongar la vida útil de las lámparas..
Aprovechar al máximo los puntos fuertes de las fuentes de luz semiconductoras, El diseño del sistema óptico secundario de los LED es crucial para la distribución de la luz y la eficiencia de salida óptica de la farola LED.s. Una buena iluminación vial requiere que la distribución de la luz de las farolas LED sea un patrón de luz rectangular. Toda la luz emitida por las farolas puede cubrir apenas la carretera., para que la contaminación lumínica fuera de la carretera sea casi nula. Dr. Jiang Jinbo de la Universidad Politécnica de Hong Kong presentó dos diseños de distribución de luz para farolas LED: La primera farola LED utiliza una lente de reflexión total axisimétrica o una copa reflectante., y los módulos de lentes LED están dispuestos sobre una superficie curva para producir una distribución de luz rectangular. La introducción de lentes de reflexión total puede mejorar en gran medida la eficiencia de utilización de la luz., pero la disposición de los módulos LED curvos hace que el diseño de disipación de calor y la estructura mecánica de los LED de alta potencia sean más complejos. El segundo tipo de farola LED adopta lentes con superficie curva libre asimétrica., que puede completar directamente la distribución de luz rectangular mediante un solo elemento óptico LED. Para todo el portalámparas basta con colocar los módulos LED con distribución luminosa rectangular sobre una placa plana.. Este tipo de farola LED es relativamente simple en términos de estructura mecánica., disipación de calor y control de potencia. Solo necesita agregar diferentes números de módulos LED para iluminación vial de diferentes grados de carreteras y diferentes alturas de postes.. El uso de elementos ópticos secundarios de superficie curva libre asimétrica puede hacer que la distribución de luz rectangular de las farolas LED se realice directamente con un solo módulo LED.. La farola en general solo necesita organizar estos conjuntos de módulos LED en la misma dirección, que puede simplificar el diseño del mecanismo de farola, disipación de calor y control de la fuente de alimentación.
Se debe desarrollar un distribuidor de luz adecuado para la fuente de luz empaquetada para hacer un uso más razonable y completo de la luz emitida por la fuente de luz., para mejorar la eficiencia de salida de luz de toda la lámpara. Actualmente, las formas de radiación de los LED incluyen lambertiana, disparo lateral, ala de murciélago, rectangular, alas de mariposa y focos. A través del diseño óptico secundario., El rango de iluminación y la curva fotométrica del LED satisfacen las necesidades de iluminación vial..
Los LED están integrados en accesorios de iluminación.. Debido a la alta generación de calor de los chips LED, La tecnología clave a la hora de fabricar lámparas de alta potencia es “disipación de calor”. Aunque la eficiencia luminosa es cada vez mayor, el calor generado por el chip LED sigue siendo muy grande. Cada vez que la temperatura de la unión PN aumenta en 10 grados, La vida útil del dispositivo semiconductor se reducirá en 1 veces. La alta temperatura del chip LED provoca el deterioro del propio chip y del rendimiento de la resina del embalaje., lo que finalmente conduce a una reducción de la eficiencia luminosa y una vida útil más corta.. Actualmente, Cada fabricante ha adoptado diferentes medidas de disipación de calor., la mayoría de los cuales adoptan un concepto de diseño de disipación de calor integral y sistemático y aplican materiales conductores de calor de alto rendimiento, como moldes de fundición a presión de aluminio., disipador de calor dentado extruido de aluminio, disipador de calor dentado integral, Disipador de calor dentado de fila de perfil extruido de aluminio, tubo de calor de forma de aleta larga, hoja de estructura dentada externa, disipación de calor por fluido de convección natural, etc.. Algunos también utilizan una combinación de tubos de calor de superaleación. (cuya velocidad de conducción de calor es 100 veces más rápido que el del cobre puro) y aletas de aluminio de disipación de calor de alta densidad. El calor generado por el chip se convierte rápidamente de una fuente puntual a una fuente lineal., para que el calor se distribuya uniformemente al disipador de calor. Los disipadores de calor están hacia abajo para evitar la acumulación de polvo y excrementos de pájaros.. Factores como el embalaje de los chips y la disipación de calor de las lámparas pueden provocar atenuación de la luz..
El precio sigue siendo el mayor obstáculo para la aplicación a gran escala de farolas LED
Actualmente, El coste de las farolas LED sigue siendo mucho mayor que el de las lámparas de sodio de alta presión.. El precio de una farola LED es 4,000-8,000 yuan, o incluso más alto, mientras que el precio de un juego de lámparas de sodio de alta presión importadas (incluyendo lámparas y juegos completos de fuentes de luz eléctricas.) no excede 1,500 yuan. En lo que respecta al status quo, Las farolas LED son obviamente demasiado caras y tienen un precio 3-5 veces mayor que el de las lámparas de sodio de alta presión. Por lo tanto, a pesar de que el consumo de energía de las farolas LED es sólo un tercio del de las lámparas de sodio de alta presión, El período de recuperación de costos de sustitución de las lámparas de sodio de alta presión por farolas LED seguirá siendo largo porque el precio es mucho más alto que el de las lámparas de sodio de alta presión..
Mesa 1：Comparación de LED de potencia y fuentes de iluminación vial tradicionales
| lámparas de sodio de alta presión | Lámpara de halogenuros metálicos | luz LED | |
| fuerza | 250con 400W | 150W. | 10-90W. |
| esperanza de vida | 24000h | 10000-15000h | 50000-100000h |
| color | amarillo | blanco | blanco |
| Representación de color | 20-40 | 60-80 | 70-90 |
| Eficiencia luminosa | 130lm/W | 100lm/W | 100lm/W |
| Temperatura de color | 2700K | 3000K | 3000-4500K |
| Si la temperatura del color es ajustable | No | No | Sí |
| Volumen de fuente de luz | grande | medio | pequeño |
| costo | bajo | medio | alto |
Por lo tanto, El precio y el costo siguen siendo los mayores obstáculos para que las farolas LED se promuevan oficialmente en el mercado de alumbrado vial.. Lograr un precio más bajo de las farolas LED para competir con las lámparas existentes., Es necesario reducir el coste de cada fabricante.. Pero en un futuro próximo, Solo puede compensar las desventajas de costo a través de las ventajas de vida y ahorro de energía de los LED bajo la premisa de que la tecnología LED continúa madurando y la eficiencia luminosa continúa mejorando..
epílogo
En comparación con las fuentes de alumbrado público tradicionales, Las farolas LED tienen muchas ventajas, pero todavía hay algunos problemas técnicos clave que deben resolverse urgentemente, y queda mucho trabajo por hacer en el desarrollo, investigación y promoción. Esperamos que las farolas LED sigan mejorando., y en un futuro próximo, Se utilizarán más ampliamente en la construcción de alumbrado urbano con excelente rendimiento..
