Bij wegverlichting, met de ontwikkeling van witte LED-technologie, de lichtstroom van een enkele LED blijft toenemen. Het zal een trend worden dat LED's de traditionele lichtbronnen voor LED-straatverlichting gaan vervangen. De lichtverdeling van de lichtbron in alle richtingen van een ruimte wordt lichtverdeling genoemd. Door de uitstekende lichtverdeling van LED-straatverlichting wordt de lichtefficiëntie volledig benut. De lichtdekking van meerdere straatlantaarns zorgt ervoor dat de verlichting alle gebieden omvat. De lichtverdeling van LED-straatverlichting is vaak beter dan die van traditionele straatverlichting, wat een van de belangrijke voordelen van LED-straatverlichting is. Onderzoek naar de lichtverdeling van LED-straatlantaarns kan de benuttingsgraad van het licht aanzienlijk verhogen en de verspilling van energie verminderen, wat van groot belang is voor het wegverlichtingssysteem.
De kenmerken en vereisten van LED-straatverlichtingsdistributie
Vormkenmerken van de lichtverdeling van LED-straatlantaarn
Als er geen lichtverdeling is voor de LED-lichtbron, het licht zal erg verstrooid zijn. Bij gebruik onderweg, het door de LED-straatverlichting verlichte gedeelte van het wegdek zal een zeer grote vlek zijn. Op deze manier, een deel van het licht schijnt op het gebied buiten het wegdek, waardoor een bepaalde hoeveelheid afval ontstaat. Het is voor dit soort LED-straatverlichting lastig om het gehele wegdek te verlichten. Zoals weergegeven in figuur 1(A).
Na de distributie van LED-straatverlichting, de vorm van de lichtvlek is rechthoekig, als figuur 1(B). Het licht zal relatief gelijkmatig op de weg schijnen, wat ervoor zorgt dat er geen dode hoeken op de weg zijn. Na de distributie van de LED-straatverlichting, de breedte van de lichtinstraling ligt dicht bij de breedte van de weg. Deze maakt optimaal gebruik van het licht en kan de weg volledig verlichten.
Sstandaard Straat vereisten voor verlichtingsdistributie
Wegen omvatten voornamelijk snelwegen, hoofdwegen, secundaire hoofdwegen en zijwegen. Deze wegen hebben verschillende classificaties, verschillende wegomstandigheden, en verschillende vereisten voor wegverlichting. De straatlantaarns op deze wegen hebben verschillende dichtheden en lichtstromen, en de kosten van de gebruikte straatlantaarns zijn ook verschillend.
Snelwegen en hoofdwegen hebben over het algemeen straatlantaarns nodig met een hoog vermogen en een grote lichtstroom. En secundaire hoofdwegen en zijwegen hebben straatlantaarns nodig met een laag vermogen en een lage lichtstroom. Op dit moment, er worden niet genoeg LED-straatverlichting gebruikt op snelwegen en hoofdwegen. Hoewel LED-straatverlichting veel voordelen heeft ten opzichte van traditionele straatverlichting, de technologie van LED-straatverlichting is nog niet bijzonder volwassen. Daarnaast, de kosten van LED-straatverlichting die door veel fabrikanten worden geproduceerd, zijn relatief hoog. LED-technologie moet nog verder worden ontwikkeld.
Lichtverdelingscurve van LED-straatlantaarns
De ruimtelijke verdeling van de lichtsterkte wordt vaak een lichtverdelingscurve genoemd. Onder de straatlantaarn, de lichtintensiteit moet minimaal zijn, en naarmate de elevatiehoek θ toeneemt, de lichtintensiteit I neemt toe. De functionele relatie is:
Dat is, de uitdrukking van de lichtverdelingscurve. Het schematische diagram van de ideale lichtverdelingscurve van een enkele lamp voor wegverlichting staat in figuur 2.
Vanwege de complexiteit van het optische ontwerp, het is moeilijk om de vorm van de lichtverdeling volledig aan te passen aan de functionele relatie. Het projectiebereik van de θ-hoek kan afnemen, en de afstand tussen de lampen kan ook kleiner worden om een uniforme verlichtingssterkte te verkrijgen. Over het algemeen, het is te hopen dat na de lichtverdeling, een groothoek “vleermuisvleugel” lichtverdeling kan worden bereikt.
Distributieschema en analyse van LED-straatverlichting
Het lichtverdelingsschema van LED-straatlantaarns moet voldoen aan de eisen van wegverlichting. Dit vereist dat de openingsgrootte van LED-straatlantaarns dicht bij de breedte van de weg ligt. Als het te klein is, Op sommige plekken zal er geen verlichting zijn. Als het te groot is, het zal lichtvervuiling en energieverspilling veroorzaken. Voor straatlantaarns, gelijkmatigheid van de verlichting en de grootte van de opening zijn twee belangrijke parameters voor de lichtverdeling van straatlantaarns. Het ontwerp van de lichtverdeling van LED-straatlantaarns is ook rond deze twee parameters.
Primaire lichtverdeling van LED-straatverlichting
De eerste lichtverdeling van LED-straatlantaarns is voornamelijk het verpakkingsproces in het productieproces van LED-straatlantaarns. Verschillende verpakkingen van LED-straatlantaarns hebben een grote invloed op de lichtefficiëntie. Uitstekende lichttransmissietechnologie kan lichtverlies verminderen en de lichtefficiëntie verhogen. Het lensverpakkingsproces van LED-straatlantaarns speelt een belangrijke rol bij de eerste lichtverdeling van straatlantaarns.
Als LED-straatlantaarns dubbelkoppige lensverpakkingstechnologie toepassen, de lens zal de LED-lampkop breken, en het licht zal uitstralen in a “vleermuis vleugel” vorm. Na daaropvolgende verwerkingsmethoden, LED-straatverlichting kan realiseren “vleermuis vleugel” lichtverdeling als geheel. De primaire lichtverdelingsstructuur en de lichtverdelingscurve van de tweekoppige lens worden weergegeven in de figuur 3(A) en Figuur 3(B). Het ontwerp van deze lens wordt de kern van de primaire lichtverdeling.
Secundaire lichtverdeling van LED-straatverlichting
LED-straatverlichting gebruikt lenzen of reflectoren om de richting van de lichttransmissie te wijzigen. Dit proces wordt secundaire lichtverdeling van LED-straatverlichting genoemd.
De secundaire lichtverdeling van LED-straatverlichting kent hoofdzakelijk de volgende voorwaarden.
Totale reflectielens Secundaire LED-lichtverdeling
licht wordt uitgezonden van een relatief optisch dicht medium naar een relatief optisch dun medium. Wanneer de invalshoek groter is dan de kritische hoek, er zal totale reflectie plaatsvinden. In LED-straatverlichting zit een symmetrische totale reflectielens over de volledige as om het licht binnen een bepaald bereik te beperken. Deze methode wordt de secundaire LED-lichtverdeling van de totale reflectielens genoemd. Deze lichtverdelingsmethode verhoogt de benuttingsgraad van het licht. Bijvoorbeeld, het regelen van de stralingshoek binnen het bereik van ±30° is gunstig voor het verdere ontwerp van de lichtverdeling. De totale reflectielens wordt getoond in figuur 4.
Vrije vorm oppervlaktelens Secundaire LED-lichtverdeling
Anders dan de symmetrische totale reflectielens over de volledige as, de oppervlaktelens met vrije vorm heeft verschillende lengtes van lichtverdeling op de X-as en Y-as, en heeft een rechthoekig optisch element met vrije vorm en lichtverdeling. Dit ontwerp heeft tot doel beter te voldoen aan de eisen voor wegverlichting. Bijvoorbeeld, als een langere verlichtingslengte in de X-asrichting nodig is, de lichtverdelingshoek op de X-as kan worden vergroot. Als de verlichtingslengte op de Y-as niet zo lang hoeft te zijn, de lichtverdelingshoek kan kleiner worden. Om het lichtverdelingseffect te bereiken, het ontwerp van het gebogen oppervlak bevat een hoge technische kwaliteit. Om het beste effect te bereiken, de fabrikant voert vaak meerdere tests uit.
Externe lens en reflector LED secundaire lichtverdeling
Deze lichtverdelingsmethode is relatief eenvoudig. Gebruik van parabolische reflectoren en optische lenzen, het licht dat door deze lichtverdelingsmethode wordt uitgestraald, is veel slechter dan de bovengenoemde twee, maar deze lichtverdelingsmethode is eenvoudig en goedkoop.
Tertiaire lichtverdeling van LED-straatverlichting
Er zijn meerdere LED-unitmodules gerangschikt en gecombineerd op de LED-straatlantaarn. Om te voldoen aan de eisen van wegverlichting, het is noodzakelijk om een tertiaire lichtverdeling op de LED-straatlantaarn uit te voeren. De eerste en de tweede lichtverdeling hebben relatief goede aanpassingen gedaan aan het licht van de LED-unitmodules, en de tertiaire lichtverdeling is bedoeld om de LED-eenheidsmodules redelijk te rangschikken. Er zijn verschillende methoden voor tertiaire lichtverdeling.
(1) Vlakke lichtverdeling
Dit type LED-straatlantaarns maakt gebruik van een optisch oppervlakelement met vrije vorm (lens- of reflectorbeker) met asymmetrische rechthoekige lichtverdeling in XY-richting. Omdat de rechthoekige lichtverdeling op één enkel LED-optisch element is voltooid, het hoeft alleen maar de LED-modules op het paneel te plaatsen.
(2) Gebogen lichtverdeling
Er zijn meerdere LED's gerangschikt om een LED-module te vormen. De LED's op de LED-module gebruiken een asymmetrische totale reflectielens of reflecterende cup voor lichtverdeling. De stralingshoekbreedte van de lichtverdeling door de lens of reflecterende cup is voldoende om de weg te bedekken. Door de LED-modules op het gebogen oppervlak te plaatsen, en het aanpassen ervan, de lamp kan een vrijwel rechthoekig lichtpatroon genereren in de richting van de weg.
(3) Meervoudige lichtverdeling
LED-licht heeft een goede richtingsgevoeligheid. Om een betere verdeling van het weglicht te verkrijgen, de LED-projectierichtingen van elke groep zijn ontworpen om hun respectievelijke gebieden te verlichten. De relatief eenvoudige manier is om de V-vormige oppervlaktemethode toe te passen. In het meervoudige lichtverdelingsdesign, de krachtige LED's van elke groep in de straatlantaarn bevinden zich op verschillende vlakken. Door de relatieve hoeken van elke groep aan te passen, de lamp kan de lichtopbrengstkarakteristieken en het benaderende rechthoekige lichteffect verkrijgen, die voldoet aan de normen voor wegverlichting. Fig. 7(C) is een schematisch diagram van een meervoudige LED-straatlantaarn.
(4) Reflecterende bekerlichtverdeling
Het ontwerp van de LED-reflector realiseert de uitgangskarakteristieken van straatverlichting. Een asymmetrische reflector in de XY-asrichting is afzonderlijk ontworpen voor een enkele LED. Deze oplossing is vergelijkbaar met een vlakke lichtverdeling. Maar anders dan het gebruik van een oppervlaktereflector met vrije vorm om een lichtopbrengst te verkrijgen dichtbij de “vleermuisvleugel” vorm, meerdere reflectoren zijn ontworpen en gerangschikt om hetzelfde wegverlichtingseffect te verkrijgen.
Analyse van het lichtverdelingsschema van LED-straatverlichting
Het maakt niet uit of je de technische middelen of het schema aanpast, zolang de lichtopbrengstkarakteristieken voldoen aan de eisen van nachtwegverlichtingsnormen, deze technologie of dit schema heeft een goede gebruikswaarde. Elk van de bovenstaande lichtverdelingen heeft voor- en nadelen, zoals weergegeven in de volgende tabel. Een lichtverdelingsschema vereist vaak meerdere combinaties en herhaalde ontwerpen om aan de normen te voldoen. Bijvoorbeeld, de combinatie van LED primaire lichtverdeling (lensverpakkingsproces) en secundaire lichtverdeling van lampen, de combinatie van LED secundaire lichtverdelingseenheid en tertiaire lichtverdeling van lampen, de secundaire lichtverdeling van reflectoren van LED-straatlantaarns, enz.
Vergelijking van lichtverdelingsschema's
Vergelijking van lichtverdelingsschema's | |||
| Lichtverdelingsschema | voordeel | nadeel | |
| primaire lichtverdeling | adopteer een dubbellensverpakkingsproces | goede vleermuisvleugellichtverdelingscurve | Verpakte lenzen hebben een slechte veelzijdigheid |
| Totale reflectielens | Het ontwerp en de verwerking van componenten zijn relatief eenvoudig | Meergranencombinatie, gemiddelde uniformiteit | |
| secundaire lichtverdeling | vrije vorm lens | Goede uniformiteit en batwing-lichtverdelingscurve | Het ontwerp en de verwerking van componenten zijn complexer |
| externe lens en reflector | Het ontwerp en de verwerking van componenten zijn relatief eenvoudig | Het lichtopbrengstverlies is relatief hoog | |
| tertiaire lichtverdeling | vlakke lichtverdeling | De mechanische structuur, warmteafvoer en vermogensregeling zijn relatief eenvoudig, en de algehele uniformiteit is beter | Moeilijk te gebruiken als de wegen heel anders zijn
|
| gebogen lichtverdeling | Pas de boogkromming aan om de lichtverdeling aan te passen | Het ontwerp van de warmteafvoer en de lamphouder is ingewikkelder | |
| Meervoudige lichtverdeling | De combinatie van het warmteafvoervlak en het installatieboogoppervlak is goed, wat de moeilijkheidsgraad van het proces vermindert | Moeilijk om de hoek aan te passen | |
| Reflecterende bekerlichtverdeling | Maak optimaal gebruik van het licht dat uit de omgeving lekt, en de lichtopbrengst is hoog, vergelijkbaar met vlakke lichtverdeling | Het ontwerp van reflecterende cups met vrije vorm is ingewikkelder | |
Op dit moment, witlicht-LED's van het power-type ontwikkelen zich in de richting van single-chip en krachtige LED's. Vanwege het knelpunt van de warmteafvoer van de chip, het is relatief moeilijk voor LED's met één chip en hoogvermogen-LED's met pakketten met meerdere chips om warmte af te voeren. En ook het lichtrendement zal relatief laag zijn.
Wat te kiezen
Daarom, rekening houdend met factoren zoals de verpakking, Warmte -dissipatie, lichtopbrengst, en kleurweergave, straatverlichting selecteert meestal een enkel LED-vermogen van 1 tot enkele watt en een lichteffect van 90-100 lm/W. Het totale vermogen wordt bereikt via een hybride methode met meerdere elementen. Qua lichtverdeling van LED-straatlantaarns, Eerst, LED's met een betere primaire lichtverdeling zijn redelijk in hetzelfde vlak gerangschikt. Dan, optische oppervlakte-elementen met vrije vorm (lenzen of reflectorcups) worden toegepast op de LED's op het vlak als geheel om secundaire lichtverdeling uit te voeren. Deze oplossing vermindert het verlies aan LED-uitgangslicht en verbetert de efficiëntie van lampen. Wat meer is, het vereenvoudigt de relatieve ontwerp- en verwerkingsmoeilijkheden van lampen en zorgt voor de uniformiteit, verlichtingssterkte en lichtpatroon van het wegdek. Daarom, dit programma heeft goede onderzoeksperspectieven.
Samenvatting
Het lichtverdelingsontwerp van LED-straatlantaarns is een van de sleutels tot de toepassing van LED-wegverlichting. Zelfs in de toekomstig ontwerp van slimme stadsverlichting, het zal een belangrijk punt zijn. Dit artikel analyseert voornamelijk het lichtverdelingsschema van LED-straatverlichting en biedt een ideale oplossing. Een onredelijke distributie van LED-straatlantaarns kan leiden tot: belangrijkste probleem van LED-straatverlichting. Maar met de voortdurende ontwikkeling van LED-technologie, het vooruitzicht van LED-straatlantaarns die in wegverlichting worden gebruikt, zal helderder zijn.
