Status de desenvolvimento e problemas de lâmpadas de rua LED

Por muito tempo, fontes de luz tradicionais – lâmpadas de sódio de alta pressão e algumas lâmpadas de iodetos metálicos têm desempenhado um papel de liderança na iluminação rodoviária. Nos últimos anos, a aplicação de iluminação LED desenvolveu-se rapidamente. Muitos fabricantes lançaram produtos de alta potência Luzes da rua LED um após o outro, e são cada vez mais utilizados na iluminação rodoviária como produtos de poupança de energia. Esta passagem discute vários problemas no desenvolvimento e aplicação de lâmpadas LED para iluminação rodoviária..

Como um material luminescente semicondutor, O LED atraiu a atenção de vários países pelas suas vantagens ecológicas, alta eficiência, confiabilidade e durabilidade em comparação com outros materiais. Com o contínuo desenvolvimento e progresso da tecnologia de semicondutores, pode-se dizer que a aplicação do LED está em toda parte. Em particular, a aquisição de luz branca, a melhoria do desempenho, como eficiência, vida útil e estabilidade, e a redução contínua de custos ampliaram os campos de aplicação das fontes de luz LED. Nos últimos anos, O LED alcançou certo sucesso no campo da iluminação paisagística, e o desenvolvimento e pesquisa de lâmpadas de rua LED abriu um campo mais amplo. Comparado com fontes de luz tradicionais, LED tem excelentes vantagens na reprodução de cores, economia de energia, proteção ambiental, vida útil e controlabilidade digital. Acreditamos que depois de resolver gradualmente uma série de problemas técnicos importantes, como dissipação de calor e deterioração da luz, e alcançar uma redução substancial nos custos, Fontes de luz LED terão boas perspectivas de desenvolvimento na área de iluminação rodoviária. Atualmente, centenas de empresas investiram no desenvolvimento e pesquisa de lâmpadas de rua LED, alguns dos quais foram colocados em produção em massa. Nos últimos anos, todos os países aumentaram o seu investimento em LEDs, e vários projetos-piloto também estão em pleno andamento.

Status de desenvolvimento de lâmpadas de rua LED

Ao longo dos anos, A iluminação LED desenvolveu-se rapidamente, e muitos fabricantes produziram sucessivamente luzes de rua LED de alta potência, que têm sido cada vez mais utilizados na iluminação rodoviária como produtos de poupança de energia. Vários países e organizações também estão a formular os seus próprios padrões de acesso ao mercado para lâmpadas LED de rua.. Países e regiões relativamente desenvolvidos têm padrões mais elevados. Os padrões de mercado de muitos países e regiões visam mais proteger o desenvolvimento das empresas locais no futuro.

Todos os países esperam que suas empresas ocupem uma posição favorável neste período de substituição de fontes de iluminação, para que forneçam subsídios e proteção relevantes para suas empresas líderes. Isso resulta em muitos padrões diferentes do mercado de lâmpadas de rua LED. Os produtos de diferentes países não são compatíveis entre si, então cada fabricante produz luzes de rua LED com padrões diferentes para diferentes países. Com o rápido desenvolvimento de luzes de rua LED, a competição entre várias empresas é bastante acirrada. Toda empresa quer ser a vencedora final, e cada país também quer que a sua própria empresa tenha sucesso. Este método reduzirá os custos de aquisição, mas aumentará os custos comerciais.

Problemas na aplicação de iluminação pública LED

Sob a situação de crise energética mundialse a pressão ambiental se torna cada vez mais proeminente, a aplicação de fontes de luz LED na iluminação rodoviária tornou-se um ponto importante na indústria de iluminação de semicondutores nos últimos anos. Quando produtos de dispositivos LED são aplicados em lâmpadas de rua, uma série de problemas, como quais são os requisitos especiais para tecnologia, quais são as vantagens das lâmpadas de rua LED em comparação com as atuais lâmpadas de rua tradicionais de sódio de alta pressão, quais são as deficiências e como resolvê-las são dignas de nosso estudo sério.

Padronização e versatilidade dos produtos são a base para uso em larga escala

O actual Produto de lâmpadas de rua LED tem uma variedade de aparência de produto, disposição e quantidade de partículas luminescentes de LED, dimensões externas e design interno do circuito retificador. Por exemplo: a potência de um único tubo é diferente, variando de 1-5W; a distribuição da luz é diferente, que são em forma de morcego, retangular, em forma de asa de borboleta, etc.; os métodos de processamento óptico incluem aqueles com lentes independentes que podem pular o processamento óptico secundário e os de processamento óptico secundário. Existem CIs de chip de drive especiais e capacitores não eletrolíticos para o driver; embalagens multi-chip e embalagens de chip único para embalagens; o circuito técnico possui o módulo, grupo de alta potência, de alta potência com chip integrado, e matriz de pontos de alta potência, etc.. Existem também dois tipos de montagem de fonte de alimentação com fonte de alimentação integrada integrada e fonte de alimentação externa, e a tecnologia de dissipação de calor também tem suas próprias vantagens, o que traz grande transtorno aos trabalhos de operação e manutenção após uso universal, e não está em conformidade com os princípios de padronização e generalização de design de instalações públicas municipais.

Acreditamos que no futuro processo de desenvolvimento, os fabricantes devem seguir rigorosamente padrões unificados para garantir que os produtos sejam seguros e confiáveis ​​em termos de segurança do equipamento e desempenho elétrico. Ao mesmo tempo, Os produtos LED utilizados na área de iluminação urbana devem oferecer as seguintes garantias de padronização e uniformidade do produto.

Por exemplo: entre produtos em diferentes estágios de desenvolvimento da mesma empresa, é necessário garantir a padronização e uniformidade dos principais componentes elétricos para evitar a falta de peças de reposição devido à atualização e substituição do produto; para produtos de diferentes empresas, principais componentes elétricos, como o corpo principal das lâmpadas, painéis de partículas luminescentes e o circuito retificador devem ser baseados em padrões relevantes para alcançar a padronização e uniformidade necessárias.

Os padrões internacionais correspondentes são a garantia para o desenvolvimento saudável do mercado de lâmpadas LED de rua

As características fotoelétricas e térmicas dos LEDs são muito diferentes das fontes de luz tradicionais, o que torna impossível aplicar completamente os métodos de medição das fontes de iluminação tradicionais à medição dos LEDs existentes. Atualmente, Os LEDs carecem de padrões apropriados em termos de especificações e medições do produto, resultando em uma grande variedade de produtos, falta de padrões de medição e mercados irregulares. A diversidade de produtos também impossibilita que as empresas produzam em grande escala.. Tornou-se uma necessidade urgente para a indústria formular padrões LED relevantes. As empresas relevantes devem realizar um novo posicionamento de mercado e planejamento de produtos, aproveitar novas oportunidades, e adotar medidas necessárias de garantia de qualidade.

O design óptico e a dissipação de calor são os principais problemas técnicos enfrentados pelas lâmpadas LED de rua

Embora o desenvolvimento de lâmpadas LED de alta potência seja rápido, ainda existem vários graus de baixos watts e lúmens, manuseio de baixo nível de eficiência luminosa secundária, baixa eficiência luminosa do sistema, decaimento rápido da luz, vida útil curta, e desvio de temperatura de cor, diferentes cores claras, múltiplas falhas no driver e uma série de problemas. Entre eles, as principais questões técnicas, como design óptico secundário, o design de dissipação de calor e o design do sistema regulador de energia são a chave para melhorar a eficiência luminosa e prolongar a vida útil das lâmpadas.

Para aproveitar ao máximo os pontos fortes das fontes de luz semicondutoras, o projeto do sistema óptico secundário de LEDs é crucial para a distribuição de luz e a eficiência da saída óptica da iluminação pública LEDé. Uma boa iluminação rodoviária exige que a distribuição de luz das luzes LED de rua seja um padrão de luz retangular. Toda a luz emitida pelas luzes da rua pode apenas cobrir a estrada, para que a poluição luminosa fora da estrada seja quase zero. Dr.. Jiang Jinbo, da Universidade Politécnica de Hong Kong, apresentou dois projetos de distribuição de luz para lâmpadas LED de rua: a primeira lâmpada de rua LED usa uma lente de reflexão total axissimétrica ou copo reflexivo, e os módulos de lentes LED são dispostos em uma superfície curva para produzir uma distribuição de luz retangular. A introdução de lentes de reflexão total pode melhorar muito a eficiência de utilização da luz, mas o arranjo dos módulos LED curvos torna o projeto de dissipação de calor e a estrutura mecânica dos LEDs de alta potência mais complexos. O segundo tipo de iluminação pública LED adota lente com superfície curva livre assimétrica, que pode completar diretamente a distribuição de luz retangular por um único elemento óptico LED. O suporte geral da lâmpada só precisa organizar os módulos LED com distribuição de luz retangular em uma placa plana. Este tipo de lâmpada de rua LED é relativamente simples em termos de estrutura mecânica, dissipação de calor e controle de potência. Ele só precisa adicionar diferentes números de módulos LED para iluminação rodoviária de diferentes graus de estradas e diferentes alturas de postes. O uso de elementos ópticos secundários de superfície curva livre assimétrica pode tornar a distribuição de luz retangular de lâmpadas de rua LED realizada diretamente com um único módulo LED. A lâmpada de rua geral só precisa organizar esses conjuntos de módulos de LED na mesma direção, o que pode simplificar o design do mecanismo de iluminação pública, dissipação de calor e controle da fonte de alimentação.

Um distribuidor de luz adequado para a fonte de luz embalada deve ser desenvolvido para fazer uso mais razoável e completo da luz emitida pela fonte de luz, de modo a melhorar a eficiência da saída de luz de toda a lâmpada. Atualmente, as formas de radiação dos LEDs incluem Lambertiana, tiro lateral, asa de morcego, retangular, asa de borboleta e holofotes. Através do design óptico secundário, a faixa de iluminação e a curva fotométrica do LED atendem às necessidades de iluminação rodoviária.

LEDs são incorporados em luminárias. Devido à alta geração de calor dos chips LED, a tecnologia chave na fabricação de lâmpadas de alta potência é “dissipação de calor”. Embora a eficiência luminosa esteja cada vez maior, o calor gerado pelo chip LED ainda é muito grande. Cada vez que a temperatura da junção PN aumenta em 10 graus, a vida útil do dispositivo semicondutor será reduzida em 1 vezes. A alta temperatura do chip LED leva à deterioração do próprio chip e ao desempenho da resina da embalagem, o que eventualmente leva a uma redução na eficiência luminosa e a uma vida útil mais curta. Atualmente, cada fabricante adotou diferentes medidas de dissipação de calor, a maioria dos quais adota um conceito de design de dissipação de calor integral e sistemático e aplica materiais condutores de calor de alto desempenho, como moldes de fundição de alumínio, dissipador de calor dentado extrudado de alumínio, dissipador de calor dentado integral, dissipador de calor dentado de linha de perfil extrudado de alumínio, tubo de calor em forma de aleta longa, folha de estrutura dentada externa, dissipação de calor por fluido de convecção natural, etc.. Alguns também usam uma combinação de tubo de calor de superliga (cuja velocidade de condução de calor é 100 vezes mais rápido que o cobre puro) e aletas de alumínio de dissipação de calor de alta densidade. O calor gerado pelo chip é rapidamente convertido de uma fonte pontual para uma fonte de linha, para que o calor seja distribuído uniformemente para o dissipador de calor. O dissipador de calor está voltado para baixo para evitar o acúmulo de poeira e excrementos de pássaros. Fatores como embalagem de chips e dissipação de calor das lâmpadas podem causar atenuação da luz.

O preço ainda é o maior obstáculo à aplicação em larga escala de lâmpadas LED nas ruas

Atualmente, o custo das lâmpadas LED de rua ainda é muito superior ao das lâmpadas de sódio de alta pressão. O preço de uma lâmpada de rua LED é 4,000-8,000 yuan, ou até mais alto, enquanto o preço de um conjunto de lâmpadas de sódio de alta pressão importadas (incluindo lâmpadas e conjuntos completos de fontes de luz elétrica) não excede 1,500 yuan. No que diz respeito ao status quo, As lâmpadas de rua LED são obviamente muito caras e têm um preço 3-5 vezes superior ao das lâmpadas de sódio de alta pressão. Portanto, mesmo que o consumo de energia das lâmpadas LED de rua seja apenas um terço do das lâmpadas de sódio de alta pressão, o período de recuperação de custos da substituição das lâmpadas de sódio de alta pressão por lâmpadas de rua LED ainda será longo porque o preço é muito mais elevado do que o das lâmpadas de sódio de alta pressão.

Mesa 1：Comparação de LEDs de energia e fontes tradicionais de iluminação rodoviária

Portanto, preço e custo ainda são os maiores obstáculos para que as lâmpadas LED sejam oficialmente promovidas no mercado de iluminação rodoviária. Conseguir um preço mais baixo de lâmpadas LED de rua para competir com as lâmpadas existentes, o custo de cada fabricante precisa ser reduzido. Mas num futuro próximo, só pode compensar as desvantagens de custo através das vantagens de vida útil e poupança de energia dos LED, sob a premissa de que a tecnologia LED continua a amadurecer e a eficiência luminosa continua a melhorar.

epílogo

Comparado com fontes de luz de rua tradicionais, As luzes de rua LED têm muitas vantagens, mas ainda existem alguns problemas técnicos importantes que precisam ser resolvidos urgentemente, e muito trabalho precisa ser feito no desenvolvimento, pesquisa e promoção. Esperamos que as luzes LED nas ruas continuem a melhorar, e num futuro próximo, serão mais utilizados na construção de iluminação urbana com excelente desempenho.