Na iluminação rodoviária, com o desenvolvimento de tecnologia LED branco, o fluxo luminoso de um único LED continua aumentando. Será uma tendência que os LEDs substituam as fontes de luz tradicionais por luminárias de rua LED. A distribuição da intensidade da luz da fonte de luz em todas as direções de um espaço é chamada de distribuição de luz. A excelente distribuição de luz das luzes de rua LED aproveitará ao máximo a eficiência luminosa. A cobertura luminosa de múltiplas luzes de rua fará com que a iluminação inclua todas as áreas. A distribuição da luz das luzes de rua LED é muitas vezes melhor do que a das luzes de rua tradicionais, que é uma das vantagens importantes das luzes de rua LED. A pesquisa sobre a distribuição de luz das lâmpadas LED de rua pode aumentar significativamente a taxa de utilização da luz e reduzir o desperdício de energia, o que é de grande importância para o sistema de iluminação rodoviária.
As características e requisitos da distribuição de iluminação pública LED
Características do formato de distribuição de luz da lâmpada de rua LED
Se não houver distribuição de luz para a fonte de luz LED, a luz ficará muito dispersa. Quando usado na estrada, a área da superfície da estrada iluminada pela luz LED da rua será um ponto muito grande. Desta maneira, parte da luz brilha na área fora da superfície da estrada, causando uma certa quantidade de desperdício. É difícil para este tipo de iluminação pública LED iluminar toda a superfície da estrada. Como mostrado na Figura 1(um).
Após a distribuição de iluminação pública LED, a forma do ponto de luz é retangular, como Figura 1(b). A luz brilhará na estrada de maneira relativamente uniforme, o que garante que não haja pontos cegos na estrada. Após a distribuição da iluminação pública LED, a largura da irradiação luminosa está próxima da largura da estrada. Isso aproveita ao máximo a luz e pode iluminar totalmente a estrada.
Spadrão Rua requisitos de distribuição de iluminação
As estradas incluem principalmente vias expressas, estradas principais, estradas principais secundárias e estradas secundárias. Essas estradas têm classificações diferentes, diferentes condições de estrada, e diferentes requisitos para iluminação rodoviária. Os postes de iluminação nessas estradas têm diferentes densidades e fluxos luminosos, e o custo dos postes de iluminação utilizados também é diferente.
As estradas expressas e principais geralmente precisam de lâmpadas de rua com alta potência e grande fluxo luminoso. E estradas principais secundárias e ramais precisam de lâmpadas de rua com baixa potência e baixo fluxo luminoso. Atualmente, não há luzes LED suficientes nas vias expressas e estradas principais. Embora as luzes de rua LED tenham muitas vantagens sobre as luzes de rua tradicionais, a tecnologia das luzes de rua LED não está particularmente madura. Além do mais, o custo das luzes de rua LED produzidas por muitos fabricantes é relativamente alto. A tecnologia LED ainda precisa de mais desenvolvimento.
Curva de distribuição de luz de lâmpadas LED de rua
A distribuição espacial da intensidade luminosa é frequentemente referida como curva de distribuição de luz. Abaixo do poste de luz, a intensidade da luz deve ser a mínima, e à medida que o ângulo de elevação θ aumenta, a intensidade da luz I aumenta. A relação funcional é:
Aquilo é, a expressão da curva de distribuição de luz. O diagrama esquemático da curva de distribuição de luz ideal de uma única lâmpada para iluminação rodoviária está na Figura 2.
Devido à complexidade do design óptico, é difícil que a forma da distribuição de luz se adapte completamente à relação funcional. A faixa de projeção do ângulo θ pode diminuir, e a distância entre as lâmpadas também pode diminuir para obter iluminância uniforme. De um modo geral, espera-se que após a distribuição da luz, uma grande angular “asa de morcego” distribuição de luz pode ser alcançada.
Esquema e análise de distribuição de iluminação pública LED
O esquema de distribuição de luz de Lâmpadas de rua LED deve atender aos requisitos de iluminação rodoviária. Isto exige que o tamanho da abertura das lâmpadas LED de rua seja próximo da largura da estrada. Se for muito pequeno, não haverá luzes em algumas áreas. Se for muito grande, causará poluição luminosa e desperdício de energia. Para lâmpadas de rua, a uniformidade da iluminação e o tamanho da abertura são dois parâmetros importantes da distribuição da luz dos postes de rua. O design da distribuição de luz das lâmpadas LED de rua também gira em torno desses dois parâmetros.
Distribuição de luz primária de luzes de rua LED
A primeira distribuição de luz de lâmpadas de rua LED é principalmente o processo de embalagem no processo de fabricação de lâmpadas de rua LED. Diferentes embalagens de lâmpadas LED de rua têm uma grande influência na eficiência luminosa. Excelente tecnologia de transmissão de luz pode reduzir a perda de luz e aumentar a eficiência luminosa. O processo de embalagem de lentes de lâmpadas de rua LED desempenha um papel importante na primeira distribuição de luz de lâmpadas de rua.
Se as lâmpadas de rua LED adotarem tecnologia de embalagem de lente dupla, a lente irá refratar a cabeça da lâmpada LED, e a luz será emitida em um “asa de morcego” forma. Após métodos de processamento subsequentes, Luzes de rua LED podem realizar “asa de morcego” distribuição de luz como um todo. A estrutura de distribuição de luz primária e a curva de distribuição de luz da lente de duas cabeças são mostradas na Figura 3(um) e figura 3(b). O design desta lente torna-se o núcleo da sua distribuição de luz primária.
Distribuição de luz secundária de luzes de rua LED
As luzes de rua LED usam lentes ou refletores para modificar a direção da transmissão da luz. Este processo é chamado de distribuição de luz secundária de lâmpadas LED de rua.
A distribuição de luz secundária das luzes de rua LED tem principalmente as seguintes condições.
Lente de reflexão total LED distribuição de luz secundária
a luz é emitida de um meio relativamente denso opticamente para um meio relativamente esparso opticamente. Quando o ângulo de incidência é maior que o ângulo crítico, reflexão total ocorrerá. Uma lente de reflexão total simétrica de eixo completo está presente nas luzes de rua LED para restringir a luz dentro de uma determinada faixa. Este método é chamado de distribuição de luz secundária LED da lente de reflexão total. Este método de distribuição de luz aumenta a taxa de utilização da luz. Por exemplo, controlar o ângulo do feixe dentro da faixa de ± 30° é benéfico para melhorar o projeto de distribuição de luz. A lente de reflexão total é mostrada na Figura 4.
Distribuição de luz secundária LED de lente de superfície de forma livre
Diferente da lente de reflexão total simétrica de eixo completo, a lente de superfície de forma livre tem diferentes comprimentos de distribuição de luz no eixo X e no eixo Y, e adota um elemento óptico de superfície retangular de forma livre com distribuição de luz. Este projeto visa atender melhor aos requisitos de iluminação rodoviária. Por exemplo, se for necessário um comprimento de iluminação maior na direção do eixo X, o ângulo de distribuição de luz do eixo X pode ser aumentado. Se o comprimento da iluminação não precisar ser tão longo no eixo Y, o ângulo de distribuição de luz pode diminuir. A fim de alcançar o efeito de distribuição de luz, o design da superfície curva contém alta qualidade técnica. Para obter o melhor efeito, o fabricante frequentemente realiza vários testes.
Lente externa e refletor LED distribuição de luz secundária
Este método de distribuição de luz é relativamente simples. Usando refletores parabólicos e lentes ópticas, a luz emitida por este método de distribuição de luz é muito pior do que os dois acima, mas este método de distribuição de luz é simples e barato.
Tdistribuição de luz erciária de iluminação pública LED
Existem vários módulos de unidade LED organizados e combinados na lâmpada de rua LED. Para atender aos requisitos de iluminação rodoviária, é necessário realizar uma distribuição de luz terciária na lâmpada de rua LED. A primeira e a segunda distribuição de luz fizeram ajustes relativamente bons na luz dos módulos da unidade LED, e a distribuição de luz terciária é organizar os módulos da unidade LED razoavelmente. Existem vários métodos para distribuição de luz terciária.
(1) Distribuição de luz plana
Este tipo de lâmpadas de rua LED usa elemento óptico de superfície de forma livre (lente ou copo refletor) com distribuição de luz retangular assimétrica na direção XY. Como a distribuição de luz retangular foi concluída em um único elemento óptico de LED, basta organizar os módulos de LED no painel.
(2) Distribuição de luz curva
Vários LEDs são dispostos para formar um módulo de LED. Os LEDs no módulo LED usam uma lente de reflexão total axissimétrica ou um copo reflexivo para distribuição de luz. A largura do ângulo de radiação da distribuição da luz através da lente ou copo reflexivo é suficiente para cobrir a estrada. Ao organizar os módulos LED na superfície curva, e ajustando-o, a lâmpada pode gerar um padrão de luz quase retangular na direção da estrada.
(3) Distribuição de luz multi-dobrada
A luz LED tem boa direcionalidade. Para obter uma melhor distribuição da luz rodoviária, as direções de projeção de LED de cada grupo são projetadas para iluminar suas respectivas áreas. A maneira relativamente simples é adotar o método de superfície em forma de V. No design de distribuição de luz multi-dobrada, os LEDs de alta potência de cada grupo no poste de luz estão em planos diferentes. Ajustando os ângulos relativos de cada grupo, a lâmpada pode obter as características de saída de luz e efeito de iluminação retangular aproximado, que atende a padrões de iluminação rodoviária. Figo. 7(c) é um diagrama esquemático de uma lâmpada de rua LED multidobrada.
(4) Distribuição de luz em copo reflexivo
O design do refletor LED realiza as características de saída da luz pública. Um refletor assimétrico na direção do eixo XY é projetado separadamente para um único LED. Esta solução é semelhante a uma distribuição de luz plana. Mas diferente de usar um refletor de superfície de forma livre para obter saída de luz próxima do “asa de morcego” forma, vários refletores são projetados e dispostos para obter o mesmo efeito de iluminação rodoviária.
Análise do esquema de distribuição de luz de luminárias LED de rua
Não importa adaptar quais meios técnicos ou esquema, desde que suas características de emissão de luz atendam aos requisitos dos padrões de iluminação rodoviária noturna, esta tecnologia ou esquema tem um bom valor de uso. Cada uma das distribuições de luz acima tem vantagens e desvantagens, conforme mostrado na tabela a seguir. Um esquema de distribuição de luz muitas vezes requer múltiplas combinações e designs repetidos para atender aos padrões. Por exemplo, a combinação de distribuição de luz primária LED (processo de embalagem de lentes) e distribuição de luz secundária de lâmpadas, a combinação de unidade de distribuição de luz secundária LED e distribuição de luz terciária de lâmpadas, a distribuição de luz secundária de refletores de lâmpadas de rua LED, etc..
Comparação de esquemas de distribuição de luz
Comparação de esquemas de distribuição de luz | |||
| Esquema de distribuição de luz | vantagem | desvantagem | |
| distribuição de luz primária | adotar processo de embalagem de lente dupla | boa curva de distribuição de luz em asa de morcego | Lentes embaladas têm pouca versatilidade |
| Lente de reflexão total | O design e o processamento dos componentes são relativamente simples | Combinação multigrãos, uniformidade média | |
| Distribuição de luz secundária | lente de forma livre | Boa uniformidade e curva de distribuição de luz em asa de morcego | O design e o processamento de componentes são mais complexos |
| lente externa e refletor | O design e o processamento dos componentes são relativamente simples | A perda de saída de luz é relativamente alta | |
| distribuição de luz terciária | distribuição de luz plana | A estrutura mecânica, dissipação de calor e controle de potência são relativamente simples, e a uniformidade geral é melhor | Difícil de usar quando as estradas são bem diferentes
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| distribuição de luz curva | Ajuste a curvatura do arco para ajustar a distribuição da luz | O design da dissipação de calor e do suporte da lâmpada é mais complicado | |
| Distribuição de luz multi-dobrada | A combinação do plano de dissipação de calor e da superfície do arco de instalação é boa, o que reduz a dificuldade do processo | Difícil ajustar o ângulo | |
| Distribuição de luz em copo reflexivo | Aproveite ao máximo a luz que vaza da área circundante, e a taxa de saída de luz é alta, semelhante à distribuição de luz plana | O design dos copos reflexivos de forma livre é mais complicado | |
Atualmente, LEDs de luz branca do tipo potência estão se desenvolvendo na direção de chips únicos e de alta potência. Devido ao gargalo da dissipação de calor do chip, é relativamente difícil para LEDs de chip único e de alta potência com pacotes multi-chip dissiparem calor. E a eficiência luminosa também será relativamente baixa.
O que escolher
Portanto, considerando fatores como embalagem, dissipação de calor, eficiência luminosa, e renderização de cores, luzes de rua geralmente selecionam uma única potência de LED de 1 vários watts e um efeito luminoso de 90-100 lm/W. A potência geral é alcançada através de um método híbrido de matriz multielemento. Em termos de distribuição de luz de lâmpadas LED de rua, primeiro, LEDs com melhor distribuição de luz primária estão razoavelmente dispostos no mesmo plano. Então, elementos ópticos de superfície de forma livre (lentes ou copos refletores) são aplicados aos LEDs no plano como um todo para realizar a distribuição secundária de luz. Esta solução reduz a perda de luz de saída do LED e melhora a eficiência das lâmpadas. Além do mais, simplifica o design relativo e a dificuldade de processamento das lâmpadas e garante a uniformidade, iluminância e padrão de luz da superfície da estrada. Portanto, este programa tem boas perspectivas de pesquisa.
Resumo
O design de distribuição de luz das lâmpadas LED de rua é uma das chaves para a aplicação de iluminação rodoviária LED. Mesmo no projeto futuro de iluminação de cidade inteligente, será um ponto chave. Este artigo analisa principalmente o esquema de distribuição de luz das luminárias LED de rua e fornece uma solução ideal. A distribuição irracional de lâmpadas LED nas ruas pode ser um principal problema da iluminação pública LED. Mas com o desenvolvimento contínuo da tecnologia LED, a perspectiva de lâmpadas de rua LED usadas na iluminação rodoviária será mais brilhante.
