טכנולוגיית עיצוב תאורת רחוב לד

1. הקדמה

בשנים האחרונות, יעילות תאורת ה- LED גדלה במידה רבה מ- 35lm / W (2006) ל- 100lm / W (Q1'2009). אם לשפוט לפי היעילות הגוברת של LED, מוצרי LED צפויים להחליף תאורה מסורתית, במיוחד במוצרי צריכת חשמל גבוהים. בשל שוק התאורה הנרחב, ישנם משתתפים חדשים שונים בשוק בשנים האחרונות. עם זאת, איכות מוצרי הלד הפכה לדאגה עצומה, במיוחד בקרב החברות החדשות שלא היה מומחה בתחום התאורה לפני כן. מצד שני, מאפיין LED שונה ללא ספק מזה של המנורה המסורתית. לדוגמא, עלייה ביעילות מנורת הלוגן תלויה בהגדלת החום, אך התחממות יתר היא בעיה עבור נוריות LED. ישירות של נוריות נוריות שונות מאוד מזו של מנורות מסורתיות. ההבדלים בין נוריות לד למנורות מסורתיות מוצגים בטבלה I. בשל ההבדלים הקיימים, התרמיות, האופטיות, ההספק, המנגנון והשליטה של ​​נוריות הלד הופכות להיות מכריעות בתכנונן כמוצרי תאורה.

בשנתיים האחרונות הנושא פנסי רחוב LED נדונו רבות בשל היקף השוק שלו וביצועי חיסכון בחשמל, במיוחד להחלפת מנורת הכספית 250W או 400W. לבניית פנסי רחוב לד, נושא המפתח הוא להגיע ולעמוד במפרט ספציפי. לדוגמה, עליו להבטיח אורך חיים של 5 שנים (אם כי אורך חיי LED הוא כ- 50,000 שעות); לעמוד בדרישת תבנית האור הספציפית כדי לעמוד בתקנות הכבישים, להגיע לעמידות אבק ומים ב- IP65, לספק מספיק חוזק מנגנון וכו '. בהתבסס על דרישות אלה, העיצוב של פנסי רחוב LED צריך לקחת בחשבון את התרמי, האופטי, הספק ומנגנון. אורך חיי LED תלוי בטמפרטורת צומת LED, (ראה איור 1). קרי פרסמה נתונים כדי להראות את הקשר בין תוחלת החיים לעומת תחזוקת האור לטמפרטורת צומת שונה. לכן, כדי להבטיח חיים של 50,000 שעות, יש לשלוט בטמפרטורת צומת ה- LED תחת 75C. באשר לאחידות התאורה של הכביש, דפוס האור המנפנף הוא בלתי נמנע. נדרש גם דפוס האור המנותק להגבלת סנוור. הנושא החשוב הנוסף הוא עיצוב הנהג (כוח) ועיצוב מודול אור LED. מכיוון שיש הבדל מינורי במתח הכונן של כל נורית LED, לא ניתן להבטיח מתח כונן אחיד של נוריות LED המובנות בפנסי הרחוב. לכן, תכנון מעגלים לא מושלם יגרום לזרם לא אחיד להניע LED אשר ישפיע על אורך חייו. AOP מבינה שנושאים הקשורים לעיצוב שלה ישפיעו ישירות על איכות פנסי הרחוב לד, לפיכך, AOP שילבה מנגנון תרמי, אופטי, כוח, בעיצוב ה- LED שלה כדי להבטיח את איכות פנסי הרחוב.

טבלה 1: השוואה בין מנורת לד ומנורת מסורת

איור 1: ריקבון אור LED לעומת זמן חיים (מקור: קרי)

2. תכנון וניתוח תאורת רחוב LED

מוצר תאורת לד מעולה צריך לקחת בחשבון תרמית, אופטית, הספק ומנגנון (עיצוב תעשייתי).

2.1 עיצוב תרמי לפנס רחוב

בקרת טמפרטורת צומת LED ירודה משפיעה על חיי הנוריות. כדי להבטיח 50,000 שעות זמן חיים, AOP תכננה פנסי רחוב אשר טמפרטורת צומת LED נשלטת מתחת ל 75 מעלות צלזיוס, וריאצית טמפרטורת גוף הקירור מוגבלת מתחת ל -2 מעלות צלזיוס כדי להבטיח שכל נוריות ה- LED המופנות על פנסי הרחוב יגיעו לאותו חיים. AOP מצאה את הפיתרון האופטימלי בשיטת DOE לניתוח ההשפעה של גובה הסנפיר, עובי, גובה גוף הקירור, (ראה איור 2). נמצא גודל גוף קירור סביר כדי להגיע ליעד שתוכנן: צומת LED מתחת ל 75 מעלות צלזיוס, וריאציה בטמפרטורת גוף הקירור מתחת ל -2 מעלות צלזיוס.

איור 2. עיצוב גוף קירור אופטימלי לד

2.2 עיצוב דפוס אופטי לאור רחוב LED

כאמור לעיל, כדי להחיל את פנסי הרחוב על הכביש, הוא צריך לעמוד במפרטי תאורת הכביש, כלומר התבנית האופטית צריכה לענות על האחידות (GG gt; 0.33) של הכביש, כמו גם על דירוג הסינוור. בנוסף לעמידה במפרט ויסות הכבישים, חשוב גם להבטיח שתפוקת האור תקרנה על שטח גדול. מכיוון שאם פנס הרחוב מקרין רק מעל פי 3 מגובהו המותקן, פירוש הדבר הוא שגובהו 6 מטר תפוקת האור מופצת רק על פני 18 מטר בכביש. לכן, מכיוון שיש דרך אורך ספציפית להתקין תאורת רחוב, אז אתה צריך יותר אורות רחוב כדי להחיל כדי לעמוד במפרט הכביש ולהימנע מדפוס הזברה שהופיע. לפיכך, כדי להימנע מהגדלת כמויות אור הרחוב, AOP תכנן תבנית תאורה אופטית של עטלף (פטנט בהמתנה, התבנית נמדדה על ידי ITRI, ראה איור 3), שיכולה להגיע פי 4 לגובה הרכבה (תקליטור מקסימלי הממוקם על 60 מעלות) ואחידות התאורה גדולה מ- 0.33 הנדרשת, ראו איור 4 ו- 5. זהו מקרה מקרה עבור תאורת רחוב AOP המותקנת בגובה מוט 8m, ומוקרנת לאורך 32 מטר בכביש. התפלגות עוצמת התאורה מוצגת באיור 4. דפוס אופטי אור זה יכול להפחית במידה רבה את כמויות ההתקנה של תאורת הרחוב באורך דרך מסוים. אגב, התבנית האופטית עומדת גם בדרישת הניתוק. AOP גם סיפק קובץ .IES למעצב שיעצב את פרויקט הכביש השונה.

איור 3. דפוס אור LED איור 4 הארה בכביש
(פטנט ממתין לאישור)

לוח 2. אחידות

2.3 מנגנון ועיצוב תעשייה (בהמתנה לפטנט)

באור הרחוב של AOP, שקלנו גם את הנוחות לנוע ולהתקנה, ראה איור 5 ו- 6. בחלל החשמל התקין שקע, כך שהמפעיל יכול להתקין את כבל העיר בקלות בשקע ותהליךו זהה ב 100%. כהתקנת מנורה מסורתית. אגב, עיצוב צורת החרטום בחלק הקדמי של גוף התאורה יכול לאפשר למפעיל לנוע בקלות. גוף תאורה זה עמיד בפני אבק ומים ודירוגו מגיע ל- IP 65.

איור 5 עיצוב צורת קשת LED איור 6. כיסוי חשמל ושקע

2.4 מודול אור LED ועיצוב כוח נהג

כידוע, כל נורית LED הייתה קיימת במתח כונן שונה מעט, אז כיצד להימנע מהזרם הלא אחיד שהופיע על כל נורית LED, זה הפך לעיצוב מפתח חשוב מאוד. אמנם, כל ספקי תאורת רחוב אומרים כי אספקת החשמל שלהם משמשת תפוקת זרם קבועה, אך למעשה לאחר שנמדד זרם ה- LED ומצא כי קיימת וריאציה גדולה מאוד, ראו טבלה 2. הסיבה לכך היא מודול תאורת ה- LED שתוכנן על ידי סדרה ומקבילה משולבת. מעגל, ראה איור 7. לכן, אם כל מתח כונן LED אינו זהה, ה- LED יקבל זרם שונה למרות שהשתמשת בתכנון הזרם הקבוע. לפיכך, אם אחת מנורות ה- LED נכשלה, היא תורחב במהירות לאחרים שנבע מהנורית השנייה תעבור יותר זרם. תאורת הרחוב של AOP שונה מעיצוב הספקים האחרים, השתמשנו בתכנון המעגלים הרב-ערוצי (בהמתנה לפטנט) בשני מודולי ההספק והנור, ראו איור 8, לכל ערוץ זרם קבוע של תפוקת חשמל ל נוריות הסדרה היחידה כדי להבטיח שכל אחד מהם LED העביר את הזרם הקבוע. התוצאה הנמדדת, ראה טבלה 3. היא הראתה מעבר זרם אחיד מאוד לכל ערוץ. הזרם הקבוע של שימוש בתכנון רב ערוצי לא ישפיע אף על פי מתח LED המגוון.

איור 7 סדרת מודולי LED ומעגל מקביל


טבלה 4: זרם של תכנון רב ערוצי

4. מסקנה:

עיצוב תאורת הרחוב של AOP משולב תרמי, אופטי, מנגנון וכוח, ולכן כל ההשפעות האפשריות על חיי ה- LED נחשבות. זו הסיבה ש- AOP מאוד בטוח במוצר תאורת הרחוב שלה. בנוסף, בהתבסס על נתוני מדידת ITRI, יעילות תאורת הרחוב של AOP&# 39 כבר מגיעה ל 72.8 lm / w, קשה להתחרות בביצועים שלה בשלב זה.

Tsung-Chieh, Chen, Ph D
חטיבת פיתוח שילוב מערכות
אליאנס אופטק קורפ