Ocena sytuacji oświetleniowej
Wysokoprężne lampy sodowe są obecnie dominującym rodzajem konwencjonalnego oświetlenia stosowanego do oświetlenia dróg. Na większości bocznych dróg przeprowadzono testy oświetlenia ulicznego LED. Jednak te dwa wyraźnie pokazały swoje zalety i wady.
Wysokoprężne lampy sodowe mają skuteczność świetlną do 140 lm/W, czyli więcej niż 120 lm/W współczesnych komercyjnych diod LED dużej mocy. Jednak w porównaniu z wysokoprężnymi lampami sodowymi, które mają wskaźnik oddawania barw około 25, diody LED mają znacznie wyższy wskaźnik (około 80). Dodatkowo, w tych samych warunkach oświetleniowych, białe diody LED są bardziej przydatne do wspomagania kierowców lub pieszych w określaniu celów, a także zapewniają znacznie lepsze efekty oświetlenia drogowego i większy komfort niż wysokoprężne lampy sodowe.
Wysokociśnieniowa lampa sodowa ma kulisty kształt świecący, aby zmaksymalizować wydajność lampy. Wysokociśnieniowe lampy sodowe często mają tylko 70-procentową wydajność lampy, jeśli w pełni uwzględni się wydajność reflektora. Ponieważ jednak diody LED są kierunkowe, jeśli projektant lampy zastosuje odpowiednią strategię rozsyłu światła, większość światła zostanie skierowana bezpośrednio na drogę, zwiększając wydajność lampy do ponad 90 proc.
Dlatego jasne jest, że oświetlenie uliczne LED ma znaczny potencjał w zakresie zastąpienia konwencjonalnych źródeł oświetlenia ulicznego tylko z punktu widzenia wydajności świetlnej i wydajności lamp. W tym celu wyniki badań nad trzema kluczowymi technologiami dystrybucji światła, zasilania i rozpraszania ciepła podczas procesu badawczo-rozwojowego zastosowań oświetlenia LED będą głównym tematem tego artykułu, który skupi się na ścieżce technicznej i wsparcie techniczne lamp ulicznych LED.
Dystrybucja światła
Wykorzystując konstrukcję optyczną, uzyskując rozkład natężenia światła przypominający skrzydła nietoperza
Dwa główne typy źródeł światła stosowane obecnie w oświetleniu ulicznym LED to pojedyncza biała matryca LED o mocy 1 W oraz zintegrowany moduł źródła światła o dużej mocy.
W porównaniu z kryteriami norm oświetlenia drogowego dla tradycyjnych źródeł światła, lampy uliczne LED powinny spełniać następujące cele, nawet jeśli światowy standard dla lamp ulicznych LED nie został jeszcze ustanowiony:
średnia jasność drogi, która jest odpowiednia,
wysoki stopień podłużnej i całkowitej równomierności oświetlenia
odpowiednie ustawienie,
zarządzanie odblaskami.
Projektowanie rozkładu natężenia światła
Z krzywej rozsyłu światła uzyskuje się prostokątny rozkład plamek świetlnych na powierzchni drogi, uzyskując rozkład natężenia światła w kształcie skrzydła nietoperza dzięki odpowiedniej konstrukcji optycznej. Główna soczewka optyczna lub soczewka pakietowa zwykłych białych diod LED o dużej mocy nie nadaje się do bezpośredniego zastosowania w oświetleniu ulicznym LED. W rezultacie każda biała dioda LED o dużej mocy powinna mieć dodatkową soczewkę optyczną oprócz głównej soczewki optycznej. Obecnie drugorzędna soczewka optyczna typu „peanut” zapewnia doskonałą wydajność.
Nowatorską koncepcją projektową jest bezpośrednie zbudowanie maski soczewki optycznej w kształcie fali na zewnątrz raz zapakowanego źródła światła LED, aby uzyskać funkcję drugorzędnej soczewki optycznej w całym źródle światła LED ulicznego.
Wraz z postępem technologii pakowania, technika pakowania białych diod LED stale zmieniała się z pojedynczego urządzenia LED o dużej mocy 1 W na zintegrowany moduł źródła światła o dużej mocy. Obecne moduły zintegrowanego źródła światła o dużej mocy mają maksymalną moc ponad 100 W, jednakże ze względu na ich nadmiernie dużą powierzchnię emitującą światło, te źródła światła utrudniają opracowanie optycznych systemów dystrybucji światła.
