LED Street Light Optica secondaria Compatibilità delle competenze
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Nella ricerca globale di risparmio energetico, riduzione delle emissioni e sviluppo urbano sostenibile,Luci stradali a LEDsono state gradualmente sostituite alle tradizionali lampade al sodio ad alta pressione e sono diventate il nucleo dei sistemi di illuminazione stradale urbana.Buona dimmabilità e protezione dell'ambiente, LED hanno portato un rivoluzionario aggiornamentoilluminazione stradaleTuttavia, la luce emessa dai chip LED è naturalmente dispersa con distribuzione irregolare e grandi angoli di fascio.è difficile soddisfare i severi requisiti di illuminazione stradale per l'uniformità dell'illuminazione, controllo degli abbagliamenti e efficienza dell'utilizzo della luce.è diventato l'obiettivo principale per migliorare la qualità dell'illuminazione e realizzare gli obiettivi di risparmio energetico.
L'ottica secondaria si riferisce al processo di ridistribuzione e controllo della luce emessa dai LED attraverso componenti ottici esterni (come lenti, riflettori, ecc.).) sulla base dell'ottica primaria (progettazione di incapsulamento per massimizzare l'estrazione della luce dai chip)Il suo scopo principale è quello di concentrare la luce sull'area di illuminazione richiesta, ridurre la diffusione della luce non valida, ottimizzare le curve di distribuzione della luce,e infine raggiungere l'equilibrio tra alta qualità dell'illuminazione e basso consumo energeticoQuesto articolo illustrerà in dettaglio le competenze chiave di abbinamento dell'ottica secondaria di illuminazione stradale a LED, che coprono la selezione dei componenti, la progettazione dello schema, l'adattamento della scena e la risoluzione di problemi comuni.fornire una guida pratica per le applicazioni ingegneristiche e l'ottimizzazione dei prodotti.
1. chiarire i requisiti fondamentali: la premessa della corrispondenza delle ottiche secondarie
Prima di effettuare l'abbinamento delle ottiche secondarie, è necessario chiarire i requisiti fondamentali dell'illuminazione stradale, che determinano direttamente la direzione della progettazione ottica.Gli indicatori chiave su cui concentrarsi includono i seguenti aspetti::
Illuminazione e uniformità: in base al grado della strada (strada principale, strada secondaria, via ramificata, marciapiede), refer to international standards (CIE) and local specifications (such as CJJ 45-2015) to determine the required average illuminance and uniformity (usually the ratio of minimum illuminance to average illuminance U1 ≥ 0.4) Ad esempio, le strade urbane richiedono una luminosità media più elevata (20-30 lx) e un'uniformità per garantire la sicurezza della guida, mentre i marciapiedi possono ridurre adeguatamente lo standard (5-10 lx).
Controllo degli abbagliamenti: gli abbagliamenti dei lampioni stradali influenzeranno gravemente la comodità visiva dei conducenti e dei pedoni, e potrebbero persino causare potenziali rischi per la sicurezza.È necessario controllare l'intensità luminosa in direzione orizzontale e verso l'alto attraverso l'ottica secondaria, e selezionare i tipi di taglio appropriati (taglio completo, semi-taglio, non taglio) a seconda della scena.
Efficienza nell'utilizzo della luce: l'obiettivo principale dell'ottica secondaria è ridurre le perdite luminose.evitando la dispersione verso il cielo o le aree irrilevanti circostanti, in modo da migliorare l'efficienza di utilizzo dell'energia, garantendo al contempo l'effetto illuminante.
Adattabilità ambientale: fattori quali la larghezza della strada, lampadario Si dovrebbe considerare l'altezza, la distanza tra gli impianti, la riflettività della superficie stradale e gli edifici circostanti.Le vie urbane strette e vecchie e le strade urbane larghe richiedono schemi di distribuzione della luce completamente diversi.
2Selezione razionale dei componenti ottici secondari: il fondamento dell'effetto di abbinamento
La selezione dei componenti di ottica secondaria (lenti e riflettori) influisce direttamente sull'effetto di abbinamento.E' necessario selezionarli e combinarli in base alle esigenze reali.
2.1 Lenti: la scelta principale per un controllo preciso della luce
Le lenti sono i componenti di ottica secondaria più comunemente utilizzati negli illuminatori stradali a LED, che realizzano la ridistribuzione della luce attraverso la rifrazione.possono essere suddivisi nei seguenti tipi::
Lenti a riflessione interna totale (TIR): basate sul principio di riflessione interna totale,quando la luce viene emessa da un mezzo otticamente più denso a un mezzo otticamente più raro e l'angolo di incidente è maggiore dell'angolo critico, si verifica una riflessione interna totale, che può efficacemente raccogliere e reindirizzare la luce dispersa dei LED. I suoi vantaggi sono un'elevata efficienza di utilizzo della luce (fino al 90% o più),distribuzione luminosa uniforme e struttura compatta. È adatto per media eluci stradali a LED ad alta potenza, e può regolare l'angolo del fascio entro ± 30° per soddisfare le esigenze di base di distribuzione della luce.
Lenti di superficie a forma libera: si tratta di un componente ottico ad alta precisione progettato con distribuzione di luce rettangolare asimmetrica negli assi X e Y.Può realizzare una distribuzione della luce personalizzata in base alle esigenze specifiche della stradaAd esempio, può produrre una distribuzione luminosa uniforme di ±60° sull'asse X (rispettando i requisiti di illuminazione della direzione della lunghezza della strada) e di ±30° sull'asse Y,formando la distribuzione della luce "batwing" adatta all'illuminazione stradaleI suoi vantaggi sono la forte personalizzazione, l'adattamento perfetto a diverse larghezze e forme di strada e un buon effetto di controllo degli abbagliamenti.È la prima scelta per i lampioni a LED di fascia alta e i tratti stradali speciali (come rampe e incroci). The design of free-form surface lenses usually adopts methods such as differential equation method and multi-parameter optimization to match the light distribution of the light source with the target lighting surface.
Lenti a catena: composte da più piccole lenti, sono adatte per lampadari a LED con layout a catena multi-chip.che può realizzare il controllo della luce indipendente di ogni chipI suoi vantaggi sono la regolazione flessibile della distribuzione luminosa e una buona uniformità.che può evitare il problema della distribuzione irregolare della luce causata da una disposizione multi-chipÈ adatto per lampadari a LED di grande potenza composti da 1W a diversi watt di chip LED in connessione parallela in serie.
Quando si scelgono le lenti, oltre a considerare l'angolo del fascio e il tipo di distribuzione della luce, si deve prestare attenzione anche al materiale.Il PC (policarbonato) e il PMMA (metacrilato di polimetile) sono i materiali più comunemente utilizzati. il PC ha una buona resistenza agli urti e ad alte temperature, adatta per ambienti esterni difficili; il PMMA ha una maggiore trasmissibilità della luce (> 92%), ma una scarsa resistenza agli urti,adatti a ambienti di installazione relativamente stabili.
2.2 Riflettori: ruolo complementare per l'ottimizzazione della distribuzione della luce
I riflettori realizzano la ridistribuzione della luce attraverso la riflessione, che viene spesso utilizzata in combinazione con lenti per compensare i difetti della distribuzione della luce di una singola lente.,possono essere divisi in riflettori parabolici, riflettori ellittici e riflettori irregolari:
Riflettori parabolici: possono convergere la luce dispersa dei LED in luce parallela, che ha una forte capacità di irradiazione a lunga distanza.È adatto per tratti stradali che necessitano di illuminazione a lunga distanza (come strade urbane e autostrade), ma l'uniformità della distribuzione della luce è relativamente scarsa, quindi viene solitamente utilizzata in combinazione con lenti per bilanciare la distanza di irradiazione e l'uniformità.
Riflettori irregolari: progettati secondo la curva di distribuzione della luce richiesta,possono realizzare una distribuzione luminosa asimmetrica e sono adatti per tratti stradali con esigenze di illuminazione speciali (come marciapiedi adiacenti alle strade e agli incroci stradali)Possono raccogliere efficacemente la luce dispersa lateralmente e reindirizzarla verso l'area bersaglio, migliorando l'efficienza di utilizzo della luce.
La chiave per la selezione dei riflettori è l'efficienza di riflessione. Si raccomanda di scegliere materiali ad alta riflettività (come la lega di alluminio con trattamento anodizzato,una riflettività pari o superiore all'85%) per ridurre la perdita di luceAllo stesso tempo, si deve prestare attenzione alla liscezza della superficie per evitare una distribuzione della luce irregolare causata da superfici ruvide.
3. Corrispondenza scientifica dei sistemi di distribuzione della luce: adattarsi a diversi scenari stradali
Il nucleo dell'adeguamento delle ottiche secondarie consiste nel formulare uno schema scientifico di distribuzione della luce in base allo scenario stradale.La chiave sta nell'abbinare il tipo di distribuzione della luce (TYPE1/TYPE2/TYPE3) e il tipo di taglio, e combinando ragionevolmente l'obiettivo e il riflettore per ottenere l'effetto luminoso ottimale.
3.1 Corrispondenza basata sulla larghezza della strada e sull'altezza del palo della lampada
La classificazione internazionale generale di distribuzione della luce TYPE1/TYPE2/TYPE3 è la base fondamentale per la corrispondenza, che è determinata dal rapporto "larghezza di irradiazione/altezza del palo della lampada":
Strade strette (marciapiedi, vie urbane vecchie): scegliere la distribuzione luminosa TYPE1 corrispondente al tipo di taglio completo.con larghezza di irraggiamento approssimativamente pari all'altezza del palo della lampada (e(ad esempio, una lampada alta 10 metri irradia 10 metri di larghezza), e la luce è concentrata direttamente sotto di essa, senza diffondersi su entrambi i lati.Abbinamento con lenti a taglio completo o riflettori può controllare rigorosamente la luce entro 65 ° verso il basso, evitando l'abbagliamento e l'inquinamento luminoso per i residenti nelle vicinanze, in linea con le esigenze di illuminazione delle strade strette e delle zone residenziali.
Strade di larghezza media (carreggiate non motorizzate, strade principali comunitarie): scegliere la distribuzione della luce TYPE2 corrispondente al tipo semi-interrotto.che coprono 1.5-2 volte l'altezza del palo della lampada (ad esempio, una lampada alta 10 metri irradia 15-20 metri di larghezza), con la luce leggermente spostata su un lato, bilanciando l'uniformità e l'area di copertura.Il tipo a semicottaggio consente una piccola quantità di luce orizzontale, con intensità luminosa a 90° di direzione ≤50cd/1000lm e a 80° di direzione ≤100cd/1000lm,che sia adatto all'illuminazione giornaliera di strade di larghezza media e possa evitare di influenzare il resto degli abitanti circostanti, garantendo al contempo un effetto illuminante.
Strade larghe (strade urbane arteriose, parcheggi): scegliere la distribuzione di luce TYPE3 corrispondente al tipo semicut-off.75 volte l'altezza del palo della lampada (e.per esempio, una lampada alta 10 metri irradia circa 27,5 metri di larghezza), con una forte capacità di copertura orizzontale, adatta per l'illuminazione continua a lunga distanza.L'abbinamento con lenti di superficie a forma libera e riflettori parabolici può realizzare l'irradiazione a lunga distanza e la distribuzione uniforme della luce, soddisfare le esigenze di illuminazione del traffico dei veicoli a motore e, allo stesso tempo, controllare l'abbagliamento attraverso una progettazione semi-interrotta.
3.2 Abbinamento basato sulla curva di distribuzione della luce
La curva di distribuzione della luce dei lampioni a LED determina direttamente l'effetto di illuminazione.che ha un'alta intensità luminosa al centro e una bassa intensità luminosa ai bordi, evitando eccessiva luminosità al centro e aree scure ai bordi, e migliorando efficacemente l'uniformità dell'illuminazione della superficie stradale.si segnalano i seguenti punti::
Per le strade che richiedono un'illuminazione uniforme (come le strade urbane),scegliere lenti o riflettori in grado di generare una distribuzione luminosa "batwing" per garantire che la differenza di illuminazione tra il centro e il bordo della strada sia entro un raggio ragionevole;
Per i tratti stradali speciali (come incroci e rampe stradali), adottare un progetto di distribuzione della luce asimmetrica per focalizzare la luce sull'area chiave (come il centro dell'incrocio) ed evitare sprechi di luce;
utilizzare software di simulazione ottica professionale (come DIALux, ASAP) per simulare in anticipo l'effetto di distribuzione della luce,regolare i parametri delle lenti e dei riflettori in base ai risultati della simulazione, e garantire che la curva di distribuzione della luce soddisfi i requisiti di progettazione.
3.3 Corrispondenza con le caratteristiche della sorgente luminosa LED
La corrispondenza dell'ottica secondaria deve essere strettamente combinata con le caratteristiche delle sorgenti luminose LED (angolo luminoso, flusso luminoso, temperatura del colore, ecc.).) per evitare disallineamenti tra sorgente luminosa e componenti ottici, con conseguente riduzione dell'efficienza di utilizzo della luce e scarsa efficacia di illuminazione:
Per i LED con un angolo luminoso elevato (120°-140°), si devono scegliere lenti TIR o lenti a superficie libera per raccogliere la luce dispersa e migliorare l'efficienza di utilizzo della luce;per LED con angolo luminoso ridotto, i riflettori possono essere utilizzati per ampliare la gamma di irradiazione;
La temperatura di colore delle luci stradali a LED è di solito di 3000K-5000K. Per le aree residenziali e i marciapiedi, si raccomanda una luce bianca calda (3000K-4000K) per ridurre l'abbagliamento e migliorare il comfort visivo;per strade urbane e autostrade, si raccomanda la luce bianca neutrale (4000K-5000K) per migliorare il riconoscimento dei segnali stradali e degli ostacoli;
Per gli illuminatori stradali a LED multi-chip, le lenti di matrice devono essere selezionate per realizzare un controllo della luce indipendente di ciascun chip, per evitare una distribuzione della luce irregolare causata da interferenze reciproche tra i chip,e assicurare l'uniformità complessiva dell'illuminazione.
4. Evitare gli errori comuni di corrispondenza: assicurare prestazioni stabili
Nell'effettivo processo di abbinamento delle ottiche secondarie, molti ingegneri e progettisti commetteranno errori, che influenzano l'effetto di illuminazione e la durata dei lampioni a LED.Gli errori e i metodi di prevenzione sono i seguenti::
Alcuni pensano che un angolo di raggio più piccolo possa migliorare la distanza di irradiazione, ma ignorando l'uniformità.un angolo di raggio troppo piccolo porterà a un raggio di irradiazione ristretto e aree scure tra i lampioni adiacentiPer le strade strette, un angolo di fascia troppo grande causerà sprechi di luce e abbagliamento; l'angolo di fascia deve essere selezionato in base alla larghezza della strada e all'altezza del palo della lampada, di solito 60°-120°.
Ignorare la combinazione di lenti e riflettori: l'uso cieco di una singola lente o riflettore avrà dei limiti.e un singolo riflettore ha scarsa uniformitàLa combinazione dei due può completarsi a vicenda e raggiungere l'equilibrio tra la distanza di irradiazione e l'uniformità.
Trascurare il controllo degli abbagliamenti: concentrarsi solo sull'illuminazione e ignorare il controllo degli abbagliamenti influenzerà il comfort visivo dei conducenti e dei pedoni.deve essere selezionato il tipo di limite appropriato, e la superficie dei componenti ottici deve essere trattata (come il trattamento con gelato) per ridurre l'abbagliamento.
Ignorare l'influenza dei fattori ambientali: non considerare la riflettività della superficie stradale,gli edifici circostanti e altri fattori porteranno ad un effetto di illuminazione effettivo incoerente con il progettoAd esempio, l'effetto di riflessione della luce delle superfici luminose (riflettività 0,3-0,4) è migliore di quella delle superfici scure.e i parametri di distribuzione della luce possono essere adeguatamente regolati in base al colore della superficie stradale.
5. Debug e manutenzione dopo l'installazione: assicurare un effetto di corrispondenza stabile a lungo termine
La corrispondenza ottica secondaria degli illuminatori stradali a LED non è un lavoro una tantum.È necessario eseguire il debug dopo l'installazione e la manutenzione regolare per garantire che l'effetto di abbinamento rimanga stabile per lungo tempo:
Debugging in loco: dopo l'installazione dei lampioni stradali, utilizzare misuratori di luminosità professionali per rilevare l'illuminazione e l'uniformità della superficie stradale.regolare l'angolo di installazione delle luci stradali e i parametri dei componenti ottici in base ai risultati del rilevamentoPer esempio, regolare la lunghezza del cantilever (0,5-1,5 metri) per migliorare l'uniformità dell'illuminazione dei marciapiedi,e regolare la distanza tra i pali della lampada (di solito 3-4 volte l'altezza dell'installazione) per evitare aree scure.
Pulizia regolare: la superficie delle lenti e dei riflettori accumulerà polvere, sporcizia e altre impurità nel tempo, riducendo la trasmissione della luce e l'efficienza di riflessione,e influenzano l'effetto di abbinamentoSi raccomanda di pulire regolarmente i componenti ottici (una volta ogni 3-6 mesi) per garantire la loro pulizia superficiale.
Ispezione regolare: ispezionare regolarmente i componenti ottici in caso di danni, deformazioni, invecchiamento e altri fenomeni.sostituirli in tempo per evitare di influenzare l'effetto di illuminazione complessivo. Contemporaneamente, controllare la Luce a LEDfonte di decadimento della luce (sostituirla quando il decadimento della luce è superiore al 30%) per garantire la stabilità corrispondente tra la sorgente luminosa e i componenti ottici.
Conclusioni
L'adeguamento ottico secondario delle luci stradali a LED è un progetto sistematico che integra la progettazione ottica, la selezione dei componenti, l'adattamento della scena e la post-manutenzione.Il suo nucleo è quello di prendere come guida i requisiti di illuminazione stradale, selezionare i componenti ottici appropriati, formulare schemi scientifici di distribuzione della luce e realizzare l'equilibrio tra alta qualità dell'illuminazione, elevata efficienza di utilizzo dell'energia e basso abbagliamento.Con il continuo sviluppo della tecnologia LED e della tecnologia di progettazione ottica, la tecnologia di abbinamento dell'ottica secondaria delle luci stradali a LED sarà più matura e intelligente,come i sistemi ottici adattivi che possono regolare automaticamente la distribuzione della luce in base alle condizioni del traffico in tempo reale.
Per gli editori, gli ingegneri e i professionisti correlati del sito web di Google, la padronanza delle suddette abilità di abbinamento dell'ottica secondaria può non solo migliorare la qualità dell'illuminazione dei lampioni a LED,ridurre il consumo di energia e i costi di manutenzione, ma anche promuovere lo sviluppo sano dellaIlluminazione a LEDIn futuro, la Commissione si impegnerà a contribuire alla costruzione di città rispettose dell'ambiente e a risparmiare energia.Dobbiamo continuare a prestare attenzione all'innovazione dei componenti ottici e dei metodi di progettazione, e ottimizzare continuamente lo schema di abbinamento delle ottiche secondarie per soddisfare le esigenze di illuminazione stradale sempre più diverse.
