1. Bemutatkozás
Az elmúlt években a LED-es világítás hatékonysága nagymértékben nőtt 35lm / W-ról (2006) 100lm / W-ra (Q1'2009). A növekvő LED-hatékonyságból ítélve a LED-termékek várhatóan felváltják a hagyományos világítást, különösen a nagy energiafogyasztású termékeknél. A kiterjedt világítási piac miatt az elmúlt években számos új belépő van. A LED-termékek minősége azonban óriási aggodalomra adott okot, főleg az új vállalatok körében, akik korábban nem voltak a világítás területén jártas szakemberek. Másrészt a LED jellemzői nyilvánvalóan különböznek a hagyományos lámpától. Például a halogénlámpa hatékonyságának növekedése a hő növelésétől függ, de a túlmelegedés problémát jelent a LED-ek számára. A LED-ek iránya nagyon eltér a hagyományos lámpákétól. A LED-ek és a hagyományos lámpák közötti különbségeket az I. táblázat mutatja be. A meglévő különbségek miatt a LED-ek termikus, optikai, teljesítmény-, mechanizmus- és vezérlése döntő fontosságúvá válik a világítás termékeiként történő tervezésük során.
Az elmúlt két évben a LED-es utcalámpák témája széles körben megvitatásra került a piac méretének és energiatakarékos teljesítményének köszönhetően, különösen a 250 W-os vagy 400 W-os higanylámpa cseréjéhez. A LED utcai lámpák építéséhez a legfontosabb kérdés, hogy elérjük-e és megfeleljünk egy adott specifikációnak. Például 5 év élettartamot kell garantálnia (bár a LED élettartama körülbelül 50 000 óra); megfelel az úttestre vonatkozó előírásoknak való megfelelésnek, a por- és vízállóság elérése az IP65-nél, a mechanizmus elégséges erőssége stb. és mechanizmus. A LED élettartama a LED csatlakozási hőmérsékletétől függ (lásd 1. ábra). Cree adatokat közölt az élettartam és a fénykarbantartás kapcsolatának bemutatásáról a különböző elágazási hőmérsékleteken. Ezért az 50 000 órás élettartam garantálásához a LED csatlakozási hőmérsékletét 75 ° C alatt kell szabályozni. Ami az úttest megvilágításának egyöntetűségét illeti, a kirázó fénymintázat elkerülhetetlen. A vakító fény korlátozásához a levágott fénymintára is szükség van. A másik fontos téma a meghajtó (áramellátás) és a LED-es fénymodul kialakítása. Mivel az egyes LED-ek hajtási feszültségében kisebb a különbség, az utcai lámpákba beépített LED-ek egyenletes hajtási feszültsége nem garantálható. Ezért a tökéletlen áramkör kialakítása nem egyenletes áramot indukál a LED meghajtására, ami befolyásolja annak élettartamát. Az AOP megértette, hogy a tervezésével kapcsolatos kérdések közvetlenül befolyásolják a LED-es utcalámpák minőségét, ezért az AOP LED-es kialakításában kombinálta a hő-, az optikai, az áram- és a mechanizmust, hogy biztosítsa az utcalámpák minőségét.
1. táblázat: A LED és a hagyományos lámpa összehasonlítása
1. ábra: A LED fényromlása és az élettartam (Forrás: Cree)
2. LED utcai fénytervezés és elemzés
Egy kiváló LED-es világítási terméknek figyelembe kell vennie a hő-, optikai-, teljesítmény- és mechanikai szempontokat (ipari tervezés).
2.1 LED-es utcalámpa hőtervezése
A rossz LED-csatlakozási hőmérséklet-szabályozás befolyásolja a LED-ek élettartamát. Az 50.000 órás élettartam garantálása érdekében az AOP olyan utcai lámpákat tervezett, amelyek 75 ° C alatt szabályozható LED-csatlakozási hőmérsékletet és 2 ° C alatt korlátozott hűtőborda hőmérséklet-változást biztosítanak annak biztosítására, hogy az utcai lámpákon alkalmazott összes LED azonos élettartamot érjen el. Az AOP DOE módszerrel megtalálta az optimális megoldást az uszonymagasság, a vastagság és a hűtőborda magasságának hatásának elemzésére (lásd a 2. ábrát). Megtalálható ésszerű hűtőborda mérete a tervezett cél eléréséhez: a LED-csatlakozás 75 ° C alatt és a hűtőborda hőmérséklet-változása 2 ° C alatt.
2. ábra: LED optimális hűtőborda kialakítás
2.2 LED utcai fény optikai minta kialakítása
Mint fent említettük, az utcai lámpák úttesten történő alkalmazásához meg kell felelnie az úttest megvilágítási specifikációinak, vagyis az optikai mintának meg kell felelnie az úttest egyenletességének (GG gt; 0,33), valamint a tükröződésnek. Az úttestre vonatkozó előírásoknak való megfelelés mellett elengedhetetlen annak biztosítása is, hogy a fénykibocsátás nagy területen vetüljön ki. Mivel ha az utcai lámpa csak a beépített magasságának háromszorosára nyúlik ki, az azt jelentené, hogy 6 m magasnál a fénykibocsátás csak 18 m úttesten oszlik meg. Ezért, mivel van egy meghatározott hosszúságú úttestre kell telepíteni az utcai lámpát, akkor több utcai lámpára van szükség, hogy alkalmazzák az úttest specifikációinak teljesítését és a zebra mintázatának elkerülését. Ezért az utcai fénymennyiség növelésének elkerülése érdekében az AOP egy ütésszerű optikai fénymintát tervezett (szabadalmaztatás alatt áll, a mintát az ITRI méri, lásd a 3. ábrát), amely elérheti a szerelési magasság négyszeresét (max. Cd 60 fokon helyezkedik el) és a megvilágítás egyenletessége meghaladja az előírt 0,33 értéket, lásd a 4. és 5. ábrát. Ez egy esettanulmány a 8 méteres oszlopmagasságra telepített és 32 méteres úttestre vetített AOP utcai lámpához. A megvilágítási eloszlást a 4. ábra mutatja. Ez a fényoptikai minta nagymértékben csökkentheti az utcai fény beépítési mennyiségét, mint egy adott úthosszon. Egyébként az optikai minta is teljesíti a levágási követelményt. Az AOP .IES fájlt is biztosított a tervező számára a különböző úttest-projekt megtervezéséhez.
3. ábra: LED-es fényminta 4. ábra: Megvilágítás az úttesten
(Szabadalmaztatás alatt)
2. táblázat: Egységesség
2.3 Mechanizmus és ipari tervezés (szabadalom függőben)
Az AOP utcai fényében a mozgatás és a telepítés kényelmét is figyelembe vettük, lásd az 5. és 6. ábrát. Az áramellátási térben van egy aljzat, így az üzemeltető könnyen telepítheti a városi kábelt az aljzatba, és annak folyamata 100% -ban megegyezik mint hagyományos lámpatelepítés. Egyébként a lámpatest elülső részén található íj alakú kialakítás lehetővé teszi a kezelő számára, hogy könnyen mozogjon. Ez a lámpatest por- és vízálló, besorolása eléri az IP 65-öt.
5. ábra LED íj alakú kialakítás 6. ábra Tápfedél és aljzat
2.4 LED-es fénymodul és meghajtó áramellátása
Mint ismert, mindegyik LED-nek létezett egy kicsit eltérő meghajtófeszültsége, így az egyes LED-eken megjelenő egyenetlen áram elkerülése nagyon fontos kulcstervezetté vált. Bár minden utcai fényszolgáltató azt állítja, hogy az áramellátásukat állandó áramkimenettel használják, valójában a LED-áram mérése után, és azt találták, hogy nagyon nagy eltérések vannak, lásd a 2. táblázatot. Ennek oka az volt, hogy a LED-es fénymodult sorozatosan és párhuzamosan kombinálva tervezték áramkör, lásd a 7. ábrát. Tehát, ha az egyes LED-meghajtók feszültségei nem azonosak, akkor a LED-ek eltérő áramot kapnak, annak ellenére, hogy az állandó áramot használtuk. Ennélfogva, ha az egyik LED meghibásodott, akkor azt gyorsan kiterjesztik másokra is, ami a másik LED miatt nagyobb áramot fog átadni. Az AOP utcai lámpája eltér a többi szállító tervétől, a többcsatornás áramköri kivitelt (szabadalmaztatás alatt) mind a tápellátás, mind a LED-es fénymodulnál használtuk (lásd 8. ábra), az egyes sorozatú LED-ekhez csatornánként kimenő kimeneti állandó áramként, az egyes sorozatú LED-ekhez. A LED átadta az állandó áramot. A mért eredményeket lásd a 3. táblázatban. Ez nagyon egyenletes áramlást mutatott az egyes csatornákhoz. A többcsatornás kialakítás állandó áramának mértéke a változó LED-feszültség ellenére sem lesz hatással.
7. ábra LED modul sorozatok és párhuzamos áramkörök
4. táblázat: A többcsatornás kialakítás áramlata
4. Következtetés:
Az AOP utcai fénytervének kombinációja a hő, az optika, a mechanizmus és a teljesítmény, ezért a LED élettartamára gyakorolt összes lehetséges hatást figyelembe vesszük. Ezért az AOP nagyon magabiztos az utcai fénytermékével kapcsolatban. Ezenkívül az ITRI mérési adatai alapján az AOP' utcai világítótestének hatékonysága már eléri a 72,8 lm / w-ot, teljesítményével egyelőre nehéz vetekedni.
Tsung-Chieh, Chen, Ph
Rendszerintegrációs fejlesztési részleg
Alliance Optotek Corp.
