Habilidades de correspondência de óptica secundária de luz de rua LED
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Na busca global de conservação de energia, redução das emissões e desenvolvimento urbano sustentável,Luzes de rua LEDAs lâmpadas de sódio tradicionais de alta pressão foram gradualmente substituídas e tornaram-se o núcleo dos sistemas de iluminação urbana.boa dimmabilidade e protecção do ambiente, os LEDs trouxeram uma actualização revolucionáriaIluminação rodoviáriaNo entanto, a luz emitida pelos chips LED é naturalmente dispersa com distribuição desigual e grandes ângulos de feixe.É difícil cumprir os rigorosos requisitos de iluminação rodoviária para a uniformidade da iluminação., controlo de brilho e eficiência de utilização da luz, design de óptica secundária, como um elo chave na otimização do desempenho da luz de rua LED,tornou-se o foco central da melhoria da qualidade da iluminação e da realização dos objetivos de conservação de energia.
A óptica secundária refere-se ao processo de redistribuição e controle da luz emitida por LEDs através de componentes ópticos externos (como lentes, refletores, etc.).) com base na óptica primária (projeto de encapsulamento para maximizar a extracção de luz dos chips)O seu objectivo principal é concentrar a luz na área de iluminação necessária, reduzir a difusão da luz inválida, otimizar as curvas de distribuição da luz,e, finalmente, alcançar o equilíbrio entre alta qualidade de iluminação e baixo consumo de energiaEste artigo irá detalhar as principais competências de correspondência da óptica secundária de iluminação de rua LED, cobrindo a selecção de componentes, design de esquema, adaptação de cenários e resolução de problemas comuns,fornecer orientação prática para aplicações de engenharia e otimização de produtos.
1Clarificar os requisitos fundamentais: a premissa da correspondência de ópticas secundárias
Antes de proceder à correspondência de ópticas secundárias, é necessário clarificar os requisitos fundamentais da iluminação rodoviária, que determinam directamente a direcção da concepção óptica.Os principais indicadores a focar incluem os seguintes aspectos::
Iluminação e uniformidade: De acordo com o grau da estrada (arteria, arteria secundária, ramal, calçada), 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) Por exemplo, as estradas arteriais urbanas exigem uma iluminação média mais elevada (20-30 lx) e uniformidade para assegurar a segurança da condução, enquanto as calçadas podem reduzir adequadamente a norma (5-10 lx).
Controle do brilho: O brilho das luzes de rua afetará seriamente o conforto visual dos condutores e pedestres e até causará potenciais riscos para a segurança.É necessário controlar a intensidade da luz nas direcções horizontal e ascendente através de óptica secundária, e selecionar os tipos de cortes adequados (cortes completos, semi-cortes, não-cortes) de acordo com o cenário.
Eficiência da utilização da luz: o objectivo principal da óptica secundária é reduzir a perda de luz.evitando a dispersão para o céu ou áreas irrelevantes circundantes, de modo a melhorar a eficiência da utilização da energia, assegurando simultaneamente o efeito de iluminação.
Adaptabilidade ao ambiente: fatores como a largura da estrada, lâmpada Devem ser tidas em consideração a altura, a distância entre as instalações, a refletividade da superfície da estrada e os edifícios circundantes.Estradas urbanas estreitas e antigas e estradas urbanas largas exigem esquemas de distribuição de luz completamente diferentes.
2Seleção racional de componentes ópticos secundários: a base do efeito de correspondência
A selecção dos componentes ópticos secundários (lentes e reflectores) afecta directamente o efeito de correspondência.e é necessário selecioná-los e combiná-los de acordo com as necessidades reais.
2.1 Lentes: a principal escolha para o controlo preciso da luz
As lentes são os componentes ópticos secundários mais comumente utilizados em lâmpadas de rua LED, que realizam a redistribuição da luz através da refração.podem ser divididos nos seguintes tipos::
Lentes de reflexão interna total (TIR): baseadas no princípio da reflexão interna total,quando a luz é emitida de um meio ópticamente mais denso para um meio ópticamente mais raro e o ângulo de incidência é maior que o ângulo crítico, ocorre a reflexão interna total, que pode efetivamente recolher e redireccionar a luz dispersa dos LEDs.distribuição uniforme da luz e estrutura compactaÉ adequado para médios elâmpadas de rua LED de alta potência, e pode ajustar o ângulo do feixe dentro de ± 30° para satisfazer as necessidades básicas de distribuição da luz.
Lentes de superfície de forma livre: Este é um componente óptico de alta precisão projetado com distribuição de luz retangular assimétrica nos eixos X e Y.Pode realizar a distribuição de luz personalizada de acordo com as necessidades específicas da estradaPor exemplo, pode produzir uma distribuição luminosa uniforme de ± 60° no eixo X (atendendo aos requisitos de iluminação da direcção do comprimento da estrada) e de ± 30° no eixo Y,que formam a distribuição da luz "ala de morcego" adequada para a iluminação rodoviáriaAs suas vantagens são a forte personalização, a adaptação perfeita a diferentes larguras e formas de estrada e um bom efeito de controlo do brilho.É a primeira escolha para luzes de rua LED de ponta e secções de estradas especiais (como rampas e interseções). 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.
Lentes de matriz: composto por várias lentes pequenas, é adequado para luzes de rua LED com layout de matriz multi-chip.que pode realizar o controle de luz independente de cada chip, e, em seguida, integrar para formar a distribuição global de luz necessária.que pode evitar o problema da distribuição desigual da luz causada pelo arranjo multi-chipÉ adequado para luzes de rua LED de grande potência compostas de 1W a vários watts de chips LED em ligação paralela em série.
Ao selecionar lentes, além de considerar o ângulo do feixe e o tipo de distribuição da luz, deve-se prestar atenção também ao material.O PC (policarbonato) e o PMMA (metacrilato de polimetilo) são os materiais mais utilizadosO PC tem uma boa resistência a impactos e à alta temperatura, adequado para ambientes externos adversos; o PMMA tem uma maior transmissão da luz (> 92%), mas uma baixa resistência a impactos,adequado para ambientes de instalação relativamente estáveis.
2.2 Refletores: Função complementar para a otimização da distribuição da luz
Os refletores realizam a redistribuição de luz através da reflexão, que é frequentemente usada em combinação com lentes para compensar os defeitos da distribuição de luz de uma única lente.,podem ser divididos em reflectores parabólicos, reflectores elípticos e reflectores irregulares:
Refletores parabólicos: podem convergir a luz dispersa dos LEDs em luz paralela, que tem forte capacidade de irradiação de longa distância.É adequado para secções de estradas que necessitam de iluminação de longa distância (como estradas urbanas e rodovias rápidas), mas a uniformidade da distribuição da luz é relativamente pobre, por isso é geralmente usado em combinação com lentes para equilibrar a distância de irradiação e uniformidade.
Refletores irregulares: concebidos de acordo com a curva de distribuição da luz necessária,Podem realizar uma distribuição de luz assimétrica e são adequados para secções de estradas com necessidades especiais de iluminação (como calçadas adjacentes a estradas e interseções de estradas)Podem efetivamente recolher a luz dispersa para o lado e redireccioná-la para a área alvo, melhorando a eficiência da utilização da luz.
A chave para a selecção dos reflectores é a eficiência de reflexão.uma refletividade igual ou superior a 85%) para reduzir a perda de luzAo mesmo tempo, deve prestar-se atenção à suavidade da superfície para evitar a distribuição desigual da luz causada por superfícies ásperas.
3Aplicação científica dos sistemas de distribuição de luz: adaptação a diferentes cenários rodoviários
O núcleo da correspondência de óptica secundária consiste em formular um esquema científico de distribuição da luz de acordo com o cenário da estrada.A chave está na correspondência entre o tipo de distribuição da luz (TYPE1/TYPE2/TYPE3) e o tipo de corte, e combinando a lente e o reflector de forma razoável para alcançar o efeito óptimo de iluminação.
3.1 Combinação com base na largura da estrada e na altura do poste da lâmpada
A classificação internacional geral de distribuição da luz TYPE1/TYPE2/TYPE3 é a base fundamental para a correspondência, que é determinada pela relação "largura de irradiação para altura do poste da lâmpada":
Estradas estreitas (caminhadas, ruas urbanas antigas): escolher a distribuição de luz TYPE1 correspondente ao tipo de corte total.com a largura de irradiação aproximadamente igual à altura do poste da lâmpada (e(por exemplo, uma lâmpada de 10 metros de altura irradia 10 metros de largura), e a luz é concentrada directamente abaixo, sem se espalhar para ambos os lados.Combinando com lentes de corte completo ou reflectores pode controlar estritamente a luz dentro de 65 ° para baixo, evitando o brilho e a poluição luminosa para os residentes próximos, o que está em consonância com as necessidades de iluminação de estradas estreitas e áreas residenciais.
Estradas de largura média (correntes não motorizadas, estradas principais comunitárias): Escolha a distribuição de luz TYPE2 correspondente ao tipo semicorteado.que abrange 1.5-2 vezes a altura do poste da lâmpada (por exemplo, uma lâmpada de 10 metros de altura irradia 15-20 metros de largura), com a luz ligeiramente deslocada para um lado, equilibrando a uniformidade e a área de cobertura.Tipo semicorteado permite uma pequena quantidade de luz horizontal, com a intensidade luminosa a 90° ≤ 50cd/1000lm e a 80° ≤ 100cd/1000lm,que seja adequado para a iluminação diária de estradas de largura média e possa evitar afetar o resto dos residentes vizinhos, garantindo simultaneamente o efeito de iluminação.
Estradas largas (estradas arteriais urbanas, estacionamentos): Escolha a distribuição de luz TYPE3 correspondente ao tipo semi-cortado.75 vezes a altura do poste da lâmpada (ePor exemplo, uma lâmpada de 10 metros de altura irradia cerca de 27,5 metros de largura), com uma grande capacidade de cobertura horizontal, adequada para iluminação contínua de longa distância.A combinação com lentes de superfície de forma livre e refletores parabólicos pode realizar irradiação de longa distância e distribuição uniforme da luz, satisfazer as necessidades de iluminação do tráfego de veículos a motor e, ao mesmo tempo, controlar o brilho através de um projeto semicorte.
3.2 Combinação com base na curva de distribuição da luz
A curva de distribuição da luz das luzes de rua LED determina diretamente o efeito de iluminação.que tem uma intensidade luminosa elevada no centro e baixa intensidade luminosa nas bordas, evitando brilho excessivo no centro e áreas escuras nas bordas, e melhorando efetivamente a uniformidade da iluminação da superfície da estrada.Os seguintes pontos devem ser observados::
Para estradas que necessitem de iluminação uniforme (como estradas urbanas),Escolha lentes ou reflectores que possam gerar distribuição de luz de "ala de morcego" para garantir que a diferença de iluminação entre o centro e a borda da estrada esteja dentro de uma faixa razoável;
Para secções de estradas especiais (como interseções de estradas e rampas), adotar design de distribuição de luz assimétrica para focar a luz na área chave (como o centro da interseção) e evitar desperdícios de luz;
Utilize um software de simulação óptica profissional (como o DIALux, ASAP) para simular previamente o efeito de distribuição da luz,Ajustar os parâmetros das lentes e reflectores de acordo com os resultados da simulação, e garantir que a curva de distribuição da luz cumpre os requisitos de projeto.
3.3 Compatibilidade com as características da fonte luminosa LED
A correspondência da óptica secundária deve ser estreitamente combinada com as características das fontes de luz LED (ângulo luminoso, fluxo luminoso, temperatura de cor, etc.).) para evitar a incompatibilidade entre a fonte luminosa e os componentes ópticos, o que resulta numa redução da eficiência da utilização da luz e num efeito de iluminação fraco:
Para os LEDs com um grande ângulo luminoso (120°-140°), devem ser seleccionadas lentes TIR ou lentes de superfície de forma livre para recolher a luz dispersa e melhorar a eficiência da utilização da luz;para LEDs com um pequeno ângulo luminoso, os refletores podem ser utilizados para alargar a gama de irradiação;
A temperatura de cor das luzes de rua LED é geralmente de 3000K-5000K. Para áreas residenciais e calçadas, recomenda-se luz branca quente (3000K-4000K) para reduzir o brilho e melhorar o conforto visual;Para estradas urbanas e rodovias rápidas, recomenda-se a utilização de luz branca neutra (4000K-5000K) para melhorar o reconhecimento de sinalizações e obstáculos;
Para os candeeiros de rua LED de multi-chip, as lentes de matriz devem ser selecionadas para realizar o controle independente da luz de cada chip, evitar a distribuição desigual da luz causada pela interferência mútua entre os chips,e garantir a uniformidade geral da iluminação.
4. Evite erros comuns de correspondência: garantir desempenho estável
No processo real de correspondência de óptica secundária, muitos funcionários de engenharia e design terão alguns erros, que afetam o efeito de iluminação e a vida útil das lâmpadas de rua LED.Os erros mais comuns e os métodos de evitação são os seguintes::
Para as estradas largas, a distância de irradiação pode ser reduzida com um ângulo menor.um ângulo de feixe muito pequeno levará a um intervalo de irradiação estreito e áreas escuras entre luzes de rua adjacentesPara estradas estreitas, um ângulo de luz demasiado grande causará desperdício de luz e brilho.
Ignorar a combinação de lentes e reflectores: o uso cego de uma única lente ou reflector terá limitações.e um único refletor tem má uniformidadeA combinação dos dois pode complementar-se e alcançar o equilíbrio entre a distância de irradiação e a uniformidade.
Negligenciar o controlo do brilho: concentrar-se apenas na iluminação e ignorar o controlo do brilho afectará o conforto visual dos condutores e pedestres.Deve ser selecionado o tipo de limite adequado, e a superfície dos componentes ópticos deve ser tratada (por exemplo, tratamento com esmalte) para reduzir o brilho.
Ignorar a influência dos fatores ambientais: não considerar a refletividade da superfície da estrada,Os edifícios circundantes e outros factores levarão a um efeito de iluminação real inconsistente com o projectoPor exemplo, o efeito de reflexo da luz das superfícies de estrada de cor clara (refletividade 0,3-0,4) é melhor do que o das superfícies de estrada de cor escura,e os parâmetros de distribuição da luz podem ser adequadamente ajustados de acordo com a cor da superfície da estrada.
5Após a instalação, depuração e manutenção: garantir um efeito de correspondência estável a longo prazo
A correlação óptica secundária das luzes de rua LED não é um trabalho único.A depuração pós-instalação e a manutenção regular são necessárias para garantir que o efeito de correspondência permaneça estável por um longo tempo:
Debugging no local: Após a instalação dos candeeiros, utilizar medidores de iluminação profissionais para detectar a iluminação e a uniformidade da superfície da estrada.Ajustar o ângulo de instalação das luzes de rua e os parâmetros dos componentes ópticos de acordo com os resultados da detecção, e garantir que o efeito de iluminação satisfaz os requisitos de concepção. Por exemplo, ajustar o comprimento do cantilever (0,5-1,5 metros) para melhorar a uniformidade da iluminação das calçadas,e ajustar o espaçamento do poste da lâmpada (geralmente 3-4 vezes a altura da instalação) para evitar áreas escuras.
Limpeza regular: a superfície das lentes e reflectores acumulará poeira, sujeira e outras impurezas ao longo do tempo, o que reduzirá a transmissão da luz e a eficiência da reflexão,e afetar o efeito de correspondênciaRecomenda-se limpar os componentes ópticos regularmente (uma vez a cada 3-6 meses) para assegurar a limpeza da sua superfície.
Inspecção regular: inspeccionar regularmente os componentes ópticos em busca de danos, deformações, envelhecimento e outros fenômenos.Substitui-los a tempo para evitar que afetem o efeito global da iluminação. Ao mesmo tempo, verifique o Luz LEDfonte de decadência luminosa (substitui-a quando a decadência luminosa for superior a 30%) para assegurar a estabilidade correspondente entre a fonte luminosa e os componentes ópticos.
Conclusão
A correspondência óptica secundária das luzes de rua LED é um projeto sistemático que integra a concepção óptica, a seleção dos componentes, a adaptação da cena e a manutenção posterior.O seu núcleo é tomar os requisitos de iluminação rodoviária como guia, selecionar os componentes ópticos adequados, formular esquemas científicos de distribuição da luz e realizar o equilíbrio entre alta qualidade de iluminação, alta eficiência de utilização de energia e baixo brilho.Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia LED e da tecnologia de design óptico, a tecnologia de correspondência óptica secundária das luzes de rua LED será mais madura e inteligente,como sistemas ópticos adaptativos que podem ajustar automaticamente a distribuição da luz de acordo com as condições de tráfego em tempo real.
Para os editores de sites, engenheiros e profissionais relacionados do Google, dominar as habilidades de correspondência de óptica secundária acima não só pode melhorar a qualidade de iluminação das luzes de rua LED,reduzir o consumo de energia e os custos de manutenção, mas também promover o desenvolvimento saudável daIluminação LEDA Comissão propõe, por um lado, a criação de um centro de investigação e de desenvolvimento tecnológico e, por outro lado, a criação de um centro de investigação e de desenvolvimento tecnológico.devemos continuar a prestar atenção à inovação dos componentes ópticos e métodos de projeto, e otimizar continuamente o esquema de correspondência de óptica secundária para satisfazer as necessidades cada vez mais diversas de iluminação rodoviária.
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