LED街路灯二次光学マッチングスキル
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エネルギー節約,排出削減,持続可能な都市開発の世界的な追求においてLED路灯高圧ナトリウムランプを徐々に置き換えており,都市道路照明システムの核心になっています.良質な暗調性と環境保護LEDは革命的なアップグレードをもたらしました道路照明しかし,LEDチップによって放出される光は自然に不均等な分布と大きなビーム角度で散らばります.効果的な光学制御がなければ,照明の均一性に関する道路照明の厳格な要件を満たすことは困難ですLED路灯の性能を最適化するための重要なリンクとして,二次光学設計,照明の質を向上させ エネルギー節約の目標を実現する 核心的な焦点となりました.
二次光学とは,LEDによって放出される光を外部光学部品 (レンズ,反射器など) により再分配し制御するプロセスを指す.) 主要光学 (チップからの光抽出を最大化するためのエンカプスレーション設計) をベースに必要な照明領域に光を集中させ,無効な光分散を軽減し,光分布曲線を最適化することです.そして,最終的に,高い照明品質と低エネルギー消費のバランスをとりますこの記事では,部品選択,スキーム設計,シーンの適応,一般的な問題解決を含むLEDストリートライトの二次光学の主要なマッチングスキルを詳細に説明します.エンジニアリングアプリケーションと製品最適化のための実践的なガイドラインを提供.
1基本要件を明確にする: 二次光学マッチングの前提
二次光学のマッチングを行う前に,光学設計の方向性を直接決定する道路照明の基本要件を明確にする必要があります.注目すべき主要指標は,以下の側面です.:
照明と均一性:道路のグレード (大道,副大道,支線道路,歩道) に応じて 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) 例えば,都市動脈道路は,運転の安全性を確保するために,平均照明度 (20-30lx) と均一性を要求し,歩道では基準を (5-10lx) 適切に低下させることができる.
照明制御: 路灯からの照明は,運転手や歩行者の視覚の快適さを深刻に影響し,潜在的な安全リスクさえも引き起こします.二次光学によって水平方向と上向きの光の強度を制御する必要があります., 適切な切断タイプ (完全切断,半切断,切断なし) を現場に応じて選択する.
光の使用効率:二次光学の主な目的は光損失を減らすことです.LEDによって放出される光は,可能な限り道路表面に集中する必要があります.空に散らばないか 周囲の無関係なエリアに散らばない照明効果を保ちながらエネルギー利用効率を向上させるため
環境に適応性:道路の幅, ランプポール 高さ,設置間隔,道路表面の反射性,周辺の建物なども考慮する必要があります.狭い古い街道と広い街道では 完全に異なる光配送システムが必要です.
2二次光学部品の合理的な選択:マッチング効果の基礎
二次光学部品 (レンズと反射器) の選択は,マッチング効果に直接影響します.異なる部品には独自の特性と適用可能なシナリオがあります.実際のニーズに応じてそれらを選択し組み合わせる必要があります.
2.1 レンズ: 精度の高い照明制御のための主要な選択
レンズはLED路灯で最も一般的に使用される二次光学部品で,屈光によって光の再配分を実現します.構造設計によると,次の種類に分けられます:
全内反射 (TIR) レンズ: 全内反射の原理に基づいて,光が光学的により密度の高い介質から光学的により稀な介質に放出され,射入角が臨界角よりも大きいときLEDの散らばった光を効果的に収集し,再方向化することができる.その利点は高い光利用効率 (最大90%以上),均等な光分布とコンパクトな構造中型と中型に適しています.高功率LED路灯基本的な光配達のニーズを満たすために,光束の角度を ± 30°以内に調整できます.
フリー・フォーム・サーフェスレンズ: X軸とY軸に不対称な長方形の光分布を設計した高精度光学部品です.特定の道路のニーズに応じてカスタマイズされた光配分を実現することができます例えば,X軸では ±60° (道路長方向の照明要件を満たす) とY軸では ±30°の均一な光分布を生成することができる.道路照明に適した"バット翼"の光分布を形成するその利点は,強固なカスタマイズ可能性,異なる道路幅と形に完璧な適応性,良質な輝き制御効果です.高級LED路灯と特殊道路段 (ランプや交差点など) の最初の選択です. 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.
アレイレンズ:複数の小さなレンズで構成され,マルチチップアレイレイアウトのLED路灯に適しています.各小レンズは1つのLEDチップに対応します.それぞれのチップの独立した光制御を実現できる柔軟な光分布調整と良好な均一性がある.複数のチップの配列による不均等な光分布の問題を回避できる1Wから数ワットのLEDチップで構成される大功率LEDストリートライトに適しています.
レンズ を 選べば,光線 の 角度 や 光 の 分散 型 に つい て も,材料 に つい て も 注意 を 払わ れる べき です.PC (ポリカーボネート) とPMMA (ポリメチルメタクリラート) は最も一般的に使用される材料ですPCは外部の厳しい環境に適した良好な衝撃耐性と高温耐性があり,PMMAはより高い光伝達性 (>92%),但し衝撃耐性が低い.比較的安定した設置環境に適している.
2.2 反射器: 光分布の最適化のための補足的な役割
反射器は反射によって光の再分配を実現し,単一レンズの光分布の欠陥を補うためにレンズと組み合わせられることが多い.表面形状に応じて,パラボリック・リフレクター,エリプティック・リフレクター,不規則・リフレクターに分けられる.
パラボリック反射器:LEDの散らばった光を並列光に収束させ,長距離放射能力を有します.長距離照明を必要とする道路段に適しています (都市動脈道路や高速道路など)照射距離と均一性をバランスするために,通常レンズと組み合わせて使用されます.
不規則反射器: 必要な光分布曲線に従って設計されている.照明の特殊な必要性のある道路段 (道路や交差点付近の歩道など) に適しています.効果的に横に散らばった光を集め,ターゲットエリアに転送し,光の利用効率を向上させることができます.
反射器の選択の鍵は反射効率である.反射性が高い材料を選択することが推奨される (例えば,アノジス処理のアルミニウム合金,85%以上の反射性) を有し,光損失を減らすため同時に,荒い表面による光の不均等な分布を避けるために,表面の滑らかに注意を払う必要があります.
3照明配送システムの科学的なマッチング: 異なる道路シナリオに適応
二次光学マッチングの核は道路シナリオに従って科学的な光分布スキームを策定することです.鍵は,光分布型 (TYPE1/TYPE2/TYPE3) と遮断型を一致させることです., レンズと反射器を合理的に組み合わせて最適な照明効果を達成する.
3.1 道路幅と灯台高さに基づく適合
国際的なTYPE1/TYPE2/TYPE3一般的光分布分類は,照明棒の高さに対する"放射線幅"の比で決定される,マッチングの基本的な基礎である.
狭い道路 (歩道,旧市街道): 完全切断型に一致する TYPE1 光分布を選択します. TYPE1 光分布は対称です.照射幅が,ランプの柱の高さ (e) にほぼ等しい例えば,10メートル高いランプは10メートル幅を照射し,光は両側に広がらず,直接下に集中します.完全にカットオフレンズや反射器とマッチングは,厳格に65°下に照明を制御することができます狭い道路や住宅街の照明需要に合致する.
中幅道路 (非自動車車線,地域主要道路): TYPE2 半断線型に一致する光分布を選択します. TYPE2 光分布は少し広い照射範囲を持っています.1 をカバーする.5-2 倍の灯台の高さ (例えば,10 メートル高いランプは 15-20 メートル幅を照射する) で,光が片方にわずかに偏り,均一性と覆盖面を均衡させる.半切断型は,水平光量が少ないことを許します., 90°方向 ≤50cd/1000lm と 80°方向 ≤100cd/1000lm の光の強さで,中幅道路の日用照明に適しており,照明効果を保ちながら周辺の住民に影響を及ぼさない.
広い道路 (都市動脈道路,駐車場): TYPE3 の光分布が半断片型に一致することを選択します. TYPE3 の光分布は,約 2 倍に及ぶ最も広い照射範囲を持っています.ランプの柱の高さの75倍 (e)10メートル高いランプは幅約27.5メートルを照射し,横幅のカバー能力が高く,長距離連続照明に適しています.自由形表面レンズとパラボリック反射器とマッチングすると,長距離照射と均質な光分布を実現できます自動車交通の照明のニーズを満たし,同時に半断層設計によって輝きを制御します.
3.2 光分布曲線に基づくマッチング
LED路灯の光分布曲線は照明効果を直接決定する.道路照明にとって最も適した光分布曲線は"バットウィング"曲線である.中央に高い照明強度,端に低い照明強度道路表面の照明の均一性を効果的に改善する. 二次光学マッチングの過程で,次の点を注意すべきです.:
均一な照明を必要とする道路 (都市大道など)"バット翼"の光分布を生成できるレンズや反射器を選択し,道路の中心と端間の照明差が合理的な範囲内であることを確認します.;
特殊な道路段 (道路交差点やランプなど) では,光を重要なエリア (交差点の中心部など) に焦点を当て,軽量廃棄物を避けるように,不対称な光分布設計を採用します.;
プロの光学シミュレーションソフトウェア (DIALux,ASAPなど) を使用して,光分布効果を事前にシミュレートする.シミュレーション結果に従ってレンズと反射機のパラメータを調整する.光分布曲線が設計要件を満たしていることを確認する.
3.3 LED光源の特性と一致する
二次光学のマッチングは,LED光源の特性 (光角,光流量,色温など) と密接に組み合わせなければならない.) 光源と光学部品の不一致を避けるために照明の効率が低下し,照明効果が低下する:
大幅な光角 (120°-140°) のLEDでは,分散光を収集し,光利用効率を向上させるため,TIRレンズまたは自由形表面レンズを選択すべきである.光角が小さいLEDの場合照射範囲を拡大するために反射器を使用できます.
LED路灯の色温は通常3000K-5000Kである.住宅地域や歩道では,暖かい白色光 (3000K-4000K) が点滅を軽減し,視覚の快適さを向上させるために推奨される.都市動脈道路や高速道路道路標識や障害物の認識を改善するために中性白色光 (4000K-5000K) が推奨されます.
複数のチップのLED路灯では,各チップの独立した照明制御を実現し,チップ間の相互干渉による不均等な光分布を避けるために,配列レンズを選択する必要があります.照明の整合性を確保する.
4安定したパフォーマンスを確保する
実際の二次光学マッチングプロセスでは,多くのエンジニアと設計スタッフがいくつかの間違いを犯し,LED路灯の照明効果と使用寿命に影響します.一般 的 な 間違い と 避ける 方法 は 次 の よう です.:
盲目的に小さなビームの角度を追求する: いくつかの人々は,より小さなビームの角度が照射距離を改善することができますが,均一性を無視します.広い道路では,照明範囲が狭くなり,隣接する路灯の間の暗いエリアになります.狭い道路では,太大な光線角が光の無駄と輝きを引き起こす.光線角は,道路幅と灯台の高さ,通常60°~120°に応じて選択されるべきである.
レンズと反射器の組み合わせを無視する: 盲目的に単一のレンズまたは反射器を使用することは制限があります.例えば,単一のレンズは,長距離照射能力が低いので,単一の反射器は均一性が悪い放射線距離と均一性のバランスをとることができる.
照明制御を無視する: 照明量だけに焦点を当て,照明制御を無視すると,運転手と歩行者の視覚の快適さに影響します.適切な切断界の種類を選択する必要があります.光学部品の表面は,輝きを減らすために処理 (冷凍処理など) する必要があります.
道路表面の反射性を考慮しないこと周囲の建物や他の要因は,設計と不一致な実際の照明効果につながる例えば,明るい色の道路表面 (反射力0.3-0.4) の反射効果は,暗い色の道路表面よりも優れている.道路表面の色に応じて適切に調整することができます..
5インストール後のデバッグとメンテナンス:長期にわたる安定したマッチング効果を確保する
LED路灯の二次光学マッチングは 一度だけの作業ではありませんマッチング効果が長期にわたって安定していることを保証するために,インストール後のデバッグと定期的な保守が必要です.:
現地デバッグ: 路灯の設置後,プロの照明計を使用して道路表面の照明と均一性を検出します.路灯の設置角度と光学部品のパラメータを検出結果に従って調整する例えば,歩道の照明の均一性を改善するために,コンチリバー長さ (0.5-1.5 m) を調整する.暗黒エリアを避けるためにランプポール間隔 (通常は設置の高さの3~4倍) を調整します.
定期的な清掃:レンズや反射器の表面は,時間とともに塵,汚れ,その他の不純物が蓄積し,光伝達力と反射効率が低下します.そしてマッチング効果に影響します表面の清潔性を確保するために,光学部品を定期的に (3-6ヶ月ごとに1回) 清掃することが推奨されます.
定期的な検査: 損傷,変形,老化などの現象のために光学部品を定期的に検査します.全体の照明効果に影響を及ぼすのを避けるために,それらを間に合うように交換します.チェックしてください. LEDライト光の衰退源 (光衰退が30%以上になると取り替え) を用いて,光源と光学部品の安定性を確保する.
結論
LED路灯の二次光学マッチングは,光学設計,部品選択,シーンの適応,および後保守を統合した体系的なプロジェクトです.道路照明の要件をガイドとして適切な光学コンポーネントを選択し,科学的な光配分スキームを策定し,高い照明品質,高いエネルギー利用効率,低照明のバランスを実現します.LED技術と光学設計技術の継続的な発展によりLED路灯の二次光学マッチング技術は より成熟し,よりスマートになりますリアルタイム交通条件に応じて光分布を自動的に調整できる適応型光学システムなど.
Googleのウェブサイト編集者,エンジニア,関連専門家にとって,上記の二次光学マッチングスキルを習得することは LED路灯の照明品質を改善するだけでなく,エネルギー消費と保守コストを削減する健全な発展を促すLED照明エネルギー節約と環境に優しい都市建設に貢献する.我々は,光学部品と設計方法の革新に引き続き注意を払う必要があります道路照明の需要がますます多様化しているため,二次光学マッチングスキームを継続的に最適化します.
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