هنگامی که از چراغ های خیابانی LED در شرایط باران، مه و برف استفاده می شود، طراحی دمای رنگ پایین برای بهبود نفوذ نور مورد نیاز است، در حالی که فناوری کارایی نور بالا برای بهینه سازی عملکرد روشنایی و برآورده کردن الزامات ایمنی جاده ترکیب می شود.
الزامات نفوذ نور در محیط های باران، مه و برف
مزایای نورپردازی سنتی در نفوذ: لامپهای سدیم: لامپهای سدیم کم فشار{{0} (دمای رنگ حدود 2000K) و لامپهای{2}فشار سدیم پرفشار (2200-2500K) نور زرد تک رنگ با طول موجهای بلندتر (589.0 نانومتر و 589.6 نانومتر) تولید میکنند. این به آنها نفوذ قوی در باران، مه و برف میدهد، به همین دلیل است که آنها مدتها انتخاب اصلی برای روشنایی جاده بودند. برای مثال، جادههای اصلی در شنژن زمانی به طور گسترده از لامپهای سدیم-پرفشار استفاده میکردند. پس از شکایت ساکنان مبنی بر اینکه لامپهای متال هالید سفید{11}سبک (6000-6500K) در مه ضعیف عمل میکنند، بسیاری از آنها دوباره به لامپهای سدیمی تبدیل شدند.
چراغ های مه شکن خودرو: نور زرد (همانطور که در برخی از لامپ های زنون دیده می شود) به دلیل نفوذ قوی برای چراغ های مه شکن ترجیح داده می شود. لامپهای زنون با دمای-رنگ-بالا (بالاتر از 6000K) در مه مه سفید ایجاد میکنند و دید را کاهش میدهند.
چالشهای نفوذ چراغهای خیابانی LED: الایدیهای سفید معمولی- دارای نسبت بالایی از نور با طول موج کوتاه- (مانند نور آبی 460 نانومتر) در طیف خود هستند. در باران، مه یا برف، این نور به راحتی پراکنده می شود و باعث ایجاد تابش خیره کننده و کاهش اثربخشی نور می شود. به عنوان مثال، طیف یک LED 6000K انرژی را در محدوده آبی متمرکز می کند، در حالی که یک LED 3000K تحت سلطه نور زرد{7}}قرمز بین 570-630 نانومتر است و بنابراین نفوذ بهتری ارائه می دهد.
عوامل کلیدی موثر بر نفوذ نور
طول موج و قابلیت پراش: طول موج های بلندتر توانایی پراش قوی تر و نفوذ بهتری دارند. نور زرد (570-590 نانومتر) نزدیک به اوج منحنی حساسیت چشم انسان (555 نانومتر) است و نسبتاً از دست دادن پراکندگی کمی متحمل میشود که آن را به انتخاب ارجح برای نورپردازی در فضای باز تبدیل میکند. اگرچه نور قرمز طول موج طولانی تری دارد، اما کارایی نوری آن برای روشنایی عملی جاده بسیار کم است.
دمای رنگ و راحتی بصری: دمای رنگ بالا (نور سفید خنک) می تواند یک تصور بصری مبهم برای رانندگان ایجاد کند و تنش روانی را افزایش دهد. استاندارد ملی چین «استاندارد طراحی روشنایی جادههای شهری» (CJJ45-2015) بیان میکند که دمای رنگ چراغهای خیابانی LED نباید از 5000K تجاوز کند و دمای رنگ متوسط-به پایین (مانند 3000K) باید ترجیح داده شود.
استراتژی های بهینه سازی چراغ های LED خیابان در باران، مه و برف
طراحی با دمای پایین رنگ: با تنظیم نسبت فسفرهای قرمز، سبز و زرد می توان بسته های LED با دمای رنگ پایین تولید کرد. به عنوان مثال، در یک LED 3000K، انرژی نور آبی-تقریبا حذف شده و نسبت نور زرد-قرمز به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
روند صنعت: دمای رنگ چراغ های خیابانی LED در طول سال ها به تدریج کاهش یافته است. قبل از سال 2016، کاربردهای عملی قبلاً تغییر واضحی از دمای رنگ بالا به دمای متوسط-به{3}}پایین رنگ نشان میداد تا بهتر با مناطق مه آلود سازگار شود.
تکنولوژی با کارایی درخشان بالا
تراشهها و فسفرها: تراشههای LED با کارایی بالا همراه با فسفرهای-تبدیل-با راندمان بالا، خروجی نور را در هر وات افزایش میدهند.
عدسیهای نوری ثانویه: عدسیهای با قابلیت عبور{0} بالا اتلاف نور را کاهش میدهند و توزیع نور را بهینه میکنند.
مواد حرارتی: بسترهای آلومینیومی{0}}حرارتی- با رسانایی بالا، مقاومت حرارتی را کاهش میدهند و عمر دستگاه را افزایش میدهند.
نتایج: قبل از سال 2016، کارایی نوری کلی چراغهای خیابانی LED سال به سال بهبود مییابد و به تعادل عملی بین دمای رنگ پایین و کارایی بالا دست مییابد.
موارد کاربردی کاربردی و پشتیبانی استاندارد
الزامات استاندارد محلی: اداره مسکن و شهرسازی-منطقه خودمختار گوانگشی ژوانگ صراحتاً استفاده از چراغهای-رنگ- پایین (مانند 3000 کلوین) را در مناطق کوهستانی و مه آلود الزامی میکند. بزرگراهها و جادههای شریانی باید به چراغهای خیابانی LED با دمای رنگ متوسط{{5} تا-در اولویت باشند و از منابع سرد-سفید (بالای 6000K) اجتناب کنند.
پشتیبانی از داده های تحقیقاتی
- آزمایشهای محیط مه: ترکیبهای نور قرمز-زرد و قرمز-آبی بیشترین روشنایی را در مه نشان دادند، در حالی که نور آبی ضعیفترین دید را داشت.
- مقایسه باران و برف: نور زرد پراکندگی کمتری نسبت به نور سفید ایجاد میکند و در نتیجه تابش خیرهکننده کمتر و عملکرد کلی نور بهتر است.
نتیجه گیری
از طریق طراحی دمای رنگ پایین (معمولاً 3000 تا 5000 کلوین) و فنآوریهای با کارایی درخشان بالا (تراشههای بهینه، فسفر و لنزها)، چراغهای خیابانی LED میتوانند به طور قابلتوجهی نفوذ در باران، مه و برف را بهبود بخشند و در عین حال شرایط لازم برای صرفهجویی در مصرف انرژی، عمر طولانی و ارائه رنگ خوب را برآورده کنند. همانطور که تکنولوژی به پیشرفت خود ادامه می دهد، مزایای استفاده ازچراغ های LED خیاباندر روشنایی در فضای باز حتی بیشتر مشخص می شود و آنها را به گزینه ای ایده آل برای روشنایی جاده در مناطق مه آلود تبدیل می کند.
