طراحی روشنایی نور توزیع روشنایی دلخواه در روشنایی خیابان LED

در حال حاضر، تعدادی از مطالعات انجام شده برای دستیابی به یک منبع نور LED در جاده برای ایجاد یکنواخت نور از نقطه مستطیل به عنوان هدف، LED طراحی نوری ثانویه وجود دارد،

این طراحی نوری در واقع می تواند از طریق انعطاف پذیری کل پوشش جاده ای به دست آمده، اما در کاربردهای عملی، اما مشکلات زیادی وجود خواهد داشت. همانطور که نشان داده شده است، در دو منطقه روشنایی خیابانی اسپلایسینگ فقط جاده ای برای دریافت نور وضعیت ظاهر می شود، اگر شخصی در آن قرار داشته باشد، راننده جاده ممکن است قادر به مشاهده حضور او نباشد، به راحتی منجر به تصادفات رانندگی شود. اگر چه مشکلات فوق را می توان با دوخت با هم پوشانی حل کرد، یکنواختی روشنایی سطح جاده ضعیف است و نمی تواند مورد نیاز رانندگی را برآورده کند. بنابراین، در روشنایی جاده در نور خیابان در جهت طولی از توزیع روشنایی باید غیر یکنواخت، ارائه کلی از قوی قوی، توزیع ضعیف در هر دو طرف و از طریق دوخت مناسب همپوشانی برای دستیابی به توزیع طولی لباس روشنایی

که به عنوان نسبت روشنایی میانگین در ناحیه نوار 5 متر در خارج از جاده به میانگین روشنایی افقی در 5 متر مجاور تعریف شده تعریف شده است. به عنوان مثال، معمولا SR> 0.5 مورد نیاز است. اگر نور خیابان در جاده برای ایجاد یک نور یکنواخت از نقطه مستطیل شکل، به منظور رعایت الزامات محیط زیست از عرض منطقه روشنایی خواهد شد گسترده ای، کاهش بهره وری نور. با توجه به نسبت زیست محیطی و عامل بهره وری، توزیع روشنایی در جهت عرض جاده نیز باید تغییر کند، و روشنایی در هر دو طرف جاده کاهش می یابد.

بر اساس ملاحظات فوق، روشنایی جاده در یک چراغ خیابان تنها در طول جاده و عرض توزیع روشنایی باید یک توزیع خاص باشد. به منظور تحقق این توزیع، این مقاله نوع جدیدی از روش طراحی نور نوری LED را برای به دست آوردن توزیع نور دلخواه ارائه می دهد. متغیر جداسازی با حداقل تکرار بلوک انرژی ترکیب شده است. این روش از طریق منبع نور LED و بخش انرژی شبکه جاده، بین این دو نقشه برداری را تشکیل داد. برای این نقشه برداری، سطح لنز بر اساس تئوری لبه لبه، قانون اسنل و روش کنترل خطا ساخته شده است. فرایند طراحی به حساب آوردن نصب محل و زاویه چراغ های خیابانی، و در نهایت برای دستیابی به یک لامپ خیابانی تنها در سطح جاده و روشنایی عمودی توزیع خاصی از سیستم نوری LED بود.

1 روش طراحی لنز با فرض اینکه مرکز S منبع نور LED در واسطه سیستم مختصات ارتجاعی باشد، نور حادثه توسط سطح آزاد شاخص ریزش به عنوان مساحت M خروجی و شاخص شکست انحنای خارجی فضای لنز است. هواپیما به نقطه (:، 3،) مربوط می شود و نقطه را روشن می کند.

بر طبق قانون اسنل، در نقطه P در سطح آزاد، پرتو حادثه 3، نور خروجی 0 و بردار عادی N N، برآورده می شود که در آن 7، و یک بردار واحد هستند. ما می توانیم مختصات نقطه P (، y، z) را بر روی سطح آزاد و بردار عادی 10 ترکیب کنیم. فرایند طراحی لنز سطح آزاد به دو مرحله تقسیم می شود ، یعنی، رابطه نقشه برداری انرژی و ساخت سطح لنز. هنگامی که رابطه نقشه برداری انرژی برقرار است، فرض کنیم که انرژی منتشر شده از منبع نور برابر با انرژی نور سطح دریافت نور است، معادله انتگرال حفظ انرژی می تواند به عنوان شدت نور منبع منبع مربوط به خروجی نور بیان شود جهت من، نشان دهنده زاویه خروجی نور (EG) نشان دهنده روشنایی نقطه P در سطح دریافت کننده است، D نشان دهنده منطقه روشنایی در سطح دریافت M. روش ایجاد رابطه نقشه برداری انرژی ارائه شده در این مقاله ترکیبی از متغیر جداسازی و تکرار بلوک انرژی حداقل. روش سنتی جداسازی متغیر می تواند در روشنایی یکنواخت طراحی شده باشد چراغ لامپ چراغ خیابانی، می تواند نتایج بهتر را دریافت کند. با این حال، برای توزیع روشنایی جاده در جاده عرضی و عمودی طراحی یکنواخت لنز یکنواخت نیست، استفاده ساده از نتایج روش جداسازی روش ایده آل نیست، که محدودیت های نرم افزار طراحی لنز رابطه دارد. این مقاله می تواند این مشکل را به طور موثر با ترکیب روش تکرار بلوک انرژی به طور موثر حل کند.

منبع نور LED با روش متغیر جداسازی تقسیم می شود. همانطور که در شکل (a) نشان داده شده است، انرژی منبع نور به تعدادی از میله های انرژی در جهت 0 تقسیم می شود و جریان شار مغناطیسی هر نوار انرژی را می توان با معادله زیر (3) بدست آورد: انرژی طول سطح دریافتی توسط بخش تکرار بلوک انرژی پایین دنبال می شود. سطح دریافت به چندین نوار ضخیم تقسیم می شود و شکاف به اندازه کافی کوچک در جهت طولی است. از آنجا که توزیع روشنایی در سطح دریافتی شناخته شده است، شار درخشان دریافت شده توسط هر نوار طولانی شناخته شده است و شار درخشان به نوبه خود به هم متصل می شود، هنگامی که جریان شار به شار نورانی نوار انرژی مربوط به منبع نور می رسد، از نوارهای شروع و پایان، مرز نوار انرژی مربوط به منبع نور است. پس از چندین تکرار، سطح دریافت را می توان به میله های مختلف انرژی در جهت طول تقسیم کرد، که مربوط به میله های انرژی منبع نور است. (B) میله های انرژی را با طول سطح دریافت تقسیم می کند و عرض هر نوار انرژی مربوط به توزیع روشنایی سطح جاده است.

این لنز به سیستم نورپردازی جاده ای برای شبیه سازی قرار داده شده است تا یک نور خیابانی تنها بر روی روشنایی سطح جاده به عنوان نشان داده شود.

نتایج شبیه سازی با توزیع روشنایی جاده داده شده مقایسه می شود و توزیع روشنایی در جهت طول جاده به عنوان 0 برای طول های مختلف جاده و در جهت عرض جاده نشان داده شده است. یکنواختی روشنایی در جاده ها 0.93 و نسبت محیط 0.55 است که مطابق با الزامات طراحی است.

3 نتیجه گیری برای رسیدن به نورپردازی جاده در یک جاده روشنایی و یکنواختی روشنایی، و در عین حال برای رعایت الزامات زیست محیطی، چراغهای خیابان تنها در طول جاده و عرض نور باید یک توزیع خاص نشان داده شود. روش طراحی سطح نوری آزاد ارائه شده در این مقاله می تواند به طور موثری توزیع نور دلخواه سطح جاده را درک کند. بر اساس قانون حفاظت از انرژی، جداسازی متغیرها و روش حداقل تکرار بلوک انرژی برای مش با منبع نور و سطح دریافتی و نقشه برداری انرژی بین این دو شکل گرفته شده است. برای این نقشه برداری، سطح لنز مطابق با قانون اسنل، تئوری لبه لبه و روش کنترل خطا ساخته شده است. علاوه بر این، در این مقاله زاویه مطلوب چراغ های خیابانی، LED و خط مرزی خط جاده عمود بر قطب ها زمانی که بیشتر به طراحی و تولید لامپ های خیابانی منجر می شود، تحلیل می شود. در این مقاله لنز لامپ خیابانی با توزیع کوزوینی از طول جاده داده شده طراحی شده و مسیر مسیر عرض به عنوان مثال در نظر گرفته شده است. در عین حال، موقعیت و زاویه لامپ خیابانی به صورت مصنوعی تجزیه و تحلیل می شود و لنز سطح آزاد متقارن به دست می آید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نور نزدیک به توزیع کسینوس در جهت پیاده رو است و خطا کمتر از 6٪ است. روشنایی در جهت عرض روبه ای نزدیک به توزیع تراپزی با خطای کمتر از 10٪ است. یکنواختی روشنایی کامل پیاده رو 93/0 است، نسبت محیط 0.55 است، برای رعایت الزامات نورپردازی جاده ای. این روش می تواند به طور موثر به توزیع روشنایی دلخواه طراحی سیستم نورپردازی LED، بخصوص برای طراحی لنز لامپ خیابانی جاده، منجر شود.