Όταν τα φώτα δρόμου LED χρησιμοποιούνται σε συνθήκες βροχής, ομίχλης και χιονιού, απαιτείται σχεδιασμός χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος για τη βελτίωση της διείσδυσης του φωτός, ενώ η τεχνολογία υψηλής φωτεινής απόδοσης συνδυάζεται για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης φωτισμού και την κάλυψη των απαιτήσεων οδικής ασφάλειας.
Απαιτήσεις για διείσδυση φωτός σε περιβάλλοντα βροχής, ομίχλης και χιονιού
Παραδοσιακά πλεονεκτήματα φωτισμού στη διείσδυση: Λαμπτήρες νατρίου: Οι λαμπτήρες νατρίου χαμηλής{0} πίεσης (θερμοκρασία χρώματος περίπου 2000K) και οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής-πίεσης (2200–2500K) παράγουν μονοχρωματικό κίτρινο φως με μεγαλύτερα μήκη κύματος (589,0 nm και 58 nm). Αυτό τους δίνει ισχυρή διείσδυση στη βροχή, την ομίχλη και το χιόνι, γι' αυτό και αποτελούσαν εδώ και καιρό την κύρια επιλογή για φωτισμό δρόμου. Για παράδειγμα, οι κύριοι δρόμοι στο Shenzhen χρησιμοποιούσαν κάποτε ευρέως λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης. Αφού οι κάτοικοι παραπονέθηκαν ότι οι λευκοί{11}}λαμπτήρες αλογονιδίου ελαφρού μετάλλου (6000–6500 K) δεν είχαν καλή απόδοση στην ομίχλη, πολλοί ξαναστράφηκαν σε λαμπτήρες νατρίου.
Προβολείς ομίχλης οχημάτων: Το κίτρινο φως (όπως φαίνεται σε ορισμένες μετατροπές λαμπτήρων xenon) προτιμάται για τα φώτα ομίχλης λόγω της ισχυρής διείσδυσής του. Οι λάμπες xenon υψηλής-χρωματικής- θερμοκρασίας (πάνω από 6000 K) τείνουν να δημιουργούν λευκή ομίχλη στην ομίχλη, μειώνοντας την ορατότητα.
Προκλήσεις διείσδυσης των φώτων δρόμου LED: Τα συμβατικά λευκά-φώτα LED έχουν μεγάλη αναλογία φωτός μικρού-μήκους κύματος (όπως μπλε φως 460 nm) στο φάσμα τους. Σε βροχή, ομίχλη ή χιόνι, αυτό το φως διασκορπίζεται εύκολα, παράγοντας λάμψη και μειώνοντας την αποτελεσματικότητα του φωτισμού. Για παράδειγμα, το φάσμα ενός LED 6000K συγκεντρώνει ενέργεια στο μπλε εύρος, ενώ ένα LED 3000K κυριαρχείται από κίτρινο-κόκκινο φως μεταξύ 570–630 nm και επομένως προσφέρει καλύτερη διείσδυση.
Βασικοί Παράγοντες που Επηρεάζουν τη Διείσδυση Φωτός
Μήκος κύματος και ικανότητα περίθλασης: Τα μεγαλύτερα μήκη κύματος έχουν ισχυρότερη ικανότητα περίθλασης και καλύτερη διείσδυση. Το κίτρινο φως (570–590 nm) είναι κοντά στην κορυφή της καμπύλης ευαισθησίας του ανθρώπινου ματιού (555 nm) και υφίσταται σχετικά μικρή απώλεια σκέδασης, καθιστώντας το την προτιμώμενη επιλογή για φωτισμό εξωτερικού χώρου. Αν και το κόκκινο φως έχει ακόμη μεγαλύτερο μήκος κύματος, η φωτεινή του απόδοση είναι πολύ χαμηλή για πρακτικό φωτισμό δρόμου.
Θερμοκρασία χρώματος και οπτική άνεση: Οι υψηλές θερμοκρασίες χρώματος (ψυχρό λευκό φως) μπορούν να δημιουργήσουν μια θολή οπτική εντύπωση στους οδηγούς και να αυξήσουν την ψυχολογική ένταση. Το εθνικό πρότυπο της Κίνας "Standard for Lighting Design of Urban Roads" (CJJ45-2015) δηλώνει ότι η θερμοκρασία χρώματος των φώτων δρόμου LED δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 5000K και ότι θα πρέπει να προτιμώνται οι μεσαίες{4}}χρωστικές θερμοκρασίες (όπως 3000K).
Στρατηγικές βελτιστοποίησης για φώτα δρόμου LED σε βροχή, ομίχλη και χιόνι
Σχεδιασμός χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος: Προσαρμόζοντας την αναλογία κόκκινου, πράσινου και κίτρινου φωσφόρου, μπορούν να παραχθούν συσκευασίες LED με χαμηλές θερμοκρασίες χρώματος. Σε ένα LED 3000K, για παράδειγμα, η μπλε-ενέργεια φωτός σχεδόν εξαλείφεται και η αναλογία του κίτρινου-κόκκινου φωτός αυξάνεται σημαντικά.
Τάση βιομηχανίας: Η θερμοκρασία χρώματος των φώτων δρόμου LED μειώθηκε σταδιακά με τα χρόνια. Πριν από το 2016, οι πρακτικές εφαρμογές έδειχναν ήδη μια σαφή μετατόπιση από τις υψηλές θερμοκρασίες χρώματος προς τις μεσαίες-σε τις-χαμηλές θερμοκρασίες χρώματος για να ταιριάζουν καλύτερα σε περιοχές με ομίχλη.
Τεχνολογία υψηλής φωτεινής απόδοσης
Τσιπ και φώσφοροι: Τα τσιπ LED υψηλής απόδοσης-σε συνδυασμό με φωσφόρους υψηλής-μετατροπής-αυξάνουν τη φωτεινή ισχύ ανά watt.
Δευτερεύοντες οπτικοί φακοί: Οι φακοί υψηλής-διαπερατότητας μειώνουν την απώλεια φωτός και βελτιστοποιούν την κατανομή του φωτός.
Θερμικά υλικά: Υψηλής{0}}θερμικής-αγωγιμότητας υποστρώματα αλουμινίου μειώνουν τη θερμική αντίσταση και παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος.
Αποτελέσματα: Πριν από το 2016, η συνολική φωτεινή απόδοση των φώτων δρόμου LED βελτιωνόταν χρόνο με το χρόνο, επιτυγχάνοντας μια πρακτική ισορροπία μεταξύ χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος και υψηλής απόδοσης.
Πρακτικές θήκες εφαρμογών και τυπική υποστήριξη
Απαιτήσεις τοπικών προτύπων: Το Τμήμα Στέγασης και Αστικής-Αγροτικής Ανάπτυξης της Αυτόνομης Περιφέρειας Guangxi Zhuang απαιτεί ρητά τη χρήση φωτιστικών χαμηλών-χρωμάτων-θερμοκρασίας (όπως 3000K) σε ορεινές και ομιχλώδεις περιοχές. Οι δρόμοι ταχείας κυκλοφορίας και οι αρτηριακοί δρόμοι θα πρέπει να δίνουν προτεραιότητα στα φώτα δρόμου LED μέτριας-έως-χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος και να αποφεύγουν τις ψυχρές-λευκές πηγές (πάνω από 6000 K).
Υποστήριξη ερευνητικών δεδομένων
- Δοκιμές περιβάλλοντος ομίχλης: Οι συνδυασμοί κόκκινου-κίτρινου και κόκκινου-μπλε φωτός έδειξαν την υψηλότερη φωτεινότητα στην ομίχλη, ενώ το μπλε φως είχε τη χειρότερη ορατότητα.
- Συγκρίσεις βροχής και χιονιού: Το κίτρινο φως παράγει λιγότερη οπισθοσκέδαση από το λευκό φως, με αποτέλεσμα χαμηλότερη αντανάκλαση και καλύτερη συνολική απόδοση φωτισμού.
Σύναψη
Μέσω του σχεδιασμού χαμηλής θερμοκρασίας χρώματος (συνήθως 3000–5000K) και των τεχνολογιών υψηλής φωτεινής απόδοσης (βελτιστοποιημένα τσιπ, φώσφοροι και φακοί), τα φώτα δρόμου LED μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη διείσδυση στη βροχή, την ομίχλη και το χιόνι, ενώ παράλληλα πληρούν τις απαιτήσεις για εξοικονόμηση ενέργειας, μεγάλη διάρκεια ζωής και καλή απόδοση χρωμάτων. Καθώς η τεχνολογία συνεχίζει να προοδεύει, τα πλεονεκτήματα τουΦώτα δρόμου LEDστον εξωτερικό φωτισμό θα γίνουν ακόμη πιο έντονα, καθιστώντας τα ιδανική επιλογή για φωτισμό δρόμων σε περιοχές με ομίχλη.
