Beurteilung der Lichtsituation
Natriumdampf-Hochdrucklampen sind derzeit die vorherrschende Art konventioneller Beleuchtung für die Straßenbeleuchtung. In den meisten Nebenstraßen wurden LED-Straßenbeleuchtungen getestet. Allerdings haben beide ihre Vor- und Nachteile deutlich aufgezeigt.
Natriumdampf-Hochdrucklampen haben eine Lichtausbeute von bis zu 140 lm/W und liegen damit über den 120 lm/W moderner kommerzieller Hochleistungs-LEDs. Im Vergleich zu Natriumdampf-Hochdrucklampen, die einen Farbwiedergabeindex von etwa 25 haben, ist der Farbwiedergabeindex von LEDs deutlich höher (ca. 80). Darüber hinaus sind weiße LEDs bei gleichen Lichtverhältnissen nützlicher für die Unterstützung von Autofahrern oder Fußgängern bei der Identifizierung von Zielen und bieten weitaus bessere Straßenbeleuchtungseffekte und Komfort als Natriumdampf-Hochdrucklampen.
Die Natriumdampf-Hochdrucklampe verfügt über ein kugelförmiges Leuchtdesign, um die Lampeneffizienz zu maximieren. Natriumdampf-Hochdrucklampen erreichen bei voller Berücksichtigung der Reflektoreffizienz oft nur einen Lampenwirkungsgrad von 70 Prozent. Da LEDs jedoch gerichtet sind, wird der Großteil des Lichts direkt auf die Straße gerichtet, wenn der Designer der Lampe die richtige Lichtverteilungsstrategie anwendet, wodurch sich die Effizienz der Lampe auf über 90 Prozent erhöht.
Daher ist klar, dass LED-Straßenlaternen allein im Hinblick auf die Lichteffizienz und die Lampeneffizienz ein erhebliches Potenzial haben, herkömmliche Straßenlichtquellen zu ersetzen. Um dies zu erreichen, werden die Studienergebnisse zu den drei entscheidenden Technologien Lichtverteilung, Stromversorgung und Wärmeableitung im Forschungs- und Entwicklungsprozess von LED-Beleuchtungsanwendungen das Hauptthema dieses Artikels sein, der sich auf den technischen Weg konzentriert und technischer Support für LED-Straßenlaternen.
Lichtverteilung
Mithilfe des optischen Designs wird eine Fledermausflügel-Lichtintensitätsverteilung erzielt
Die beiden wichtigsten Arten von Lichtquellen, die heutzutage in der LED-Straßenbeleuchtung verwendet werden, sind ein einzelnes weißes Hochleistungs-LED-Array mit 1 W und ein integriertes Hochleistungs-Lichtquellenmodul.
Im Vergleich zu den Kriterien traditioneller Straßenbeleuchtungsstandards für Lichtquellen sollten LED-Straßenlaternen die folgenden Ziele erreichen, auch wenn der weltweite Standard für LED-Straßenlaternen noch nicht festgelegt wurde:
durchschnittliche Straßenhelligkeit, die angemessen ist,
ein hohes Maß an Längs- und Gesamtgleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke
eine entsprechende Einstellung,
Blendungsmanagement.
Gestaltung der Lichtintensitätsverteilung
Aus der Lichtverteilungskurve wird die rechteckige Lichtfleckverteilung auf der Straßenoberfläche ermittelt, indem durch geeignetes optisches Design eine Fledermausflügel-Lichtintensitätsverteilung erhalten wird. Die primäre optische Linse oder Paketlinse herkömmlicher weißer Hochleistungs-LEDs ist nicht für den direkten Einsatz in der LED-Straßenbeleuchtung geeignet. Daher sollte jede weiße Hochleistungs-LED zusätzlich zu ihrer primären optischen Linse über eine sekundäre optische Linse verfügen. Derzeit bietet eine sekundäre optische Linse vom Typ „Erdnuss“ eine überlegene Leistung.
Ein neuartiges Designkonzept besteht darin, eine wellenförmige optische Linsenmaske direkt außerhalb der leuchtenden Lichtquelle der einmal verpackten LED zu konstruieren, um die Funktion der sekundären optischen Linse über die gesamte leuchtende Lichtquelle der LED-Straßenleuchte zu erreichen.
Die Verpackungstechnik für weiße LEDs hat sich im Zuge der Weiterentwicklung der Verpackungstechnologie stetig von einem einzelnen 1-W-Hochleistungs-LED-Gerät zu einem integrierten Hochleistungs-Lichtquellenmodul gewandelt. Die derzeitigen leistungsstarken integrierten Lichtquellenmodule haben eine maximale Leistung von mehr als 100 W, aufgrund ihrer übermäßig großen Lichtemissionsfläche erschweren diese Lichtquellen jedoch die Entwicklung optischer Lichtverteilungssysteme.
