Ưu điểm của đèn đường LED

Đèn đường đã được hưởng lợi rất nhiều từ công nghệ LED tạo ra ánh sáng bằng cách tạo ra sự tái kết hợp lỗ điện tử bức xạ trong chất bán dẫn trạng thái rắn, chứ không phải bằng cách kích thích môi trường khí hoặc làm nóng bộ tản nhiệt trong bao bì hoặc vỏ bằng thủy tinh. Công nghệ chiếu sáng trạng thái rắn mang lại những ưu điểm hấp dẫn so với hệ thống HID bao gồm đèn natri cao áp (HPS), natri áp suất thấp (LPS), đèn metal halide (MH).

Động lực lớn nhất thúc đẩy sự chuyển đổi từ HID (HPS, LPS, MH) sang LED là khả năng tiết kiệm năng lượng đáng kể do công nghệ LED mang lại. Đèn HPS, nguồn ánh sáng đường phố phổ biến nhất, có thể đạt hiệu suất nguồn cao tới 150 lm / W trong các sản phẩm có công suất cao, tuy nhiên trong các ứng dụng thực tế, hiệu suất nguồn của chúng là khoảng 100 lm / W. Khi tính đến tổn thất quang học và chấn lưu, hiệu quả của hệ thống đèn đường HPS có thể giảm từ 30% - 40%. Trong khi đèn LED chuyển đổi phosphor có hiệu suất nguồn tiềm năng là 255 lm / W, hiệu suất nguồn có sẵn trên thị trường trên 200 lm / W và hiệu quả nguồn kinh tế tài chính trong khoảng 150 đến 190 lm / W. Hiệu suất nguồn cao kết hợp với dạng phát xạ định hướng của đèn LED và hiệu suất chuyển đổi công suất cao của trình điều khiển đèn LED cho phép đèn đường LED đạt được hiệu suất hệ thống trên 140 lm / W và hiệu suất đèn đạt gần 80%. Điều này có nghĩa là chiếu sáng đường phố bằng đèn LED tiết kiệm điện năng khoảng 50% - 100% so với các công nghệ thông thường.

 

Việc tiết kiệm chi phí bảo trì và vòng đời do đèn đường LED cung cấp cũng thu hút các thành phố và các cơ sở dịch vụ cố gắng cắt giảm chi phí vận hành và sửa chữa. Hệ thống chiếu sáng LED với khả năng quản lý nhiệt tốt và điều tiết điện năng tối ưu có thể có tuổi thọ hoạt động hơn 50.000 giờ. Đèn LED được cấu tạo từ một khối chất bán dẫn và không sử dụng bao thủy tinh hoặc các thành phần dễ vỡ. Độ bền ở trạng thái rắn của nguồn sáng cho phép đèn đường LED có thể sống sót sau rung động lặp đi lặp lại do các phương tiện di chuyển ở tốc độ cao gây ra. Độ tin cậy và độ bền tuyệt vời nói chung góp phần vào tuổi thọ hữu ích lâu dài của hệ thống LED và giảm đáng kể việc bảo trì và lấy mẫu lại.

Phân bố công suất quang phổ (SPD) của đèn đường LED có thể được tối ưu hóa cho các điều kiện lái xe vào ban đêm. Khả năng hiển thị do hệ thống chiếu sáng cung cấp có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi các đặc tính quang phổ của nguồn sáng. Mắt người chứa hai cơ quan thụ cảm thị giác: hình que và tế bào hình nón. Các que chịu trách nhiệm về tầm nhìn ban đêm (tầm nhìn xa) khi mức độ chói rất thấp (<0,005 cd / m²). Các tế bào hình nón có thể phản ứng với tất cả các màu trong quang phổ nhìn thấy và hoạt động mạnh nhất trong các điều kiện quang học nơi độ sáng nói chung vượt quá 3,4 cd / m². Các đường cong độ nhạy quang phổ đối với thị giác quang học và thị lực viễn thị đạt đỉnh lần lượt ở 555 và 507 nm. Khu vực giữa thị giác thị giác và thị giác viễn thị được gọi là thị giác trung mô được phản ứng bởi các tế bào cảm quang hình que.

Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ phốt pho cho các màu mong muốn trong bộ chuyển đổi xuống, phổ ánh sáng của đèn đường LED có thể được sửa đổi để nhắm mục tiêu phổ hiệu quả nhất cho các trạng thái tầm nhìn trên đường, đặc biệt là tầm nhìn trung thị áp dụng cho các mức ánh sáng thường thấy trong ánh sáng đường phố. Thị lực nhìn xa cũng rất quan trọng để mắt phát hiện các vật thể lệch trục. Thị lực có tầm quan trọng hạn chế trong khả năng hiển thị đối với người lái xe, nhưng màu sắc hiển thị tốt cho phép kích hoạt các cảm biến quang hình nón và do đó giúp các vật thể nhỏ dễ dàng phân biệt với nền của chúng hơn. So với CRI kém của đèn HPS, đèn đường LED thường có CRI là 80, đủ tốt để chiếu sáng trên đường. Nói chung, phổ ánh sáng có tỷ lệ scotopic / photopic (S / P) cao được ưu tiên để đảm bảo hiệu suất hình ảnh cao trong thị giác mạc nối. Đèn HPS có tỷ lệ S / P điển hình là 0,63, trong khi đèn đường LED có thể được điều chỉnh quang phổ để cung cấp tỷ lệ S / P từ 1,21 (3000 K LED) đến 2,0 (6000 K LED).

Tỷ lệ S / P cao không phải lúc nào cũng có nghĩa là khả năng hiển thị tốt. Đối với các điều kiện có tầm nhìn khí tượng thấp do sự tồn tại của mật độ sương mù, sương mù hoặc sương mù cao trong khí quyển, tỷ lệ S / P càng cao thì ánh sáng càng bị tán xạ và ánh sáng truyền qua càng ít. Ánh sáng có tỷ lệ S / P cao chứa phần trăm bước sóng xanh lam cao trong quang phổ ánh sáng của nó. Điều này làm dấy lên lo ngại về nguy cơ ánh sáng xanh và tác động sinh lý của ánh sáng đường phố cường độ cao và CCT cao. Mặc dù không nên sử dụng ánh sáng trắng mát giàu xanh lam trong ánh sáng trong nhà vào ban đêm để tránh gián đoạn sinh học, quang phổ ánh sáng cho chiếu sáng đường có thể yêu cầu hàm lượng tối thiểu của màu xanh lam hoặc tỷ lệ S / P vừa phải để mang lại khả năng hiển thị tốt cũng như để tạo ra sự tỉnh táo và ngăn chặn việc giải phóng melatonin (được biết đến như một loại hormone gây ngủ). Do đó, đèn đường LED có nhiệt độ màu 4100 K thường được khuyên dùng cho chiếu sáng đường cao tốc và xa lộ. Ở các khu vực đông dân cư và khu dân cư, tác động sinh lý tiêu cực của ánh sáng đường phố nên được giảm thiểu đến mức tối thiểu và do đó, nên sử dụng ánh sáng trắng ấm (ví dụ: 3000 K). Dù yêu cầu CCT, công nghệ LED có thể thực hiện công việc.

Đèn LED là thiết bị bán dẫn có thể hoạt động liên tục với các mạch trạng thái rắn khác. Bởi vì đèn LED phản ứng tức thời với những thay đổi trong nguồn điện đầu vào, điều chỉnh độ sáng tương tự dựa trên kỹ thuật giảm dòng điện không đổi (CCR) có thể được thực hiện bằng cách điều khiển đơn giản dòng truyền động được cấp cho đèn LED. Đèn đường LED cũng có thể được làm mờ kỹ thuật số bằng cách sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM), cho phép kiểm soát cường độ toàn dải trong khi vẫn duy trì điểm màu nhất quán bất kể sự thay đổi về cường độ ánh sáng. Ngược lại, đèn đường HPS chỉ có thể được làm mờ đến mức ánh sáng khoảng 50% và đèn MH khó làm mờ hơn. Bản chất kỹ thuật số của chiếu sáng trạng thái rắn mở ra cơ hội tích hợp trực tiếp đèn đường vào các hệ thống dựa trên máy tính và dẫn đến cải thiện hiệu quả và tự động hóa.