الزامات طراحی برای چراغ های خیابانی LED

1. بزرگترین ویژگی LED های روشنایی عملکرد انتشار نور جهت دار است، زیرا تقریباً تمام LED های قدرت مجهز به بازتابنده هستند و راندمان این گونه بازتابنده ها به طور قابل توجهی بالاتر از لامپ ها است. علاوه بر این، کارایی خود بازتابنده در تشخیص اثر نور LED گنجانده شده است. چراغ‌های جاده‌ای که از LED استفاده می‌کنند باید به طور کامل از ویژگی‌های انتشار جهتی LEDها استفاده کنند، به طوری که هر LED در چراغ‌های جاده مستقیماً به هر ناحیه از سطح جاده روشن شده نور ساطع می‌کند و سپس از توزیع نور کمکی بازتابنده چراغ برای رسیدن به خیلی استفاده می‌کند. توزیع مناسب نور جامع لامپ های جاده. باید گفت که لامپ های جاده باید واقعاً الزامات روشنایی و یکنواختی استانداردهای CJJ45-2006 و CIE31 و CIE115 را برآورده کنند و عملکرد توزیع نور سه بار در چراغ روشنایی بهتر قابل تحقق است. و LED با یک بازتابنده و زاویه خروجی پرتو مناسب خود عملکرد توزیع نور اولیه خوبی دارد. در لامپ، موقعیت نصب و جهت انتشار هر LED را می توان با توجه به ارتفاع چراغ خیابان و عرض سطح جاده برای دستیابی به عملکرد توزیع نور ثانویه خوب طراحی کرد. بازتابنده در این نوع لامپ ها تنها به عنوان یک روش توزیع نور کمکی سه بار برای اطمینان از یکنواختی بهتر روشنایی جاده استفاده می شود.

در طراحی وسایل روشنایی واقعی جاده، هر LED را می توان با یک اتصال جهانی کروی بر روی فیکسچر ثابت کرد که اساساً جهت روشنایی هر LED را تنظیم می کند. هنگامی که فیکسچر در ارتفاع ها و عرض های روشنایی مختلف استفاده می شود، در همان زمان، اتصال جهانی کروی را می توان به گونه ای تنظیم کرد که جهت روشنایی هر LED به نتیجه رضایت بخشی دست یابد. هنگام تعیین توان و زاویه خروجی پرتو هر LED، با توجه به E(lx)=I(cd)/D(m)2 (شدت نور و فاصله روشنایی قانون مربع معکوس)، انتخاب اولیه هر LED را می توان محاسبه کرد. توانی که زاویه خروجی پرتو باید داشته باشد و نور خروجی هر LED می تواند با تنظیم توان هر LED و توان خروجی متفاوت از مدار درایو LED به هر LED به مقدار مورد انتظار برسد. این روش‌های تنظیم مختص لامپ‌های جاده‌ای با استفاده از منابع نور LED هستند و استفاده کامل از این ویژگی‌ها می‌تواند چگالی قدرت روشنایی را با فرض برآورده شدن روشنایی سطح جاده و یکنواختی روشنایی کاهش داده و به هدف صرفه‌جویی در انرژی دست یابد.

2. سیستم قدرت چراغ های خیابانی LED نیز با منابع نور سنتی متفاوت است. قدرت درایو جریان ثابت مورد نیاز LED ها سنگ بنای اطمینان از عملکرد طبیعی آن است. راه حل های منبع تغذیه سوئیچینگ ساده اغلب به دستگاه های LED آسیب می رسانند. نحوه ساخت گروهی از ال ای دی ها به صورت محکم در کنار هم نیز نشانگر بررسی چراغ های LED خیابانی است. نیاز LED در مدار درایو اطمینان از ویژگی های خروجی جریان ثابت است. از آنجایی که ولتاژ اتصال زمانی که LED در جهت جلو کار می کند نسبتاً کوچک است، جریان ثابت درایو LED تضمین می شود که اساساً قدرت خروجی ثابت LED را تضمین می کند. برای وضعیت فعلی ولتاژ ناپایدار منبع تغذیه در کشور ما، بسیار ضروری است که مدار محرک LED لامپ جاده دارای مشخصه خروجی جریان ثابت باشد که می تواند خروجی نور ثابت را تضمین کند و از قدرت بیش از حد LED جلوگیری کند.

برای اینکه مدار درایو LED ویژگی های جریان ثابتی را نشان دهد، از انتهای خروجی مدار درایو به سمت داخل نگاه می کند، امپدانس داخلی خروجی آن باید زیاد باشد. هنگام کار، جریان بار نیز از این امپدانس داخلی خروجی عبور می کند. اگر مدار درایو از یک گام به پایین، یکسوسازی و فیلتر و به دنبال آن یک مدار منبع جریان ثابت DC یا یک منبع تغذیه کلی سوئیچینگ به اضافه یک مدار مقاومت تشکیل شده باشد، باید توان فعال زیادی را نیز مصرف کند. بنابراین، راندمان این دو نوع مدار محرک با این فرض که اساساً خروجی جریان ثابت را برآورده می کند، بعید است بالا باشد. طرح درست طراحی استفاده از مدار سوئیچینگ الکترونیکی فعال یا جریان فرکانس بالا برای راه اندازی LED است. استفاده از دو طرح بالا می تواند مدار درایو را با فرض حفظ ویژگی های خروجی جریان ثابت خوب، بازده تبدیل بالایی داشته باشد.

چراغ‌ها و فانوس‌های جاده در کشور ما اساساً حالت منبع نور HID به اضافه ماشه و بالاست القایی را اتخاذ می‌کنند، اگرچه این حالت دارای مشکل کم مصرف انرژی و استروبوسکوپی است. یکی از جنبه‌های مهمی که انعطاف‌پذیری لامپ‌های LED با مدارهای درایو الکترونیکی را هنگام استفاده در موقعیت‌های روشنایی در فضای باز تهدید می‌کند، مشکل القای صاعقه است.

همانطور که همه ما می دانیم، رعد و برق در آسمان یک موج رادیویی با طیف وسیع ساطع می کند، در حالی که خطوط منبع تغذیه برای لامپ های جاده ای به خوبی دریافت می شوند. امواج رادیویی ساطع شده توسط همان رعد و برق دریافتی توسط دو خط برق، سیگنال های تداخل حالت معمولی برای مدار درایو هستند. این تداخل حالت رایج می تواند به صدها ولت تا هزاران ولت به زمین برسد و به راحتی در مدار درایو خراب می شود. خازن اتصال زمین EMC یا یک شکاف الکتریکی کوچک با زمین (به پوسته) می تواند باعث آسیب به مدار درایو شود.

علاوه بر این، از آنجایی که خط منبع تغذیه کشور من یک منبع تغذیه قطبی سه فاز چهار سیمه خنثی است، در هر بخش از دو خط منبع تغذیه بالاسری، در لحظه ای که موج رادیویی رعد و برق القا می شود، دو برق خطوط تامین به زمین متصل است. امپدانس لحظه ای متفاوت است و یک ولتاژ تداخل حالت دیفرانسیل بین دو خط منبع تغذیه ایجاد می شود. این ولتاژ تداخل حالت دیفرانسیل لحظه ای همچنین می تواند به صدها ولت تا بیش از 3000 ولت برسد. این ولتاژ اغلب دیود یکسو کننده برق و مدار چاپی مدار درایو را خراب می کند. برای کنترل شکاف الکتریکی بین الکترودهای با قطبیت های مختلف روی برد مدار، کنترل کننده LED به مدار درایو نیز آسیب می رساند.

برای حل این مشکل، یک وریستور واکنش سریع باید به انتهای ورودی مدار درایو LED متصل شود تا از تخلیه تداخل حالت دیفرانسیل اطمینان حاصل شود. از آنجایی که تداخل القایی صاعقه بارها تکرار می شود، زمانی که ولتاژ تداخل زیاد است، رسانش و جریان تخلیه آنی وریستور ممکن است زیاد باشد. بنابراین وریستور مورد استفاده نه تنها باید دارای قابلیت پاسخ سریع باشد، بلکه باید رسانایی آنی نیز داشته باشد. ظرفیت تخلیه ده ها آمپر آسیبی ندیده است. علاوه بر استفاده از وریستورها، انتهای ورودی مدار درایو LED نیز باید با حفاظت تداخل هدایت شده (EMI) ترکیب شود و یک شبکه LC مرکب باید طراحی شود تا این شبکه های LC نه تنها بتوانند از نشت EMI داخلی جلوگیری کنند. شبکه، بلکه سیگنال تداخل صاعقه یک اثر بازدارنده آشکار دارد.

علاوه بر این، فاصله الکتریکی بین هر نقطه از مدار درایو LED و زمین باید بالاتر از 7 میلی متر باشد. ظرفیت اتصال زمین حفاظت EMI و قدرت عایق زمین مدار درایو باید الزامات عایق تقویت شده (4V+2750V) را برآورده کند، که می تواند باعث شود مدار درایو LED مقاومت خوبی در برابر حالت دیفرانسیل و القای صاعقه حالت معمول داشته باشد.