Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Пятница, 26 апреля
 
 

Это интересно!

Ранее

Осветительные системы будущего

Светодиодное освещение находится еще в младенческом возрасте со всеми присущими этому возрасту болезнями. Особенно это верно в отношении к российскому рынку. Именно поэтому мы публикуем сокращенный перевод [6], в котором анализируются конструкции серийных светодиодных светильников.

Влияние динамического и статического подавления синфазной помехи на целостность сигнала

Оптроны, которые обеспечивают надежную гальваническую развязку, позволяют защитить систему от высоковольтных выбросов напряжения, а также способны подавлять сильные синфазные переходные помехи, которые могут вызывать повышенный уровень шума в выходном сигнале. В статье обсуждаются ключевые факторы, определяющие степень подавления синфазных помех в оптронах. Статья представляет собой перевод [1].

NUD4700 — электронный шунт для светодиодов от ON Semiconductor

В последнее время светодиодное освещение находит все большее применение. Основным фактором, способствующим расширению секторов применения мощных светодиодов, несмотря на их довольно высокую цену, является большой ресурс и надежность. Особенно это важно для ответственных применений, где оперативная замена вышедших из строя светильников затруднена, а их отказ приводит к существенной потере функций приложения. Одним из методов повышения надежности мощных кластерных светодиодных осветительных приборов является активное шунтирование отдельных вышедших из строя светодиодов. В этом случае единичный отказ светодиода не приведет к потере существенной части светового потока. Активный шунт NUD4700, разработанный On Semi, повышает надежность светильников с последовательным включением мощных светодиодов.

 

8 ноября

Светодиодное уличное освещение. экономия, качество и одобрение пользователей

В Германии запущен первый масштабный проект по замене ртутных уличных ламп светодиодными. О ходе выполнения проекта, а также проблемах, которые приходилось решать, рассказывают сами организаторы. Статья является авторизованным переводом.



И

з-за глобального изменения климата и политики уменьшения выбросов углекислого газа в Евросоюзе принято решение разработать новые, более эффективные осветительные приборы на основе светодиодных ламп. За последние несколько лет в вопросах разработки светодиодной техники наметился существенный прогресс. Особенно быстрое развитие началось после появления мощных белых светодиодов. Этот источник света уже успел хорошо зарекомендовать себя, как альтернативу классическому уличному освещению.

В Германии около 45% улиц освещаются ртутными лампами высокого давления. Светоотдача этих ламп составляет примерно 50 лм/Вт, поэтому они будут запрещены к использованию в Евросоюзе с 2015 г. В качестве замены чаще всего используются натриевые лампы высокого давления (HPS). Однако они имеют низкий индекс цветопередачи (CRI) и неравномерное спектральное распределение. Соответственно, по сравнению с другими источниками белого света они ухудшают восприятие мелких деталей объекта и уменьшают его яркость [1, 2]. Оценка яркости автомобильных фар показало такой же результат [3].

Альтернативная технология, светодиодное уличное освещение, только начала применяться. Имея высокий индекс цветопередачи и хорошую светоотдачу, уличные светодиодные лампы являются более подходящей заменой ртутным. Первые исследования в этой области показали преимущества светодиодов для уличного освещения на экспериментальном участке пути [4].

Широкому распространению светодиодной технологии мешает главным образом высокая цена и отсутствие длительного опыта применения светодиодов в уличном освещении. До сих пор в Германии было проведено только несколько небольших тестовых инсталляций (с небольшим количеством светильников). В данной статье приведены первые результаты масштабного эксперимента, который был запущен в Германии в сентябре 2009 г.

Методика

Форма исходных светильников напоминает гриб (см .рис. 1). Внутри установлена одна ртутная или три люминесцентные лампы. Все такие светильники в одном из провинциальных немецких городов планируется постепенно заменить на светодиодные. Поскольку проводить измерения вне лаборатории довольно затруднительно, а количество ламп велико, было решено на первом этапе оснастить только три улицы. Новые светильники были установлены с одной стороны полотна (см. рис. 2 и 3). На каждой улице были выбраны пробные участки M1 — M3 для проведения измерений «на месте»

Рис. 1. Форма светильников, применяемых в настоящее время
Рис. 2. Место проведения эксперимента (street – улица; street light – уличный фонарь)
Рис. 3. Обозначение границ области измерения

Этапы проекта

Проект состоит из пяти этапов:

1. Исходная точка. Уличные светильники были оценены «как есть», то есть до установки новых ламп и проведения сервисных работ. Была измерена яркость ламп и освещенность полотна на трех выбранных участках М1—М3 в соответствии с требованиями DIN EN 13201, а также была измерена мощность потребления светильников для расчета эффективности расхода энергии.

2. Плановое техническое обслуживание («до»). Те же параметры, что и на первом этапе, были измерены после проведения сервисных работ (очищение светильников и замена старых ртутных или люминесцентных ламп новыми, дающих более высокое качество освещения). Посредством анкетирования было получено мнение населения о качестве уличного освещения.

3. Светодиодные лампы («после»). Проводились те же процедуры, что и на этапе 2, но для светодиодных ламп.

4. Лабораторные измерения. В лабораторных условиях были измерены следующие параметры исходных и светодиодных ламп: распределение света, общий световой поток, индекс цветопередачи, потребление. Освещенность улиц была оценена посредством моделирования в среде DIALux.

5. Анализ. Проведение расчетов и сравнение результатов для случаев «до» и «после».

Измерения в полевых условиях

На первом этапе были измерены освещенность улиц и яркость ламп. На каждой улице был выбран участок М (см. рис. 3) между двумя фонарями. Требуемые параметры оценивались только в пределах данных участков в соответствии с требованиями к уличному освещению DIN EN 13201. Границами участков служили соседние фонарные столбы, расположенные с одной стороны полотна. Границы области измерения яркости и освещенности были обозначены дорожными маячками.

Все три улицы второстепенны и соответствуют классу освещенности S4. Согласно EN 13201, средняя освещенность должна быть не менее 5 лк, а минимальная — не менее 1 лк.

Измерение освещенности

Для измерения уровня освещенности участков М1—М3 применялся люксметр HCT-99 фирмы Gigahertz-Optik. Измерения проводились с помощью измерительной сетки в соответствии EN 13201-3.

Данный тип измерений проводился на этапах 1, 2 и 3.

Измерение яркости

Для освещения класса S4 требуется только измерение освещенности. Измерение яркости участков М1—М3 проводилось с помощью цифровой яркостной камеры «LMK 98-3 Color» компании TechnoTeam. Все процедуры соответствуют требованиям EN 13201-3. Измерения яркости проводились на этапах 1, 2 и 3.

Измерение мощности потребления

Измерение потребления двух уличных ламп на границах выбранных участков М1—М3 осуществлялось с помощью цифрового ваттметра. Полученные результаты учитывают потери в схемах формирования сигнала. Измерения потребления проводились на этапах 1, 2 и 3.

Анкетирование

Проведение измерений освещенности, яркости, потребления, распределения света, общего светового потока, индекса цветопередачи и относительной цветовой температуры на улице и в лаборатории занимают много времени. Однако все процедуры просты, а полученные значения абсолютны, их легко сравнивать.

Получение информации субъективного характера, например качества освещенности или аспектов человеческого восприятия, более сложно. Лучше всего провести анкетирование. Для данного проекта был составлен список вопросов касательно яркости, безопасности, способности распознать объекты, субъективного светового восприятия улицы прохожими и оценки общей видимости при данных условиях освещения.

Опросники были вручены жителям данной местности до (этап 2) и после (этап 3) установки светодиодных ламп. Цель опроса — получить подробную оценку следующих аспектов:

1. Общая яркость улицы.

2. Видимость бордюра.

3. Способность различать машины и объекты.

4. Способность распознавать прохожих и их лица.

5. Субъективное ощущение безопасности.

6. Субъективная оценка передачи цветов.

7. Общая оценка освещения улицы.

Для удобства заполнения в каждом пункте требовалось дать оценку по пятиуровневой шкале (от «очень плохо» до «очень хорошо»). На рисунке 4 изображена одна из страниц опросника (на немецком).

На этапе 2 было выдано 1200 анкет. Обратно было получено 174 (14,5%) полностью заполненных анкет, 140 из которых были пригодны для обработки (11,7%). К каждой анкете прилагается сопроводительное письмо от главы города и описание проекта, а также инструкции по заполнению и контактамы организаторов. На этапе 3 будет разослано такое же количество анкет.

Рис. 4. Страница анкеты

Текущая стадия исследования

Проект был запущен в сентябре 2009 г. Этап 1 закончился 24 сентября того же года. Все измерения этапа 2 были проведены 19 ноября, после чего были разосланы письма. В течение трех последующих недель осуществлялся сбор заполненных анкет. Из-за дождливой погоды в декабре и необычайно сильных и затянувшихся снегопадов в стране третий этап вовремя закончить не удалось.

Установка светодиодных ламп началась в начале февраля 2010 г. Однако из-за продолжающихся снегопадов не удалось разослать и обработать анкеты, поскольку для объективной оценки новых ламп требуются примерно те же погодные условия, что и в первом оп-
росе.

Результаты и выводы

Поскольку проект не был реализован в полном объеме, ниже приведены только некоторые результаты оценки расхода энергии и качества ламп в соответствии с требованиями DIN EN 13201 для этапов 1 и 2.

Геометрия дороги

Перед тем, как оценивать освещенность, на выбранных участках были измерены конструктивные параметры дороги. Полученные значения сведены в таблице 1.

Расстояние между столбами и перепад высот, приведенные в таблице, являются типичными для большинства второстепенных дорог в Германии, освещаемых светильниками в форме гриба.

Измерение освещенности

На рисунке 5 приведены результаты измерения освещенности на этапах 1 и 2. Измерения проводились в соответствии с требованиями DIN EN 13201. Голубыми скобками отмечены значения, соответствующие более высоким классам освещенности S6 (2…3 лк) и S5 (3…5 лк).

На этапе 1 было выявлено, что ни на одном участке уровень освещенности не соответствует классу S6. Максимальная средняя освещенность (M2) составляет всего 1,37 лк, в то время как требуется не менее 2 лк. На этапе 2 на участках М1 (2,09 лк) и М3 (2,39 лк) средний уровень освещенности соответствует классу S6. Тем не менее, ни в одном случае из шести уровни S4—S6 не достигаются, поскольку не обеспечивается минимальный уровень освещенности 0,6 лк (см. табл. 2). Итак, на этапах 1 и 2 был достигнут только класс S7 («неопределенные требования»). Другими словами, старые светильники скорее подходят для ориентации, а не для хорошего освещения дороги.

Табл. 1. Параметры выбранных участков дорог

Участок

М1

М2

М3

Расстояние между столбами, м

46,6

43,4

39,7

Ширина полотна, м

6

5,48

6

Монтажная высота, м

5,22

4

4,5

Выступ, м

–1,4

–1,56

–1,85

Класс освещенности 1

S4

S4

S4

Количество полос

Одна

Тип светильника

«гриб»

Тип лампы

люминесцентные 3×36 Вт

Ртутная 1×80 Вт

люминесцентные 3×24 Вт/36 Вт

Рис. 5. Результаты измерений на этапах 1 и 2

Расход энергии

Вычисление светоотдачи светильника в лабораторных условиях можно провести с помощью гониофотометра — полученный световой поток разделить на мощность потребления светильника. Измерить эмпирически данную величину не представляется возможным, поскольку неизвестен световой поток. Другой способ классифицировать эффективность использования энергии на месте — это вычислить отношение P/E. Для этого необходимо измерить мощность потребления и разделить ее на среднее значение освещенности. Отношение Р/Е описывает электрическую мощность, необходимую для обеспечения средней освещенности 1 лк на данном участке. Освещенность прилегающих территорий не принимается во внимание. Вычисления были произведены на этапах 1 и 2 для обоих источников света, расположенных по краям выбранных участков. Из таблицы 3 видно, что на этапе 1 значения освещенности лежат между 0,8 лк и 1,37 лк. Замена ламп и очистка светильников позволили улучшить результат до 1,59…2,39 лк. Мощность потребления меняется в диапазоне 82…123 Вт (этап 1) и 118…140 Вт (этап 2). Хотя значения для М2 изменились слабо, для М1 и М3 разница существенна. Это может быть обусловлено типом лампы: на участке М2 используется одна ртутная лампа (см. табл. 1), а на М2 и М3 — люминесцентные. Если одна люминесцентная повреждена, то световой выход и потребление заметно падают. Поскольку до настоящего времени аналогичные измерения для светодиодных ламп не были произведены, при сравнении приходится опираться на первичное представление, полученное моделированием в среде DIALux. Моделирование проводилось по данным из таблицы 1 с фактором поддержания 0,8. Результаты для этапа 3 (светодиодные лампы) приведены в таблице 4.

Видно, что при меньшей мощности потребления обеспечивается более яркая освещенность, отношение Р/Е равно 8…9 Вт/лк. Следует помнить, что отношение Р/Е не учитывает освещенность вне исследуемого участка, хотя этот параметр так же важен. Несмотря на это полученный результат подтверждает высокий потенциал светодиодных ламп для яркого и экономичного уличного освещения.

Авторы выражают сочувствие по поводу того, что не удалось вовремя представить результаты в полном объеме. Как только позволят погодные условия, эксперимент будет продолжен, а итоговые выводы будут представлены на конференции CIE 2010.

Табл. 2. Освещенность на этапах 1 и 2

лк

Этап 1

Этап 2

М1

М2

М3

М1

М2

М3

EAV

1,05

1,37

0,80

2,09

1,59

2,39

Emin

0,19

0,21

0,10

0,38

0,18

0,33

Emax

5,17

7,30

4,15

8,56

8,26

12,6

Табл. 3. Отношение Р/Е для этапов 1 и 2

лк

Этап 1

Этап 2

М1

М2

М3

М1

М2

М3

РAV, Вт

1,05

1,37

0,80

2,09

1,59

2,39

EAV, лк

0,19

0,21

0,10

0,38

0,18

0,33

PAV/EAV

5,17

7,30

4,15

8,56

8,26

12,6

Табл. 4. Отношение Р/Е для этапа 3

лк

Этап 3

М1

М2

М3

РAV, Вт

40,9

40,9

40,9

EAV, лк

5

5,1

4,4

PAV/EAV

8,1

8,0

9,3

Литература

1. Fotios SA, Cheal C (2007). «Lighting for subsidiary streets: investigation of lamps of different SPD. Part 2 — Brightness» // Lighting Res. Technol. 39(3),233-252.

2. Yao Q, Lin Y, Ju J, Shao H., Chen D (2007). «Evaluation on a new type of MHDs Application in Road Lighting Based on Human Factors and its Comparison with HPS» // Proceedings of International Symposium on Automotive Lighting (ISAL), 273-280.

3. Bodrogi P, Böll M, Schiller C, Khanh TQ (2009). «Brightness appearance of automotive front lighting light sources — a series of visual experiments» // Proceedings of International Symposium on Automotive Lighting (ISAL), 65-71.

4. Schiller C, Kuhn T, Böll M, Khanh, TQ (2009). «Street lighting using LED and conventional light sources — A study on lighting and perceptions aspects of a test track in Darmstadt» // Licht, 10.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Кристоф Шиллер (Christoph Schiller), Томас Кун (Thomas Kuhn), Марвин Бёлль (Marvin Böll), етер Бодроги (Peter Bodrogi), Тран Куок Хан (Tran Quoc Khanh), лаборатория технологий освещения, Технический университет в Дармштадте (Германия)



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты