Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 15 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Методы управления ЖК-дисплеем

Благодаря достижениям в технологии ЖК-дисплеев и более глубокому пониманию модуляции плотности появились новые способы цифрового управления изображением. Они менее затратны с экономической точки зрения и применимы для любого уровня миниатюризации. В данной статье рассматриваются два цифровых способа управления ЖК-дисплеем в сравнении с классическим.

Новаторские решения Cree в светодиодном освещении. Часть 1. Светодиоды для внутреннего освещения

В статье рассматриваются светодиоды с высоким индексом цветопередачи, виды биннинга по цвето­вой температуре, технология изготовления EasyWhite компании CREE. Обсуждаются также вопросы о том, какие светодиоды оптимальны для внутреннего или наружного освещения и почему; как подбирать светодиоды, чтобы не была заметна разница в цветности.

Знакосинтезирующие OLED-дисплеи для промышленных применений

В статье рассказывается о технических особенностях, преимуществах и перспективах применения OLED-дисплеев. Представлены знакосинтезирующие OLED-дисплеи мировых производителей для промышленных применений.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

5 декабря

Светодиодное уличное освещение: стандарты, проблемы, перспективы

Проблемы и перспективы уличного освещения стали темой интервью, которое профессор Дармштадтского института микротехнологии и электромеханических систем Тран Куок Ханх (Tran Quoc Khanh) дал корреспондентам журнала LED professional Review. Актуальность темы стала причиной публикации перевода на страницах нашего журнала.



— Хотелось бы начать разговор с проблем стандартизации. Какие в настоящее время существуют стандарты в области уличного освещения?
— С апреля 2004 г. в Европе действует стандарт EN 13201. Он частично построен на базе стандарта DIN 5044, который был разработан около 30 лет назад и действовал до 2005 г. Примерно 80–90% положений из DIN 5044 перешли в EN 13201.

— Описываются ли в стандарте EN 13201 разные типы улиц и требования к их освещению?
— Прежде чем классифицировать улицы, следует определить дорожную ситуацию, т.е. насколько интенсивно уличное дорожное движение и какова предельная скорость на проезжей части. Кроме того, следует определить, например, входят ли в состав улицы велосипедные дорожки и тротуары. В принципе, этот стандарт разделяет улицы в Европе на два базовых вида. Первый вид — это так называемая сервисная и улавливающая дорога, освещенность которой определяется в абсолютных единицах, например, дорога класса S4 с освещенностью 5 лк. Другой тип — это так называемая автодорога общего пользования, уровень освещенности которой выше. Чем выше освещенность улиц, тем меньше число аварий и нарушений правил дорожного движения.

— Есть ли стандарты, аналогичные EN 13201, на международном уровне?
— В США и Японии, например, применяются совершенно другие стандарты, но шкала допустимых значений в них аналогична.
— Как особенности дневного и ночного зрения людей влияют на разработки в области систем уличного освещения?
— Возможно, это на сегодня самая серьезная проблема. Все стандарты, подобные EN 13201, используют фотопические (относящиеся к дневному зрению) фотометрические единицы — люкс и/или
кд/м2, которые основаны на особенностях дневного зрения. Они начинают действовать, начиная с уровня освещенности в 5–10 кд/м2.
В общих чертах результаты исследований можно обобщить следующим образом. Для небольших улиц, например, для сервисных дорог, где требуется освещенность в 3–5 лк (около 0,20–0,50 кд/м2), преимущества белого света, например, от светодиода или ртутной люминесцентной лампы, весьма велики. В этом случае при использовании светодиодного освещения можно рассчитывать на улучшение видимости на 30–40%. На больших улицах с освещенностью более 1–2 кд/м2 это улучшение менее заметно, и уровни ночного зрения приближаются к уровням дневного зрения. Поэтому нормативные значения для автодорог общего пользования могут рассматриваться как корректные.

— Означает ли это, что можно сэкономить до 30–40% энергии для сервисных дорог?
— Большинство людей думают, что можно сэкономить энергию, снижая уровень яркости на 30–40%. В действительности это неверно, поскольку все зависит от индивидуального зрительного задания. Допустим, мы хотим распознать лицо человека, чтобы в случае нарушения правил движения можно было опознать виновника. Для такого зрительного задания большую роль играет эффективность зрительного восприятия (острота зрения), и в этом случае свет белого светодиода не дает никаких преимуществ.
Однако если мы говорим о том, чтобы лучше осветить улицу, то здесь белый свет обеспечивает преимущества, позволяя быстрее обнаружить объекты или людей, движущихся по обочине дороги. При светодиодном освещении обнаружение объектов происходит на 1–1,5 с раньше. Для зрительного восприятия свет от светодиода более яркий, и поэтому в этом случае можно уменьшить яркость на 30–40%. Таким образом, можно сказать, что светодиодный свет в общем случае лучше соответствует зрительному заданию в условиях дорожного движения. Однако снижение интенсивности света далеко не всегда желательно, т.к. ослабление силы света означает, что определенные зрительные задания не могут быть выполнены корректно.

— Тогда можем ли мы использовать ночное отключение света или уменьшение освещенности с точки зрения стандарта?
–Это очень важный и очень сложный вопрос. По экономическим причинам невозможно устанавливать в стандарте предельные уровни освещенности, имеющие обязательную юридическую силу. А поскольку стандарт не является документом, имеющим юридическую силу, общество может не выполнять его требований. Проблемы могут возникнуть в случае дорожного происшествия при проведении юридической проверки. Поскольку стандарт был разработан исходя из современного состояния технологий, то это означает, что виновные стороны могут нести ответственность за аварию.

— В чем в целом Вы видите преимущества и недостатки применения светодиодов в уличном освещении?
–Светодиоды имеют длительный срок службы, если обеспечить надлежащий контроль тепловых режимов и тщательно продумать конструкцию светильников. Как-то я проверил светодиодный светильник, который вышел из строя через 5000–7000 ч работы, и выяснил, что причина отказа была не в самом светодиоде, а именно в недостаточно продуманной конструкции светильника.
Среди других преимуществ светодиода — высокая цветопередача, возможность регулировки яркости и переключения. Фактически светодиоды являются точечными источниками света, так что с помощью оптики (линз, отражателей) свет проецируется точно на заданную область. Этого нельзя сделать с помощью разрядных ламп — ртутных дуговых, натриевых или люминесцентных ламп, которые имеют, к тому же, весьма большие габариты.
В недавних исследованиях мы сравнивали степень различимости дорожной разметки ночью на улице, освещенной при одинаковых условиях белыми светодиодами и желтыми натриевыми лампами. Дорожная разметка, освещенная светодиодным светом, видна намного отчетливее. Это весьма важный фактор снижения числа дорожных аварий.
Существенным недостатком, сдерживающим распространение
светодиодов, является их стоимость. Сегодня стоимость производства светодиодных ламп составляет около 150–250 евро, что примерно равно продажной цене светильников с обычными источниками света. Даже если вы учитываете затраты на техническое обслуживание, вы не сможете вернуть инвестиции в течение, по крайней мере, 10 лет. Но все-таки я хочу подчеркнуть, что именно возможность регулировки яркости светодиодов могла бы улучшить баланс между их недостатками и достоинствами.

— Нет ли здесь противоречия? Нужно уменьшать яркость с тем, чтобы улучшить эффективность светодиодной лампы, но одновременно необходимо обеспечить достаточный уровень яркости, поскольку мы должны ориентироваться на современный уровень технологий и применяемые стандарты?
— Когда мы говорим о регулировке яркости (диммировании), то должны также учитывать управление яркостью в условиях недостаточной видимости. Уменьшение яркости освещения ночью потенциально опасно повышением аварийности. Регулировку яркости можно понимать и по-другому. Представьте, что на улице всю ночь нет никакого движения. Почему мы должны освещать ее на 100%? Представим себе идеальную лампу. Почему бы свет от лампы не сконцентрировать на пешеходах, когда нет автомобильного движения на улице? Только после создания интеллектуальной лампы преимущества светодиодов при освещении улиц станут еще более убедительными.

— Давайте остановимся на проблеме регулировки яркости. ШИМ-дим­ми­ро­вание рассматривают практически как стандартный метод для светодиодов. Однако импульсная регулировка может привести к погрешности в определении расстояния до движущегося объекта. Каков современный взгляд на исследования в этом вопросе?
— Мы начали исследования в этой сфере около трех лет назад. В настоящее время мы работаем над проектом, связанным с этой проблемой, совместно с крупным автопроизводителем и правительством Германии. Актуальность и важность проблемы регулировки яркости сегодня даже преуменьшают. Раньше регулировку яркости выполняли на рабочей частоте 100–200 Гц, что само по себе может вызвать у человека состояние возбуждения. 3–4% населения имеет проблемы с частотой модуляции на таком уровне. Был случай, когда из-за световой модуляции водитель вынужден был остановить свой автомобиль в туннеле. Известен также так называемый эффект четок Бейли (Bailey’s beads), который возникает из-за модулирования зрения светом стоп-сигналов и поворота головы при обгоне автомобиля.

— В одной из научных работ есть данные, что состояние возбуждения человека и вероятность неправильной оценки дорожной ситуации могут быть устранены при частоте 400–500 Гц? Что Вы думаете на этот счет?
— На частоте 300 Гц примерно 5% испытуемых могут еще чувствовать на себе эффекты модуляции частоты. Статистика действительно показывает, что при частоте 500 Гц воздействие модуляции на людей не зафиксировано, и потому риск может быть сведен к нулю.

— Как Вам кажется, не разумно ли полностью отказаться от ШИМ-регулировки и перейти на управление светом с помощью постоянного тока?
— Этот вопрос в настоящее время изучается, в частности, на красном и белом свете светодиода. Наши результаты показывают увеличение эффективности на 30–60% в случае аналоговой регулировки по сравнению с ШИМ-регулировкой. При этом цветовая температура в обоих случаях немного меняется, хотя цветовая температура при ШИМ-регулировке меняется меньше. Исходя из этого, мы пришли к выводу, что метод аналоговой регулировки яркости вполне подходит для светодиодного освещения улиц.

— Сейчас весьма популярна тема возобновляемых источников энергии. Что Вы можете сказать о перспективе сочетания светодиодного освещения улиц и солнечной энергетики?
— Мы разработали такой тип светильника для крупного германского производителя осветительных устройств. Подход к данному вопросу должен быть дифференцированным. Наши исследования показали, что солнечная энергия, полученная в Германии, может обслуживать сервисные дороги и автостоянки, но не дороги общественного пользования. Конечно, здесь можно применить различные интеллектуальные решения, а также контролировать заряд батарей с последующим управлением или снижением яркости освещения ночью.

— При использовании солнечной энергии для уличного освещения обычно имеется в виду, что будет использоваться аккумулятор. Как Вам видится проблема применения гибридных систем с возможностью питания сетей переменного тока в дневное время?
— Мы действительно думали о таком подходе и работаем сейчас над этой проблемой совместно со специалистами по электротехнике из Дармштадта. Мы учитываем, что в южных странах, не исключая моей родной страны — Вьетнама, достаточно много солнечных дней в году. Это позволяет рассматривать возможность реализации систем освещения, работающих от солнечной энергии, и гибридных вариантов таких систем для использования на определенных территориях.

— Большое спасибо за интересную беседу!

 

Литература

1. LED Street Lighting: about standards, challenges and misconceptions//LED professional Review, May/June, 2011.



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



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты