Quan els fanals LED s'utilitzen en condicions de pluja, boira i neu, es necessita un disseny de baixa temperatura de color per millorar la penetració de la llum, mentre que la tecnologia d'alta eficàcia lluminosa es combina per optimitzar el rendiment de la il·luminació i complir els requisits de seguretat viària.
Requisits per a la penetració de la llum en entorns de pluja, boira i neu
Avantatges de la il·luminació tradicional en la penetració: làmpades de sodi: les làmpades de sodi de baixa-pressió (temperatura de color al voltant de 2000K) i les làmpades de sodi d'alta-pressió (2200–2500K) produeixen llum groga monocromàtica amb longituds d'ona més llargues (589,0 nm i 589,6 nm). Això els proporciona una forta penetració a la pluja, la boira i la neu, per la qual cosa van ser durant molt de temps l'opció principal per a la il·luminació de carreteres. Per exemple, les principals carreteres de Shenzhen antigament utilitzaven llums de sodi d'alta pressió-. Després que els residents es queixin que les làmpades d'halogenur metàl·lic de llum blanca-(6000-6500K) funcionaven malament a la boira, moltes es van tornar a canviar a làmpades de sodi.
Fars antiboira del vehicle: la llum groga (com es veu en determinades conversions de làmpades de xenó) és preferida per als fars antiboira a causa de la seva forta penetració. Les làmpades de xenó de-color-alta temperatura (per sobre de 6000 K) solen crear una boira blanca a la boira, reduint la visibilitat.
Reptes de penetració dels fanals LED: els LED de llum blanca-convencional tenen una proporció elevada de llum-de longitud d'ona curta (com ara llum blava de 460 nm) al seu espectre. En cas de pluja, boira o neu, aquesta llum es dispersa fàcilment, produint enlluernament i disminuint l'eficàcia de la il·luminació. Per exemple, l'espectre d'un LED de 6000 K concentra l'energia en el rang blau, mentre que un LED de 3000 K està dominat per una llum groga-roja entre 570 i 630 nm i, per tant, ofereix una millor penetració.
Factors clau que afecten la penetració de la llum
Longitud d'ona i capacitat de difracció: les longituds d'ona més llargues tenen una capacitat de difracció més forta i una millor penetració. La llum groga (570–590 nm) està a prop del pic de la corba de sensibilitat de l'ull humà (555 nm) i pateix relativament poca pèrdua de dispersió, la qual cosa la converteix en l'opció preferida per a la il·luminació exterior. Tot i que la llum vermella té una longitud d'ona encara més llarga, la seva eficàcia lluminosa és massa baixa per a la il·luminació pràctica de la carretera.
Temperatura de color i confort visual: les altes temperatures de color (llum blanca freda) poden crear una impressió visual borrosa per als conductors i augmentar la tensió psicològica. L'estàndard nacional de la Xina "Estàndard per al disseny d'il·luminació de carreteres urbanes" (CJJ45-2015) estableix que la temperatura de color dels fanals LED no ha de superar els 5000 K i que s'han de preferir temperatures de color mitja-baixa (com ara 3000 K).
Estratègies d'optimització de fanals LED a la pluja, la boira i la neu
Disseny de baixa temperatura de color: ajustant la proporció de fòsfors vermell, verd i groc, es poden produir paquets LED amb temperatures de color baixes. En un LED de 3000 K, per exemple, l'energia de la llum-blava gairebé s'elimina i la proporció de llum groga-vermella augmenta significativament.
Tendència de la indústria: la temperatura de color dels fanals LED s'ha reduït gradualment al llarg dels anys. Abans del 2016, les aplicacions pràctiques ja mostraven un clar canvi de temperatures de color altes a temperatures de color mitja-a-baixes per adaptar-se millor a les regions amb boira.
Tecnologia d'alta eficàcia lluminosa
Xips i fòsfors: els xips LED d'alta-eficàcia combinats amb fòsfors d'alta-conversió-eficiència augmenten la sortida lluminosa per watt.
Lents òptiques secundàries: les lents d'alta-transmissió redueixen la pèrdua de llum i optimitzen la distribució de la llum.
Materials tèrmics: els substrats d'alumini d'alta conductivitat-tèrmica- redueixen la resistència tèrmica i allargan la vida útil de l'aparell.
Resultats: abans del 2016, l'eficàcia lluminosa global dels fanals LED va millorar any rere any, aconseguint un equilibri pràctic entre la baixa temperatura de color i l'alta eficàcia.
Casos d'aplicació pràctica i suport estàndard
Requisits estàndards locals: el Departament d'Habitatge i Desenvolupament Urbà-Rural de la Regió Autònoma de Guangxi Zhuang requereix explícitament que s'utilitzin lluminàries de baixa-color-temperatura (com ara 3000 K) a les zones muntanyoses i amb boira. Les carreteres ràpides i les carreteres haurien de donar prioritat als fanals LED de temperatura de color mitjana-a-baixa i evitar fonts blanques-fresques (per sobre de 6000K).
Dades de suport a la recerca
- Proves d'entorn de boira: les combinacions de llum vermella-groc i vermella-blava mostraven la brillantor més alta a la boira, mentre que la llum blava tenia la visibilitat més baixa.
- Comparacions de pluja i neu: la llum groga produeix menys retrodispersió que la llum blanca, donant lloc a un menor resplendor i un millor rendiment de la il·luminació general.
Conclusió
Mitjançant un disseny de baixa temperatura de color (normalment 3000-5000K) i tecnologies d'alta eficàcia lluminosa (xips, fòsfors i lents optimitzats), els fanals LED poden millorar significativament la penetració de la pluja, la boira i la neu tot complint els requisits d'estalvi d'energia, llarga vida i bona reproducció del color. A mesura que la tecnologia continua avançant, els avantatges deFanals LEDla il·luminació exterior serà encara més pronunciada, cosa que els convertirà en una opció ideal per a la il·luminació de carreteres a les regions amb boira.
