Deformace a stárnutí LED čoček: Vliv na pouliční osvětlení

Jak deformace ovlivňuje rozložení světla

Čočka je vyrobená pomocí strojových postupů; její prizmy a lomivé plochy jsou přesně vypočteny tak, aby světelné paprsky směřovaly do určené oblasti. Při výpočtu se však předpokládá, že povrch čočky zůstane beze změn. Deformace však změní tuto strukturu, a jakmile se povrch posune, směry lomu a odrazu světla se odchýlí od požadovaných hodnot. Světlo, které mělo dopadnout na vzdálenost 30 metrů, se tak může soustředit pouze na vzdálenost 15 metrů, což způsobí, že část silnice zůstane ve stínu.

Na vrácených svítidlech jsou vidět tři typy poškození čoček:

Místní prohnutí nebo výběžek způsobený teplem, obvykle na části s LED diodami. To směřuje světlo jen do jednoho směru a vytváří tmavou zónu na opačné straně. Zkřivená plocha na povrchu čočky, která naklání celý světelný vzor a vede světlo mimo požadovanou oblast (např. přes okraje nebo do oken). Deformace způsobená montáží – příliš silné utažení těsnění nebo zkřivení pouzdra může čočku ohnout do tvaru, který žádný termický model nepředpovídal.

Stupeň odchylky se zvyšuje s rozsahem deformace; poloha této deformace je důležitá: deformace v centru optického systému mění maximální intenzitu světla, zatímco stejná deformace poblíž okraje většinou pouze posouvá hranici, za kterou světlo již není vidět.

Co způsobí „poškozený“ světelný vzor na reálných ulicích? Poškození čoček má negativní vliv na kvalitu osvětlení: světlo není rovnoměrně rozděleno po povrchu, což vede ke špatnému viditelnosti a snížení komfortu používání.

Na městských tazích, kde je doprava hustá a design vozovek předpokládá rovnoměrné rozložení světla, se deformace projevuje kontrastem mezi jednotlivými jízdními pruhy – jeden pruh je jasný, sousední pruh tmavý. Řidiči tento kontrast vnímají jako nebezpečí, které nedokážou identifikovat, a v průběhu jízdy se jejich únava zvyšuje. Na obytných ulicích, kde se s vozovkou dělí chodci a cyklisté, tmavé oblasti skrývají díry a kameny na povrchu vozovky. Oba tyto jevy mají stejný původ: rovnoměrnost světelného rozložení, kterou design původně sliboval, již neexistuje.

Jak stárnutí materiálu ovlivňuje výkon světelných zdrojů

Opticky kvalitní materiál PMMA (polymethyl methacrylate) má na viditelném spektru začáteční propustnost světla kolem 92 %. Při dlouhodobém vystavení ultrafialovému záření, teplotním výkyvům a vlhkosti se jeho molekulární řetězce degradují, což snižuje propustnost světla. Zároveň dochází ke dvěma důsledkům: hmotná část materiálu pohlcuje větší část světla vydávaného LED diodami, zatímco mikrotrhliny a povrchové nedokonalosti rozptylují zbytek světla. Oba tyto jevy jsou trvalé a mají stejný dopad – snižují množství světla, které dosáhne povrchu vozovky.

PC (polycarbonát) je dalším běžným materiálem pro výrobu čoček, který se používá v případech, kdy je odolnost proti nárazům důležitější než jejich čistota. Polycarbonát stárne odlišným způsobem – za vlivu UV záření začne rychle žloutnout, ale zároveň si déle udržuje svou odolnost proti nárazům. Žádný z těchto materiálů však nepřežije dlouhodobé vystavení slunci bez vhodného větrání, a proto by měla volba materiálu čočky být součástí diskuze o návrhu osvětlovacího zařízení, a ne až v okamžiku jeho nákupu. Naše referenční informace o čočkách a průvodce materiály pro osvětlovací zařízení vysvětlují, jakým způsobem tyto faktory zvažujeme při rozhodování.

Důsledkem toho je, že jakmile čočka stárne, publikovaný fotometrický soubor (IES file) již nepřesně popisuje vlastnosti osvětlovacího zařízení – měření byla totiž provedena s novou čočkou. Pokud tento soubor použijete při simulaci výkonu osvětlovacího zařízení, model může přehánět skutečné výsledky. Rozsah této chyby může být významný, zejména v případě osvětlení používaného pro komunikace. Postup simulace osvětlení je pouze tak přesný, jaký je kvalita dodaného fotometrického souboru.

Stárnutí a zobrazení barev

Stárnutí materiálů ovlivňuje také způsob, jakým jsou barvy v osvětleném prostředí zobrazeny. S postupem času mohou barvy výrobků změnit svůj vzhled, což může mít vliv na celkový dojem z osvětlení.

Index vykreslování barev (Color Rendering Index – CRI) měří, do jaké míry zdroj světla přesně reprodukuje barvy objektů. Starý objektiv nejen že zeslabuje intenzitu světla, ale také mění jeho spektrum: poškozený materiál absorbuje světlo nerovnoměrně v závislosti na vlnové délce, takže světlo, které dosáhne ulice, není totožné se spektrem, které vydává LED dioda. V důsledku toho klesá schopnost rozlišování barev, což má negativní vliv na všechny prvky, které jsou barevně označeny – od signalizací po cedule. Řidič, který vnímá okolí pod změněným světelným spektrem, dostává stejné množství fotonů, avšak v odlišném poměru, což zmenšuje možnosti přesné interpretace informací.

Záře (Glare): Oba problémy způsobují zvýšenou úroveň záře Správně fungující objektiv reguluje úhel výstupního světelného paprsku a chrání LED diodu před přímým pohledem ze vysokých úhlů. Poškození objektivu naruší tuto regulaci – paprsky světla, které dříve byly „odříznuty“ od výstupního paprsku, nyní unikají pod velkými úhly přímo do očí řidičů a chodců. Stárnutí objektivu také ovlivňuje jeho schopnost kontrolovat směr výstupního světla: zašlá, matná povrchová struktura rozptyluje světlo, a tento rozptyl je ve své podstatě zdrojem záře.

Záření světla představuje typ poruchy objektivů, který reaguje nejrychleji – není nutné, aby oslňovalo lidi; stačí, aby došlo k poklesu jejich citlivosti na světlo i na pouhý okamžik, během kterého by mohli přehlédnout chodce na přechodu. Ze všech možných poruch objektivů považujeme právě tuto za nejnaléhavější, protože i při této poruše může světelný zdroj stále měřit vysokou intenzitu světla (v jednotkách luxů).

Co kontrolujeme a kdy objektiv vyměňujeme:

U našich vlastních světelných zařízení je kontrola dostatečně jednoduchá a lze ji provést pomocí baterky a za denního světla:

1. Zbarvení nebo žloutnutí povrchu objektivu – viditelné žloutnutí je důvodem k výměně objektivu; nejde o estetický problém.
2. Rovnost povrchu objektivu – použitím rovné tyče lze zjistit případné zkřivení, které oko při pohledu na objektiv nepozná.
3. Praskliny a trhliny , zejména ty, které vycházejí z míst montáže objektivu.
4. Stav těsnění – komprimované těsnění může způsobovat únik světla a zároveň se deformovat.

Vyměňte pouze čočku, nikoli celý svítidlo, pokud je kryt a LED deska v pořádku. Pro právě tento případ existují sady na výměnu čoček a naše řada produktů určených k renovaci určených k renovaci pokrývá nejčastěji používané typy svítidel. Pokud se také LED deska poškodila, jediný správný řešení je výměna celého svítidla. Raději vám sdělíme cenu za výměnu svítidla, než abychom předstírali, že nová čočka obnoví funkčnost deset let starého svítidla.

Co tato stránka nezahrnuje

Tato stránka se věnuje pouze poškození čočky. Nezahrnuje úbytek světelného výkonu LED diod, který je způsoben samostatným procesem stárnutí a ovlivňuje celý výkon svítidla. Rovněž neuvádí žádný doporučený interval výměny svítidel v závislosti na vašich klimatických podmínkách – tento interval závisí na množství UV záření, teplotě krytu a kvalitě použitých materiálů. Pro informace o materiálových volbách použitých při výrobě svítidel se podívejte na řadu produktů „vše v jednom“ solárních uličních svítidel, kde najdete kombinace čoček a krytů, které vyrábíme.