LED-linsens deformation og åldring: Effekter på gatulysning

Hur deformation påverkar belysningsmönstret

En lens är en mekaniskt bearbetad optisk yta. Dess prismor och brytningsytor är utformade för att leda varje ljusstråle till det önskade målområdet. Beräkningarna antar dock att ytan förblir oförändrad efter bearbetningen. När linsen deformeras förändras denna yta, och därför avviker ljusets brytnings- och reflektionsbanor från designen. Ljus som ursprungligen skulle nå 30 meter belyser istället endast 15 meter – den yttre delen av vägen hamnar i skugga.

Tre vanliga problem vi observerar hos returnerade lamper:

• Lokal utbuktning eller svulning på grund av värme, vanligtvis på LED-plattan. Det fokuserar ljuset i en riktning och skapar en mörk zon på den motsatta sidan.
• Vridet plan på linsytan, vilket förskjuter hela ljusmönstret och får ljuset att stråla förbi kanten eller in i fönstren.
• Deformation orsakad av monteringen : En för högt vridt gummimaterial eller en vriden hölje böjer linsen till en form som ingen termisk modell förutspått.

Avvikelsen varierar i storleken beroende på graden av deformation, och positionen spelar en viktig roll: En deformerad zon i mitten av linsen förskjuter den högsta ljusintensiteten, medan samma deformation nära kanten mestadels förskjuter gränsen för ljusstrålningen.

Vad ett “brutet” ljusmönster gör på verkliga gator…

På stadsvejerna, där trafiken är tät och designen antar en jämn fördelning av ljus, visar sig deformationen som kontraster mellan körfält: ett körfält är ljusstarkt, det närliggande körfältet däremot mörkt. Förare uppfattar denna kontrast som en fara som de inte kan identifiera, och tröttheten ökar under resan. På bostadsgator, där föttergängare och cyklister delar vägbanan, döljer de mörka områdena gropar och stenar. Båda dessa fenomen har samma orsak: den jämnhet som designen föresåg existerar inte längre.

Hur åldring påverkar ljuseffekten

Optiskt kvalitativt PMMA (polymethyl methacrylate) har en ljusgenomsläpplighet på cirka 92% i det synliga spektrumet. Under långvarig ultraviolettexponering, termisk belastning och fukt försämras dess molekylkedjor, vilket leder till minskad ljusgenomsläpplighet. Två saker sker samtidigt: materialet absorberar mer av ljuset från LED-lamporna, och mikrosprickor samt ytfel sprider en del av det återstående ljuset. Båda dessa förluster är permanenta, och båda påverkar slutligen ljuseffekten – det ljus som når vägen.

PC (polycarbonate) er ett annat vanligt material för linsor, som väljs när slitstyrka är viktigare än klargörelse. Det åldras på annat sätt – det gyllner snabbare under UV-strålning, men behåller sin slitstyrka längre tid. Ingen av dessa materialer överlever en oventilerad, solexponerad behållare utan förändringar, vilket är anledningen till att valet av linsmaterial bör diskuteras under utformningen av lampan, inte vid köpet. Vår linsreferens och guide för lampanmaterial förklarar hur vi väger dessa faktorer.

En konsekvens som sällan tas i beaktande: När linsen har åldrat, beskriver den publicerade IES-filen inte längre lampan korrekt. Mätningarna gjordes med en ny lins. Om man använder denna IES-fil i en simulering, visar modellen ofta en högre ljuskraft än vad den åldrade lampan faktiskt levererar – ibland tillräckligt för att ha betydelse för kvaliteten av strålningsdesignen. Arbetss流程en för ljussimulering är endast så tillförlitlig som den ljuskraftsdata man använder.

Åldring och färgframställning

Farverendringsindex (CRI): Måler hur noggrant en ljuskälla återger färgerna på objekter. En åldrad lins förändrar inte bara ljusspektrumets styrka, utan formar det också: Det förändrade materialet absorberar ljus ojämligt beroende på våglängd, så ljuset som når gatan är inte samma spektrum som LED-lampan avger. Därför försämras förmågan att skilja mellan olika färger, vilket har negativa konsekvenser för allt som är färgkodat – från signaleringssystem till skyltar. En förare som uppfattar en scen under en förändrat ljusspektrum får samma fotoner, men i en annorlunda balans, vilket minskar möjligheten till feluppfattningar.

Glöd: Båda dessa problem (åldrad lins och förändrat ljusspektrum) ökar risken för glöd. En frisk lins kontrollerar strålbågens vinkel och skyddar LED-lampan från direkten syn vid höga vinklar. När linsen förvrängs går detta skydd förlorat, och strålar som tidigare blev avskurna når nu direkt ögonen hos förare och föttergänger. Åldring på linsen påverkar också denna kontrollmekanism: En slät, skymrad yta sprider ljuset diffust, och just denna spridning utgör glöd.

Glare (skenning) är den felmod som uppstår snabbast. Det behöver inte blindera någon – det räcker om synkraften minskar bara för den sekund som krävs för att man missar en föttergångare på gatuföringen. Av alla möjliga felmod hos linsor betraktar vi detta som det mest akuta, eftersom lampan fortfarande kan mäta hög ljusstyrka med en ljusmätare, även när skenning uppstår.

Vad vi kontrollerar, och när vi byter ut linsorna

Vid våra egna lamper är inspektionen enkelt att genomföra med en lyktalampa och lite dagsljus:

1. Gulning eller överskuggning på ytan av linsen. Synlig gulning är anledningen till att linsen behöver bytas ut – det handlar inte om estetiska aspekter.
2. Plattlighet av linsen. En rak linje på linsen visar eventuella förvrängningar som ögat ofta missar.
3. Sprickor och rynkor , särskilt de som strålar ut från monteringspunkterna.
4. Tillståndet på gummifogarna – komprimerade gummifogar leker ljus och deformeras också.

Bytet av linsor sker vid första tecken på dessa skador.

Byt ut linsen, inte hela lampan, om hållaren og LED-plattan fortfarande fungerar ordentligt. Det finns speciella linseset för just denna situation, og vår retrofit-linselinie omfattar de vanligaste lampanmodellerna. Om även LED-plattan har skadats, är det ärligast att byta ut hela lampan. Vi tar därför upp detta som alternativ, istället för att låtsas att en ny lins kan återställa den funktionalitet som lampan hade för tio år sedan.

Vad denna sida inte täcker:

Denna sida behandlar bara skador på linsen. Den tar inte hänsyn till minskningen av LED-lumens, som är en separat åldrandeprocess som påverkar lampan ytterligare. Dessutom anger sida inte någon standard för hur ofta lampan ska bytas ut – detta beror på UV-belastning, temperatur i hållaren och kvalitet på materialen. För information om materialval för hela lampan, se vår all-in-one-solgatellampanlinie, där vi visar vilka lins- och hållar kombinationer vi använder.