Сколько светодиодов нужно у уличного фонаря на солнечной энергии?

Что на самом деле говорит количество

Светодиод — это полупроводниковое устройство, которое преобразует электрическую энергию в свет с направленным выходом и низким нагревом на каждый излучатель. Выход светильника — это произведение: количество × люмен на излучатель при его рабочем токе. В этом соотношении ничего не делает большее количество лучше. Светильник на 96 излучателей, работающий каждый из них на низком токе, может выглядеть впечатляюще на бумаге, тогда как светильник на 24 излучателя с лучшими излучателями будет превосходить его на дороге.

Самая частая цитата, которую мы оспариваем, — это покупатель, сравнивающий два светильника по количеству светодиодов. Это сравнение измеряет ничего, кроме того, как каждый завод собрал свой модуль.

Цепочка спецификаций, которая на самом деле определяет количество

В нашей спецификации количество вытекает из цепочки, которая начинается на дороге:

1. Целевая освещенность и однородность на проезжей части, из расчета освещения.
2. Необходимая лumen на целевую область , которая задает лumen светильника после оптических потерь (объектив, декор, загрязнение).
3. Выбор излучателя — эффективность и калибровка при расчетном токе включения.
4. Количество , последнее звено, выбранное для достижения целевого потока в рамках теплового бюджета.

Шаги 1 и 2 — это инженерия; шаг 4 — это арифметика. Поставщик, который начинает с количества, продает последнее звено этой цепочки.

Где количество действительно имеет значение

Три реальных ограничения сдерживают руки дизайнера:

• Термическая плотность. Эмиттеры, сгруппированные на небольшой плате, работают на более высоких температурах на соединении, и температура соединения снижает как выходную мощность, так и срок службы. Управление рассеиванием тепла — вот почему качественное исполнение распределяет эмиттеры, а не сгущает их.
• Компромисс по току питания. Работа каждого эмиттера ниже его номинального тока улучшает эффективность и срок службы, но требует большего количества эмиттеров для той же плотности потока — больше затрат, больше паяных соединений, больше мест, где может случиться отказ.
• Арифметика избыточности. При большом количестве эмиттеров один отказавший диод незаметен. Вот подлинное обоснование для большего количества. Но обратите внимание, что это скрывает: отказ драйвера одновременно отключает все 96 эмиттеров, и именно драйвер — компонент, который чаще всего отказывает.

Чего спрашивать вместо подсчета светодиодов

Четыре вопроса, которые отличают реальное исполнение от маркетинговой подборки:

1. Какие лumen выделяются при рабочей температуре — а не значения из лаборатории при 25 °C?
2. Какой драйверный ток протекает через каждый эмиссор , и какова проектная продолжительность службы при этом токе?
3. Как отводится тепло с платы на корпус , и какая температура соединения при номинальной выходной мощности?
4. Если один эмиссор выходит из строя, каков вид дорожного покрытия — и как заменяется драйвер?

Конфигурация, используемая в качестве эталона

Вот общие характеристики для жилых дорог, парковок и небольших общественных зон — класс оборудования, где давление по цене реальное, а избыточное указание характеристик — обычная ошибка:

Эта модель не самая яркая на рынке, и это не случайность. Она создана для работы круглые сутки при среднем количестве солнечного света. ПIR-сенсор повышает выход до 100% при появлении человека и снижает его до минимума, когда в зоне пусто, именно этим объясняется большая часть энергосбережения в течение ночи.

Расчет энергобюджета, по строкам

Входные данные. В солнечный день панель вырабатывает примерно 40 Вт × 4,5 пиковых часов солнечного света × 0,85 эффективности системы ≈ 153 Вт·ч в сутки. Число 0,85 включает потери при преобразовании, прокладке проводов и работе контроллера; это значение используется для планирования, и пасмурный день может halve его (снизить до половины).

Хранение. 3,2 В × 36 А·ч = 115 Вт·ч доступной энергии до срабатывания низковольтного отключения. Обратите внимание на запас: ежедневный доход (153 Вт·ч) превышает запас хранение (115 Вт·ч), что нормально — излишек позволяет системе функционировать во время коротких периодов плохой погоды.

Расходы. Четыре уровня яркости потребляют примерно:

Запустите вычисления в первую очередь: при максимальной яркости 115 Вт·ч аккумулятор разряжается за 2,5–3 часа. Ночной цикл работы при 100% мощности на этом оборудовании физически невозможен. Любая спецификация, обещающая иное, либо скрывает диммирование, либо ссылается на значительно больший аккумулятор.

Расписание диммирования, позволяющее 113 Вт·ч прослужить ночь

Наше стандартное расписание для 8-часового ночи на эталонном устройстве:

• 1–2 часа после заката: 50% яркость. Пик пешеходной активности приходится сразу после темноты. Две часа при 20 Вт ≈ 40 Вт·ч — достаточно света для удобства, умеренно для экономии бюджета.
• 3–6 часа: 30%. Трафик падает; важна видимость фона. Четыре часа при 12 Вт ≈ 48 Вт·ч.
• 7–8 часа: режим движения, 30% в режиме ожидания с 100% при срабатывании. Если движение активировано суммарно примерно час, то на сцене тратится примерно 25 Вт·ч.

Всего: примерно 113 Вт·ч против батареи на 115 Вт·ч. Оставшиеся 2 Вт·ч — это намеренно — график настроен так, чтобы оставаться чуть ниже максимальной емкости, чтобы один плохой солнечный день не привел к темноте. На нашем опыте график важнее излучателей: две единицы с одинаковыми панелями и батареями могут отличаться по времени работы на часы в зависимости от того, как контроллер тратит энергию.

Почему добавление LED не добавляет света

Если удвоить количество излучателей при той же силе тока, вы получите те же люмены от большего количества деталей, больше тепла и более высокий процент отказов. Если удвоить мощность питания, вы получите больше света и разрядку батареи до полуночи. Число, которое отслеживает стоимость и производительность вместе, — это эффективность, люмены на ватт: при 100 lm/W 40 Вт покупают 4 000 люмен; при 70 lm/W то же освещение стоит 57 Вт, и весь бюджет выше обрушивается. При оформлении заявок мы сначала указываем люмены и lm/W, а затем подгоняем энергообъем под это. Количество LED — это деталь сборки.

Что это руководство не охватывает