LED-linsens deformation och åldring: Effekter på gatulysning

Hur deformation påverkar ljusmönstret

En lins är en bearbetad optisk yta. Dess prismor och brytningsytor är utformade för att leda varje ljusstråle till det önskade målområdet. Beräkningarna antar dock att ytan förblir exakt där den skurits. När linsen deformeras förändras dessa egenskaper, vilket leder till att ljusfördelningen avviker från designen. Ljus som normalt skulle nå 30 meter från lampan koncentreras istället på 15 meter – den yttre delen av vägen hamnar därmed i skugga.

Tre vanliga problem som observeras hos returnerade lampar:

– Lokala utbuktningar eller förvrängningar orsakade av värmen, vanligtvis på den LED-plattan. Dessa förvrängningar fokuserar ljuset i en riktning och skapar en mörk zon på den motsatta sidan. – Förvrängda ytor på linsen , vilket förskjuter hela ljusmönstret och leder till att ljuset faller bort från den önskade målregionen (t.ex. på trottoaren eller in i fönstren). – Deformationer orsakade av monteringen : En för starkt vriden gummimembran eller en förvrängd linshölje kan få linsen att ta en form som inte förutsagits av termiska modeller.

Mängden avseende på dessa förvrängningar varierar beroende på hur stora de är, och deras placering spelar en viktig roll: En förvrängd zon i mitten av linsen förskjuter den maximala ljusintensiteten, medan samma förvrängning nära kanterna mestadels förändrar den gränslinje där ljuset släpps ut.

Vad ett “brottet” i ljusmönstret orsakar på verkliga gator…

När detta inträffar på verkliga gator kan det leda till problem med synen, osäkerhet vid körning eller mera. Ljusmönstret som ska ge tydlig information om vägmarkeringar eller objekt blir ofullständigt eller felaktigt, vilket kan vara farligt.

På stadsstråk, där trafiken är intensiv och designen antar en jämn fördelning av ljus, märks ljusförändringar i form av kontraster mellan olika körfält: ett körfält är ljusstarkt, medan det intill är mörkare. Förare uppfattar denna kontrast som en fara som de inte kan identifiera, vilket leder till att tröttheten ökar under resan. På bostadsgator, där fotgängare och cyklister delar markytan, döljer de mörka områdena hål och stenar i vägen. Båda dessa situationer beror på samma orsak: den jämnhet som designen föresåg existerar inte längre.

Hur åldring påverkar ljuseffekten

Optiskt avsett PMMA (polymethyl methacrylate) har en ljusgenomsläpplighet på cirka 92% i det synliga spektrumet. Under långvarig exponering för ultraviolett ljus, termiska förändringar 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 kvarvarande ljuset. Båda dessa förluster är permanenta, och båda påverkar slutligen mängden ljus som når vägen.

PC (polycarbonat) är ett annat vanligt material för linsor, som väljs när motståndskraft mot slag är viktigare än klargående. Det åldras på annat sätt – det gyllnar snabbare under UV-strålning men behåller sin slagstyrka längre. Inget av dessa material överlever en oventilerad, solexponerad lampa oförändrat, vilket är anledningen till att valet av linsmaterial bör diskuteras under utformningen av lampan, inte vid köpet. Våra linsreferenser och guide för lamppmaterial förklarar hur vi väger dessa faktorer.

En konsekvens som sällan tas upp: När linsen har åldrat beskriver den publicerade IES-filen inte längre hur lampan fungerar. Mätningarna gjordes med en ny lins. Om man använder denna IES-fil i en simulering, kan modellen överdriva prestandan hos den åldrade lampan – ibland till en grad som är betydande, särskilt när det gäller ljusnivåer för vägbestrålning. Arbetsschemat för ljussimuleringar är endast så tillförlitligt som den fotometriska informationen som används i simuleringen.

Åldring och färgreställning

Färgreställningsindex (CRI) mäter hur noggrant en ljuskälla återger färgerna på objekt. En föråldrad lins förändrar inte bara ljusets spektrum – den försämrada materialet absorberar ljus ojämligt beroende på våglängd, så ljuset som når gatan är inte samma spektrum som LED-lampan avger. Därmed försämras förmågan att skilja olika färger, vilket har negativa konsekvenser för allt som är färgkodat, från signaler till skyltar. En förare som uppfattar en scen under ett förändrat ljusspektrum får samma fotoner, men i en annorlunda balans – vilket minskar möjligheterna till feluppfattningar.

Glöd: Båda dessa problem (föråldrad lins och förändrat ljusspektrum) ökar risken för glöd. En frisk lins kontrollerar ljusstrålarnas vinkel och skyddar LED-lampan från direkta synvinklar. Föråldring påverkar denna funktion negativt: en ojämna, skumma yta sprider ljuset diffust, och just denna spridning utgör glöd.

Glänsning är den felmod som uppstår snabbast. Det behöver inte göra någon blind – det räcker om synkraften minskar bara för en sekund, vilket kan leda till att man missar en förestående vid en fotgängstgata. Av alla möjliga felmod hos linsor betraktar vi detta som det mest akuta. Ljuset kan fortfarande mätas som starkt med en ljusmätare, även när linsen glänsar.

Vad vi kontrollerar, och när vi byter ut linsen

Vid våra egna lampaanordningar är inspektionen enkelt att genomföra med en lampa och lite dagsljus:

1. Glänsning eller gulsning på ytan av linsen. Synlig gulsning är anledningen till att linsen behöver bytas ut – inte bara för estetiska skäl.
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 gummimätaren – en komprimerad gummimätare kan leda till läckor och deformeringar.

Byt linsan, inte hela armaturet, om husningen och LED-kortet fortfarande är i bra skick. Det finns speciella linsbytningssatser just för detta fall, och vår retrofit-linslinje omfattar de vanligaste husningstyperna. Om även LED-kortet har skadats, är det ärligast att byta hela armaturet – vi tar därför upp just detta som lösning, istället för att låtsas att en ny lins kan återställa funktionen hos en tio år gammal armatur.

Vad denna sida inte täcker:

Denna sida behandlar endast förändringar som påverkar linsen direkt. Den tar inte hänsyn till minskningen av LED-lumens, vilket är en separat åldrandeprocess som påverkar prestandan tillsammans med linsen. Dessutom anger denna sida inget specifikt ersättningsintervall för armaturet, eftersom detta beror på UV-belastning, husningstemperatur och materialkvalitet. För information om materialval vid solgatalampor, se vår all-in-one-solgatalampslinje, där vi visar vilka lins- och husningskombinationer som finns tillgängliga.