Analyysi LED -valaistuksen huoltokerroimesta
Tiivistelmä: valaistussuunnittelussa tärkeä tehtävä on määrittää valaistuksen ylläpitokerroin, jossa on otettava huomioon asennus-, käyttö- ja ylläpitokustannukset sekä muut tekijät. Viime vuosina LED -tekniikan kypsymisen myötä LED -valaistustuotteita on käytetty laajalti tievalaistuksessa. LED -valon ja perinteisen valonlähteen välisen eron vuoksi LED -valaistustuotteiden käyttökohteiden määrittämisessä on kuitenkin joitain eroja. Tässä artikkelissa käsitellään kuinka määritetään ylläpitokerroin LED -valaistuksen käytössä.
Esipuhe
CJJ45-2006: ssa määritetyt valaistuksen vakioarvot ovat työpinnan tai vertailutason keskimääräiset kirkkausarvot. Se on suunnittelussa ja laskennassa käytetty keskimääräinen luminanssiarvo (valaistusvoimakkuus) sen jälkeen, kun on otettu huomioon valonlähteen suunnitellun vaihtoajan virtauksen vaimennus ja lampun tehokkuuden heikkeneminen pilaantumisen vuoksi (eli ylläpitokerroin). Siksi valaistussuunnittelussa tärkeä työ on valaistuksen ylläpitokerroimen määrittäminen, jossa on otettava kattavasti huomioon asennus-, käyttö- ja ylläpitokustannukset sekä muut tekijät.
Viime vuosina LED -tekniikan kypsymisen myötä LED -valaistustuotteita on käytetty laajalti tievalaistuksessa.
LED -valon ja perinteisen valonlähteen välisen eron vuoksi LED -valaistustuotteiden käyttökohteiden määrittämisessä on kuitenkin joitain eroja. Tässä artikkelissa käsitellään kuinka määritetään ylläpitokerroin LED -valaistuksen käytössä.
Huoltokerroimen määrittely ja laskentamenetelmä
Rakennusten valaistuksen (JGJ / T 119-2008), IESNA-valaistuskäsikirjan (9. painos) ja ulkovalaistusjärjestelmän kunnossapidon cie154: 2003 terminologian standardin mukaan huoltokerroin viittaa valaisimen keskimääräiseen valaistukseen tai keskimääräiseen kirkkauteen. määritetty pinta tietyn käyttöajan jälkeen ja keskimääräinen valaistus tai kirkkaus, joka on saatu määritetyllä pinnalla, kun laite asennetaan vasta samoissa olosuhteissa kuin. Huoltokerroimen arvoon vaikuttavia tekijöitä ovat valonlähteen valovirran ylläpitoaste, valonlähteen jäännösnopeus sekä lamppujen ja lyhtyjen saastuminen, laskentamenetelmä on seuraava:
MF = LLMF x LSF x LMF
Missä:
MF – huoltokerroin
LLMF – valovirran huoltojärjestelmän nopeus valonlähteen käyttöiän lopussa, joka määritetään valmistajan tuotetietojen mukaan
LMF – lampun pilaantumisen huoltokerroin, sen arvo liittyy lampun pyyhintäjaksoon, joka voidaan määrittää taulukon 1 mukaisesti,
LSF – valonlähteen käyttöiän lopussa oleva vikaantumisaste, joka liittyy valonlähteen tehoon, kytkentätaajuuteen ja virtalähteen lisävarusteisiin, mutta valonlähteen vaurion vaikutus ylläpitokertoimeen voidaan poistaa vaihtamalla vaurioitunut valonlähde ajoissa.
Taulukko 1 Lamppujen ja lyhtyjen pilaantumisen ylläpitokerroin
| Lampun suojaustaso | Pilaantumisen luokitus | Huoltoaika (vuotta) | ||||
| 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | ||
| IP5X | Korkea saastuminen | 0.89 | 0.87 | 0.84 | 0.8 | 0.76 |
| Keskitasoinen saastuminen | 0.9 | 0.88 | 0.86 | 0.84 | 0.82 | |
| Alhainen saastuminen | 0.92 | 0.91 | 0.9 | 0.89 | 0.88 | |
| IP6X | Korkea saastuminen | 0.91 | 0.9 | 0.88 | 0.85 | 0.83 |
| Keskitasoinen saastuminen | 0.92 | 0.91 | 0.89 | 0.88 | 0.87 | |
| Alhainen saastuminen | 0.93 | 0.92 | 0.91 | 0.9 | 0.9 | |
Kaavasta (1) voidaan nähdä, että kun LED -valaistustuotteita käytetään tievalaistuksessa, tärkein LED -valaistustuotteiden ylläpitokertoimeen vaikuttava tekijä on valonlähteiden valovirta. Siksi LED -tuotteiden huoltokerrointa tievalaistussovelluksissa koskevan tutkimuksen tutkimuskohteena on pääasiassa LED -valonlähteen ja perinteisen valonlähteen valovirran ylläpito -ominaisuuksien ero.
Valovirran mitan vertailu
valonlähteiden ominaisuudet
Valolähteen valovirran heikentymisestä johtuva ylläpitokerroin määritetään valonlähteen todellisen käyttöiän lopussa. Siksi LED -valon ja perinteisen valonlähteen välisen eron tutkimiseksi on tarpeen tutkia LED -valonlähteen käyttöiän määritelmää ja eroa LED -valonlähteen ja perinteisen valonlähteen, kuten korkeapaineinen natriumlamppu, välillä.
★ a. valonlähteen käyttöiän määritelmä
Valonlähteen käyttöikä on tärkeä indeksi valonlähteen suorituskyvyn arvioimiseksi. Valonlähteen käyttöikä voidaan jakaa täyteen käyttöikään, keskimääräiseen nimelliskäyttöikään ja teholliseen käyttöikään. Tehokas käyttöikä riippuu valonlähteen valotehosta.
Kun valonlähteen lähettämä valo laskee 80%: iin (tai 70%: iin) alkuperäisestä arvostaan, sen syttymisaika määritellään sen tosiasialliseksi tai taloudelliseksi käyttöajaksi. Sytytyksestä valolähteen vikaantumiseen kuluvaa aikaa kutsutaan valonlähteen koko käyttöiäksi ja valoaikaa, kun puolet valonlähteistä ei toimi, kutsutaan valolähteen keskimääräiseksi nimelliskäyttöajaksi.
Esimerkiksi kansallisen standardin “korkeapaine-natriumlamppu” GB / T 13259-2005 ja metallihalogenidilamput (natriumtallium-indium-sarja) suorituskykyvaatimusten (GBT 24333-2009) mukaan korkeapaine-natriumlampun ja metallihalogenidin käyttöikä lamppu on kumulatiivinen aika, jolloin valonlähteen valovirran ylläpitoaste täyttää tämän standardin vaatimukset ja voi edelleen palaa 50 prosenttiin valonlähteen viasta.
Koska LED -valonlähde normaalikäytössä vähemmän äkillisiä vikoja, mutta ajan käytön kasvaessa, valovirta laskee edelleen, joten nykyinen kansainvälinen käyttö tehokasta elämää (70%) arvioida. Esimerkiksi “tievalaistuksen LED-lamppujen suorituskykyvaatimukset” (GB / T 24907-2010), LED-tien / tunnelin valaistustuotteiden kumulatiivinen syttymispiste, on säilytettävä GB / T 24824-2009 -standardin testausmenetelmissä LED -moduuleille yleisvalaistukseen. Sytytysprosessin aikana valovirran ylläpitoaste täyttää tämän teknisen eritelmän vaatimukset ja valovirran ylläpitoaste laskee 70%: iin.
★ b. Valonlähteen valovirran vaimennuslaki
Perinteinen valonlähde
Sytytysprosessin aikana perinteisen korkean lujuuden kaasupurkauslampun valoteho pienenee vähitellen. Valonlähteen valovirran vaimennukseen vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien valonlähteen teho, elektrodien hajoaminen, kaariputken mustuminen, joka aiheutuu sputteroinnista, kaariputken kemiallisen tasapainon muutos ja liitäntälaitteen suorituskyvyn muutos. Lampun usein sytyttäminen ja sammuttaminen nopeuttaa myös valonlähteen valovirran vaimennusta.
LED -valonlähde
Vuonna 2011 Yhdysvallat julkaisi standardin tms21 (LED -valonlähteiden pitkän aikavälin luumenin ylläpito), jota sovelletaan LED -pakkauksiin, LED -matriisiin ja LED -moduuliin, jossa on ulkoinen käyttölaite. Standardi määrittää menetelmän LED -valonlähteen valovirran ylläpitoasteen laskemiseksi käyttämällä LM80 -testitietoja ja eksponentiaalista vaimennusta valovirran vaimennusmallina. Tällä hetkellä tätä menetelmää on käytetty laajalti menetelmänä LED -valovirran vaimennuksen arvioimiseksi.
Siksi kun ylläpitokerroin lasketaan LED -tuotteiden tehollisen käyttöiän (70%) mukaan, valonlähteen valovirran ylläpitoaste on 0,7; jos valonlähteen huoltoarvon odotetaan lisääntyvän, lampun käyttöikää on lyhennettävä; kun LED -tuotteen tehollinen käyttöikä lyhenee 0,7 -kertaiseksi (70%), valonlähteen valovirran ylläpitoaste on 0,78.
Huoltokertoimien vertailu LEDien välillä
ja perinteinen valonlähde
Edellä määritettyjen arvojen mukaan voidaan laskea LED -valonlähteen ja perinteisen valonlähteen ylläpitokerroin valaistuksen suunnittelussa taulukon 2 mukaisesti:
Taulukko 2: Vertailutaulukko LED -valonlähteen ja perinteisen valonlähteen ylläpitokertoimien välillä valaistussuunnittelussa
Taulukosta 2 voidaan nähdä, että perinteisen valaistuksen ohjaustilan tapauksessa LED -valonlähteen valovirran ylläpitoaste on pienempi kuin perinteisen valonlähteen, joten valaistuksen suunnittelussa käytetty valaistuksen ylläpitokerroin on suhteellisen alhainen, ja arvo on vain noin 0,6. Tällä hetkellä brittiläisen tievalaistusstandardin bs5489-1-2013 huoltokerroin on 0,58 LED-tievalaistustuotteille. Kun valitaan LED -valonlähde, sen energiankulutus ei ole korkeampi kuin perinteisen valonlähteen, LED -valonlähteen valotehokkuus ei saa olla alle 130% korkeapaineisen natriumlamppujärjestelmän valosta ja 116% metallihalogenidilamppujärjestelmästä.
Uutena valonlähteenä LEDillä on omat ominaisuutensa, erityisesti sen epäkypsien tuotteiden vuoksi, myös valaistussovelluksissa on useita ongelmia. Jotta LED -tievalaistuksen tieteellistä kehitystä voitaisiin ohjata paremmin, hyödynnä täysipainoisesti sen omia etuja sen pohjalta, että se luo ihmisille turvallisen ja mukavan matkaympäristön, vähentää tehokkaasti valaistuksen energiankulutusta ja vähentää kaupunkivalaistuksen ylläpitokustannuksia , on suositeltavaa suorittaa seuraavat työt:
1) lisätutkimuksia LED -tievalaistuksen taloudellisesta ja teknisestä analyysimenetelmästä;
2) tutkia lampun pilaantumisen vähentämisen arviointimenetelmää
3) Tutkitaan eri lämpötilaan perustuvaa LED -valonlähteen vaimennuksen arviointimenetelmää
4) Jotta voitaisiin hyödyntää täysimääräisesti LEDin helppoja himmennysominaisuuksia, käytetään älykästä ohjausta, jatkuvan valaistuksen ohjausta ja muita menetelmiä alhaisen ylläpitokerroimen aiheuttaman toiminnan energiankulutuksen vähentämiseksi
5) Kehittää edelleen LED -tekniikkaa LED -tuotteiden tehokkuuden ja vakauden parantamiseksi.
