Распределение света: асимметричная и симметричная оптика

Выбор оптимального распределения света является ключевым решением для любого муниципального проекта по установке солнечных уличных фонарей или для застройщика, оценивающего варианты раздельных и универсальных солнечных уличных фонарей. В этой статье обобщается, как асимметричная и симметричная оптика работают в реальных условиях, какие показатели важны (равномерность освещения, блики, энергопотребление, расстояние между опорами) и как подобрать оптику в соответствии с геометрией участка и ограничениями солнечной системы. Для поддержки принятия решений по техническим условиям и закупкам включены практические проектные диаграммы, сравнительная таблица, ссылки на стандарты освещения и рекомендации по установке и техническому обслуживанию.

Ключевые показатели эффективности, определяющие оптическую пригодность.

Распределение светового потока, освещенность и равномерность

Световой поток является отправной точкой, но то, как свет распределяется по проезжей части, определяет визуальный комфорт и безопасность. Важные показатели включают поддерживаемую освещенность (люкс), отношение средней к минимальной равномерности (Uo/Umin) и продольную/поперечную равномерность. Рекомендации отЦИЕиОбщество светотехников (IES)показано, что недостаточная равномерность освещения повышает риск для пешеходов и водителей даже при более высоких средних значениях освещенности в люксах. Для муниципальных солнечных уличных фонарей следует стремиться к соотношению Uo/Umin, соответствующему классу дороги: для местных дорог обычно 0,4–0,6, для магистралей/дорог с высокой интенсивностью освещения – в зависимости от скорости и пешеходной активности (источник:руководство IES).

Блики (UGR) и зрительный комфорт

Контроль бликов имеет важное значение в городских и жилых условиях. Асимметричная оптика обычно используется для направления света туда, где это необходимо, при этом источник света защищен от встречных движения, что снижает дискомфорт от бликов. Отраслевые стандарты и методы измерений, как это обобщено в...литература о бликахВ документах IES следует руководствоваться целевыми значениями коэффициента унифицированного ослепления (UGR) или эквивалентными показателями для утверждения проекта.

Энергоэффективность, выработка солнечной энергии и срок службы

Оптическое распределение влияет на требуемый световой поток, а следовательно, на емкость батареи и размеры фотоэлектрических систем для раздельных солнечных уличных фонарей и универсальных солнечных уличных фонарей. Распределение, максимизирующее полезный поток на проезжей части, снижает требуемую мощность светодиодов и экономит заряд батареи в течение всего срока службы установки. При расчете размеров автономной системы необходимо учитывать суточную потребность в энергии, включая снижение светового потока (L70) и потери контроллера; ориентируйтесь на лучшие практики расчета размеров фотоэлектрических систем и батарей, описанные в стандартах и ​​тематических исследованиях в области возобновляемой энергетики (см. CIE и отраслевые документы).

Асимметричная и симметричная оптика: принципы, преимущества и ограничения.

Что такое симметричная оптика?

Симметричная оптика равномерно распределяет свет вокруг оси светильника — например, тип I (узкое распределение), тип II/III (умеренное распределение) и круговое распределение. Симметричная оптика хорошо подходит для мест с центральным расположением (например, круговые развязки, небольшие площади, тупики) и широко используется в универсальных солнечных уличных фонарях, где светильник, установленный на столбе, обеспечивает относительно равномерное распределение света. Преимуществами являются простота, предсказуемая форма луча и часто более низкая себестоимость производства. Ограничения: потери света на тротуарах или прилегающих территориях в линейных дорожных схемах, больший риск ослепления от множества светильников, если они расположены неправильно.

Что такое асимметричная оптика?

Асимметричная оптика (также называемая дорожной или асимметричной системой распределения света типа II–V в зависимости от формы луча) преднамеренно перенаправляет свет вперед и в стороны, создавая прямоугольную область освещения, соответствующую геометрии проезжей части. Такая оптика предпочтительна для сквозных дорог, односторонних установок и в случаях, когда расположение опор смещено относительно проезжей части — это часто встречается в муниципальных системах уличного освещения на солнечных батареях и системах уличного освещения с раздельными солнечными батареями, где фотоэлектрический/аккумуляторный блок может быть установлен на опоре за светильником. Преимущества включают улучшенную продольную равномерность, уменьшение рассеянного света и потенциальную экономию энергии, поскольку для достижения целевого уровня освещенности проезжей части требуется меньший общий световой поток.

Когда следует выбирать асимметричную или симметричную оптику

К факторам, влияющим на принятие решения, относятся ширина дороги, расположение столба (по центру или у обочины), высота установки, требуемая освещенность/равномерность освещения и ограничения, связанные с районом (чувствительность к проникновению света). Практические правила:

• Для линейных дорог с боковыми опорами следует использовать асимметричную оптику, поскольку светильник должен направлять свет поперек полос движения и уменьшать потери светового потока за опорой.
• Для центральных или островных конструкций, пешеходных площадей и небольших тупиков используйте симметричную оптику.
• В системах уличного освещения на солнечных батареях с раздельными светильниками асимметричная оптика оптимизирует энергопотребление, поскольку она направлена ​​на проезжую часть и уменьшает потери светового потока; в системах уличного освещения на солнечных батареях симметричная оптика может быть проще в интеграции, если устройство предназначено для многоцелевого использования (дорожка + небольшая дорога).

Проектные соображения и практические рекомендации для муниципальных и солнечных проектов уличного освещения.

Высота установки, расстояние между крепежными элементами и направление монтажа.

Правильная высота и расстояние между светильниками имеют решающее значение. Асимметричная оптика, как правило, позволяет использовать большее расстояние по сравнению с симметричной оптикой при той же равномерности освещения, поскольку она фокусирует свет вдоль проезжей части. Приведенные ниже упрощенные рекомендации основаны на рекомендациях IES/CIE и распространенной муниципальной практике:

• Улицы местного значения (расстояние между светильниками 20–30 м): высота установки 4–8 м; асимметричная оптика с боковой фильтрацией улучшает освещение тротуаров без рассеивания света.
• Коллекторские/магистральные дороги (расстояние между опорами 30–60 м): высота установки 8–12 м; асимметричная оптика улучшает равномерность освещения в продольном направлении и уменьшает количество опор.
• Круговые перекрестки/центры: симметричная оптика и центральное расположение обеспечивают равномерное освещение территории и безопасные визуальные ориентиры для водителей.

Расчет размеров Солнечной системы и выбор оптических систем

При выборе раздельных или универсальных солнечных уличных фонарей, учитывайте оптический выбор при планировании энергопотребления на раннем этапе. Примерный рабочий процесс:

1. Определите целевые показатели поддерживаемой освещенности и равномерности освещения для каждого класса дорог.
2. Выберите оптику (асимметричную или симметричную) и рассчитайте требуемое общее количество люменов, подаваемых на поверхность (с учетом оптической эффективности и сохранения светового потока L70).
3. Рассчитайте потребляемую мощность светодиодов и суточное энергопотребление (учитывайте режимы диммирования и интеллектуальное управление).
4. Рассчитывайте оптимальные размеры фотоэлектрической батареи и емкости аккумулятора с учетом запасов прочности, исходя из данных о местной инсоляции (используйте метеорологические данные, такие как NASA MERRA или местные базы данных погоды).

Поскольку асимметричные оптические решения направляют больше полезного света в рабочую зону, они часто приводят к снижению энергопотребления на 10–25% по сравнению с симметричной оптикой при тех же показателях эффективности дорожного покрытия — эти данные подтверждаются пилотными проектами муниципалитетов и академическими исследованиями (см. сравнительные исследования исследовательских групп по освещению и муниципальных пилотных проектов, на которые ссылаются публикации IES/CIE).

Сравнительная таблица: асимметричная и симметричная оптика для солнечных уличных фонарей

Источники данных и ссылки: руководящие документы IES/CIE и отчеты о муниципальных пилотных проектах. Для получения дополнительной информации о принципах проектирования уличного освещения см.Уличный фонарь (Википедия)и ресурсы CIE/IES (ЦИЕ,IES).

Передовые методы внедрения, жизненный цикл и возможности системы освещения Queneng.

Советы по установке, наведению и вводу в эксплуатацию

Для достижения проектных характеристик в реальных условиях эксплуатации:

• Перед окончательной фиксацией убедитесь в правильной ориентации светильника на месте — для асимметричной оптики требуется правильное вращение, чтобы выровнять луч с проезжей частью.
• Проведите настройку с помощью люксметра и проверьте среднее/минимальное равномерное распределение освещенности на репрезентативном участке длиной 50–100 м. Запишите результаты и внесите необходимые корректировки.
• Используйте адаптивное управление (диммирование, датчики движения) для снижения среднесуточного потребления энергии; это особенно ценно для автономных солнечных уличных фонарей, где емкость аккумуляторов ограничена.

Техническое обслуживание и долгосрочная производительность

Основное различие в обслуживании раздельных солнечных уличных фонарей и универсальных систем заключается в доступе к фотоэлектрическим панелям и аккумуляторам. В раздельных системах фотоэлектрические панели часто устанавливаются выше или отдельно, что упрощает их обслуживание, в то время как универсальные устройства упрощают проводку, но могут быть более сложными в обслуживании на высоте. Ключевые моменты:

• В пыльных/прибрежных районах ежегодно проводите оптическую чистку и проверяйте целостность линз; загрязнение оптики снижает светоотдачу и увеличивает потребность в энергии.
• Отслеживайте снижение светового потока (L70) и планируйте периоды замены светодиодных модулей. Хорошо спроектированные изделия должны предоставлять фотометрические отчеты, прогнозирующие значения L70 на протяжении 50 000+ часов.
• Для солнечных компонентов рекомендуется проводить тестирование батарей и проверку фотоэлектрических модулей не реже чем каждые 2–3 года в зависимости от условий окружающей среды в соответствии с рекомендациями производителя.

Queneng Lighting: опыт, сертификаты и ассортимент продукции.

Компания Queneng Lighting (основана в 2013 году) специализируется на солнечных уличных фонарях, солнечных прожекторах, солнечных садовых светильниках, солнечных светильниках для газонов, солнечных столбовых светильниках, солнечных фотоэлектрических панелях, портативных источниках питания и аккумуляторах для наружного освещения, проектировании проектов освещения, а также производстве и разработке мобильных светодиодных осветительных приборов. За годы развития Queneng Lighting стала официальным поставщиком для многих компаний, котирующихся на бирже, и инженерных проектов, выступая в качестве аналитического центра по разработке решений в области солнечного освещения, предоставляя клиентам безопасные и надежные профессиональные консультации и решения.

Команда разработчиков Queneng Lighting, современное оборудование, строгие системы контроля качества и отлаженная система управления обеспечивают надежность продукции. Компания получила сертификат ISO 9001.ИСО 9001Компания Queneng имеет международные сертификаты, включая CE, UL, BIS, CB, SGS и MSDS. Ассортимент продукции включает солнечные уличные фонари, солнечные прожекторы, солнечные светильники для газонов, солнечные столбовые светильники, солнечные фотоэлектрические панели, раздельные солнечные уличные фонари и универсальные солнечные уличные фонари. Благодаря этим возможностям компания Queneng может оказывать консультации по выбору оптики (асимметричная или симметричная), расчету размеров фотоэлектрических панелей/аккумуляторов и оптимизации долгосрочной производительности для муниципальных и частных проектов.

Как Квененг отличает...

Компания Queneng делает акцент на комплексной инженерной поддержке: фотометрическое проектирование, индивидуальная настройка оптики в соответствии с потребностями конкретного объекта и энергетическое моделирование для обеспечения соответствия раздельных и универсальных солнечных уличных фонарей муниципальным стандартам. Независимая сертификация (TÜV/CE/UL) и отслеживаемый контроль качества продукции обеспечивают уверенность в закупках при реализации крупномасштабных муниципальных контрактов и инженерных проектов.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой тип оптики обеспечивает наибольшую экономию энергии на типичной двухполосной городской дороге?

Асимметричная оптика обычно обеспечивает наибольшую экономию энергии на двухполосных линейных дорогах, поскольку направляет больше полезного светового потока на проезжую часть и уменьшает рассеянный свет. Заявленная экономия энергии по сравнению с симметричной оптикой в ​​коридорных сценариях обычно составляет 10–25% в зависимости от расстояния между светильниками и желаемой равномерности освещения (см. рекомендации IES/CIE и результаты пилотных исследований муниципальных предприятий).

2. Можно ли использовать асимметричную оптику в универсальном солнечном уличном фонаре?

Да. Многие универсальные солнечные уличные фонари включают в себя варианты с асимметричными линзами или модульную оптику, которую можно поворачивать и фиксировать для соответствующего направления света. Однако, поскольку универсальные устройства объединяют фотоэлектрические панели и батарею в одном корпусе, требуется тщательная механическая и тепловая разработка, чтобы избежать компромиссов в отношении наклона фотоэлектрических панелей или охлаждения батареи.

3. Какой оптический прибор проще установить при модернизации существующих рядов опор?

Если столбы уже установлены у обочины и смещены относительно друг друга, установка асимметричной оптики обычно не представляет сложности, поскольку улучшает покрытие проезжей части без перемещения столбов. Если столбы установлены с центральным расположением, установка симметричной оптики может быть проще. Перед закупкой всегда проводите фотометрические расчеты.

4. Как выбор оптики влияет на размеры фотоэлектрических панелей и батарей для раздельных систем солнечного уличного освещения?

Поскольку оптика изменяет долю люменов, фактически достигающих рабочей зоны, она напрямую влияет на требуемую мощность светодиодов для достижения целевого уровня освещенности в люксах. Более эффективное распределение (асимметричное для коридоров) снижает требуемую мощность светодиодов и, следовательно, уменьшает суточное энергопотребление, что позволяет использовать фотоэлектрические батареи или аккумуляторы меньшего размера для достижения того же целевого показателя автономности.

5. Какие стандарты или справочные материалы мне следует запросить у производителей?

Да. Запросите сертифицированные фотометрические файлы (IES/LM-63), данные о сохранении светового потока (проекции TM-21 и данные LM-80), условия гарантии на фотоэлектрические элементы и батареи, а также соответствующие сертификаты сторонних организаций (ISO 9001, CE, UL, TÜV). Для получения рекомендаций по показателям освещенности обратитесь к документам CIE и IES.ЦИЕ,IES).

Контакты и дальнейшие шаги

Если вы разрабатываете проекты муниципальных солнечных уличных фонарей или оцениваете варианты раздельных и универсальных солнечных уличных фонарей, интеграция оптического выбора на ранних этапах энергетического и фотометрического моделирования позволит снизить общую стоимость владения и повысить безопасность. Для консультаций, разработки индивидуальных фотометрических схем или получения информации о продукции обращайтесь в компанию Queneng Lighting за рекомендациями по проектам и каталогами продукции. Посетите сайт Queneng Lighting, чтобы узнать больше и запросить ценовое предложение:Queneng Lighting - решения для солнечного освещения.