Reflektory LED: jak działają uniwersalne oświetlenie zewnętrzne

Reflektory LED to ukierunkowane, ukierunkowane oprawy LED, które skupiają wiązkę światła na określonej przestrzeni, obiekcie lub powierzchni. Podstawowym elementem oświetlenia zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego jest oświetlenie strumieniowe. Jednak „oprawy oświetleniowe” lub „reflektory” są często używane w przemyśle oświetleniowym do opisywania opraw zewnętrznych odpornych na warunki atmosferyczne, które oferują oświetlenie zadaniowe, akcentujące lub obszarowe do różnych celów. Reflektory są w rzeczywistości dość niejasną kategorią produktów. Naświetlacze to zewnętrzne oprawy oświetleniowe, które wytwarzają wąską wiązkę światła do oświetlenia punktowego lub dalekosiężnego, oprócz szerokiego rozsyłu światła, do którego są przeznaczone. Tak więc światło skierowane na zewnątrz, które ma na celu wytworzenie kontrolowanego oświetlenia o określonym zakresie, można opisać jako reflektor.

Aplikacje
Najbardziej wszechstronnym rodzajem oświetlenia zewnętrznego jest naświetlacz. Reflektory mogą być odpowiednim wyborem dla prawie wszystkich zastosowań zewnętrznych, które wymagają kierunkowego oświetlenia w określonej strefie, z wyjątkiem oświetlenia jezdni i ulic, które wymaga wiązek światła dostosowanych do projektów dróg. Reflektory oferują rozwiązanie, które umożliwia poprawę wydajności fotometrycznej poprzez proces „wypróbowania i dostosowania” dzięki szerokiej gamie wzorów wiązek i pakietów lumenów, możliwości celowania optycznego i elastycznym opcjom montażu. Można je wykorzystać do przeniesienia codziennych funkcji terenów zewnętrznych i obiektów na noc lub do zwrócenia uwagi na pewne elementy architektoniczne i krajobrazowe, zmieniając ponurą fasadę w piękną nocną scenerię.

Oświetlenie terenu
Duże powierzchnie geometryczne, takie jak skrzyżowania dróg, parkingi, parkingi samochodowe, płyty postojowe lotnisk, centra rekreacyjne, parki, place składowe, terminale towarowe, place poboru opłat mogą być oświetlane przez naświetlacze stosowane jako oprawy do oświetlenia powierzchniowego. Reflektory były wykorzystywane jako koń pociągowy w systemach oświetleniowych z wysokimi masztami, mimo że mogą nie być optymalne do oświetlenia pieszych i miejskich ze względu na potencjalne problemy z rozproszeniem światła i kontrolą olśnienia. Miejsca takie jak budynki mieszkalne, hotele i szpitale, które nie są otoczone strefami światłoczułymi, zazwyczaj mają zainstalowane systemy oświetlenia na wysokich masztach. Aby zapewnić, że najmocniejsze części wiązki mogą być skierowane dokładnie tam, gdzie powinny, reflektory można skierować w dowolnym kierunku z górnej ramy masztu. W przypadku niewielkich zakłóceń lub konfliktów z regionem systemy wysokich masztów muszą być często instalowane na skraju obszaru docelowego lub w pewnej odległości od niego. Pakiety lumenów reflektorów i wzorce rozsyłu światła mogą być tworzone tak, aby pasowały do ​​rozmieszczenia systemu wysokiego masztu.

Oświetlenie sportowe
W przypadku stadionów, aren, boisk sportowych, boisk lekkoatletycznych i innych obiektów na wolnym powietrzu, w których uprawia się sporty takie jak łucznictwo, baseball, wyścigi rowerowe, golf, wyścigi samochodowe, wyścigi konne, piłka nożna, piłka nożna, tenis, jazda na łyżwach i krykiet, stosowane są sportowe systemy oświetleniowe reflektory zapewniające spójne oświetlenie. Jedynym rodzajem opraw, które można wykorzystać do oświetlenia obiektów sportowych na świeżym powietrzu, są naświetlacze z bezpośrednim rozsyłem światła, ponieważ zazwyczaj nie ma konstrukcji, na których można by umieścić żarówki, ani powierzchni, na której można by skierować światło odbite od boiska. Podczas projektowania systemu oświetlenia sportowego należy dokładnie rozważyć wartości natężenia oświetlenia, współczynniki jednorodności, rozsyły światła, wysokości montażu, orientacje i rozmieszczenie. Oświetlenie strumieniowe jest zwykle dostarczane pod różnymi kątami, aby zredukować cienie i światło przeszkadzające, jednocześnie poprawiając widoczność celu gry i modelowanie gracza.

oświetlenie krajobrazu
Aby dodać dramatyzmu, piękna, głębi, wymiarów, tekstury, przestrzeni i punktów skupienia do obrazu krajobrazu, potrzebne są oprawy oświetleniowe. Światła te mogą być używane do podświetlania elementów krajobrazu, takich jak posągi, fontanny, pomniki lub inne elementy architektoniczne, które mają być częścią planu krajobrazu. Najczęściej reflektory są używane do oświetlania drzew, krzewów i innych roślin, które są używane do kształtowania krajobrazu struktury lub obszaru. Techniki te obejmują oświetlenie typu wash, uplighting, moonlighting, plamienia, sylwetki i cieniowanie. Niemal nieograniczone efekty świetlne są możliwe dzięki dużemu wyborowi rozsyłu światła i rewitalizującej mieszance podejść oświetleniowych.

Oświetlenie konstrukcji i elewacji
Elementy architektoniczne budynku lub struktury to kluczowy aspekt projektu, który można podkreślić, aby przekazać wyróżnienie, znaczenie i uznanie. Architektoniczne oprawy oświetleniowe iluminacyjne mogą być używane do oświetlenia akcentującego, oświetlania ścian i podświetlania ścian, dzięki czemu cała ściana jest skąpana w jednolitym świetle i podkreśla fakturalne piękno pionowej powierzchni. Reflektory można wykorzystać do podkreślenia nieodłącznego uroku architektury, takiej jak budynki, mosty i obiekty rekreacyjne, oraz do zapewnienia niesamowitej iluzji trójwymiarowości.

Lampy bezpieczeństwa
Aby zapewnić oświetlenie bezpieczeństwa, reflektory są często budowane na obrzeżach budynków mieszkalnych, handlowych, przemysłowych i instytucjonalnych lub instytucji. Oświetlenie może zniechęcać do działalności przestępczej i stwarzać wrażenie, że miejsce jest względnie bezpieczne. Oświetlenie obwodowe reflektorów szerokostrumieniowych może poprawić widoczność, odstraszyć włamywaczy i umożliwić prawidłowe działanie dodatkowych narzędzi bezpieczeństwa, takich jak kamery monitorujące i dzwonki wideo.

Oświetlenie zewnętrzne o industrialnym charakterze
Reflektory są często wykorzystywane do wspomagania oświetlenia terenowego i zadaniowego w parkach przemysłowych i zewnętrznych obiektach produkcyjnych, takich jak rafinerie ropy naftowej, zakłady chemiczne, platformy wiertnicze, magazyny ropy naftowej, oczyszczalnie ścieków i kopalnie odkrywkowe. Reflektory przemysłowe mogą być zaprojektowane tak, aby wytrzymać te wymagające warunki i certyfikowane do użytku w niebezpiecznych miejscach sklasyfikowanych zgodnie z normami IEC lub NEC/CEC, ponieważ w tych obszarach może występować wysoka wilgotność, łatwopalne opary, korozyjna atmosfera i niebezpieczne materiały.

przenośne słupki oświetleniowe
Mobilna wieża oświetleniowa to tymczasowy system oświetlenia publicznego, który jest instalowany na przyczepie i używany do tymczasowego oświetlenia publicznego w miejscach pracy, imprezach plenerowych i reagowaniu na katastrofy. Na ramie czołowej wysuwanego masztu umieszczono szereg opraw oświetleniowych. Wysuwany maszt można szybko i łatwo rozłożyć za pomocą wciągarki ludzkiej lub elektrycznej.

Inżynieria oświetlenia
W przeszłości głównymi źródłami światła w oprawach oświetleniowych były lampy wyładowcze dużej intensywności (HID), a dokładniej wysokoprężne lampy sodowe (HPS) i lampy metalohalogenkowe (MH). Jednak używanie tych żarówek wyładowczych wiąże się z wieloma kompromisami. HPS może osiągnąć skuteczność źródła między 70 a 140 lm/W, ale światło wytwarzane przez tę technologię może znacząco wpłynąć na postrzeganie kolorów przez ludzi. W rezultacie istnieje tylko kilka zastosowań lamp HPS. Naświetlacze HPS są często używane w zastosowaniach związanych z oświetleniem obszarów, w których zamierzone zastosowanie nie ma znaczącego wpływu na postrzeganie kolorów. W przeciwieństwie do oświetlenia HPS, które zazwyczaj ma współczynnik CRI (wskaźnik oddawania barw) równy 22, lampy MH zapewniają przyzwoitą wydajność kolorów (często CRI 65) w zastosowaniach wrażliwych na kolory, takich jak oświetlenie sportowe. Z drugiej strony lampy MH mają niską efektywność energetyczną i krótką żywotność, co znacznie zmniejsza zwrot z inwestycji (ROI) tej technologii, oprócz nieodłącznego wysokiego zagrożenia pożarowego, zanieczyszczenia hałasem i promieniowania UV.

Rozwój sztucznego oświetlenia charakteryzował się ciągłym postępem i szeregiem znaczących odkryć. Technologia diod elektroluminescencyjnych (LED), oparta na półprzewodnikach, jest najnowszym osiągnięciem w oświetleniu. Technologia LED eliminuje wiele wad oświetlenia HID, dzięki czemu oprawy do oświetlania strumieniowego zapewniają wyjątkowy zwrot z inwestycji. Typowa skuteczność źródła obecnie dostępnych diod LED wynosi blisko 200 lm/W. Podczas gdy naświetlacze HID mają znacznie niższą efektywność systemu (70–85 procent), ukierunkowany charakter diod LED pozwala na wyprowadzenie z oprawy do 95 procent strumienia świetlnego emitowanego przez diody LED. Wysoka sprawność optyczna i energetyczna przekładają się na wyjątkowo niskie koszty eksploatacji i szybki zwrot z inwestycji. Niewielka ilość czynności konserwacyjnych wymaganych przez cały okres eksploatacji produktu oraz wydłużona żywotność prawidłowo skonstruowanego systemu dodatkowo zmniejszają całkowity koszt posiadania. Kiedy oprawa jest kontrolowana przez czujniki lub elementy sterujące, które mogą reagować na zmiany otoczenia i obecności lub komunikować się z innymi urządzeniami i systemami, oszczędność energii reflektorów LED może jeszcze wzrosnąć.

Zalety oświetlenia strumieniowego LED znacznie wykraczają poza jego długą żywotność, doskonałą efektywność energetyczną i niskie wymagania konserwacyjne. W przypadku zastosowań w oświetleniu strumieniowym technologia LED znacznie poprawia jakość oświetlenia. Zasadniczo wiązkę światła skierowaną do przodu można opisać jako kierunkowy przestrzenny rozkład natężenia Lamberta emitowany przez diody LED. Pozwala to na uzyskanie wysokiej jednorodności rozsyłu światła poprzez wysokowydajne sterowanie optyczne za pomocą specjalnej optyki wykonanej dla poszczególnych rodzajów pojedynczych diod lub tablic. W projektowaniu oświetlenia kluczowe znaczenie ma równomierne rozłożenie oświetlenia na powierzchni lub regionie. Większość oświetlenia wytwarzanego przez systemy HID pada bezpośrednio pod oprawę, generując gorący punkt o wysokiej luminancji. Ponieważ reflektory HID często mają niski współczynnik jednorodności (6:1), może to powodować drastyczne różnice poziomów jasności w pobliskich instalacjach oświetleniowych, co wymaga dużej gęstości instalacji, aby zrekompensować słabą jednorodność. Możliwe jest zbudowanie naświetlaczy LED, które rzucają równomierny rozkład światła na powierzchnię lub obszar o współczynniku równomierności oświetlenia mniejszym niż 3:1. Stała reprezentacja scenerii lub obiektów w strefie oświetlenia jest możliwa dzięki równomiernemu oświetleniu, co również zapobiega zniekształceniu percepcji wzrokowej i zmniejsza częstotliwość adaptacji oka między różnymi stanami widzenia. Możliwa jest również maksymalizacja odstępów między oprawami przy wysokiej równomierności oświetlenia, co znacznie obniża koszty sprzętu i instalacji.

Wyjątkowa wydajność spektrum reflektorów LED to kolejna z jego atrakcyjnych cech. Współczynnik CRI najbardziej przystępnych cenowo diod LED na rynku, który stanowi znaczny wzrost w porównaniu ze źródłami światła HID, mieści się w zakresie od 70 do 8{5}}. Zdecydowana większość potrzeb w zakresie oddawania barw w zastosowaniach oświetlenia zewnętrznego może zostać zaspokojona przy takim stopniu wierności kolorów. Aby spełnić najbardziej rygorystyczne wymagania dotyczące rozróżniania kolorów, skład widmowy diod LED można zaprojektować tak, aby zapewniał wyjątkowe odwzorowanie kolorów przy współczynniku CRI przekraczającym 90. Współczynnik skotopowy/fotopowy (S/P), który jest używany do oceny źródła światła przydatność (dla wydajności wizualnej), gdy natężenie światła spada, jest kolejną godną uwagi cechą widmową diod LED. Reflektory LED oferują współczynnik S/P wynoszący nawet 2,0 lub więcej, w przeciwieństwie do niskiego współczynnika S/P (0,65) lamp HPS. Po ekspozycji na oświetlenie o wysokim stosunku S/P widzenie mezopowe, które mieści się pomiędzy zakresami skotopowymi i fotopowymi, działa lepiej w obszarze widzenia peryferyjnego. Oświetlenie zewnętrzne przeznaczone do obsługi ruchu samochodowego często charakteryzuje się średnim poziomem światła w zakresie mezopowym. Aby utrzymać widoczność kierowcy i zmniejszyć liczbę wypadków, potrzebne jest dobre widzenie mezopowe.

Problemy związane z uruchomieniem i ponownym uruchomieniem na gorąco, z którymi musi sobie poradzić oświetlenie HID, nie stanowią problemu w przypadku reflektorów LED. Aby reflektory HID zapewniały optymalną jasność, żarnik musi się najpierw rozgrzać. Na fazę rozgrzewki można przeznaczyć do 10 minut. Gorący restart systemu HID jest większym problemem niż gorący start. Zakończenie procedury ponownego zapłonu na gorąco, która obejmuje cykl chłodzenia/ogrzewania, może zająć do dwudziestu minut. Spotkania na dużą skalę na świeżym powietrzu mogą powodować zamieszanie i strach z powodu długich okresów ponownego strajku. Ryzyko ponownego zapłonu w przypadku oświetlenia HID jest eliminowane przez natychmiastowe włączanie/wyłączanie opraw LED, co podnosi stopień bezpieczeństwa w sytuacji awaryjnej.

W połączeniu z odpowiednim sterownikiem, który jest w stanie kontrolować ściemnianie, diody LED umożliwiają zmianę ich mocy świetlnej na dowolny pożądany poziom, w przeciwieństwie do ograniczonych możliwości ściemniania HID. Naświetlacze LED mogą być regulowane w bardzo dynamiczny sposób ze względu na szybki czas reakcji na zmiany zasilania. Daje to szeroki zakres technik zarządzania oświetleniem w celu oszczędzania energii i dynamicznego oświetlenia. W szczególności dynamiczny charakter oświetlenia LED umożliwia stosowanie reflektorów LED w oświetleniu architektonicznym i krajobrazowym w celu uzyskania nieograniczonej różnorodności i kombinacji efektów dynamicznych.