¿Qué tipo de lámpara se utiliza en la iluminación de carreteras?

Iluminación vial se remonta a civilizaciones antiguas. Las técnicas de iluminación que giraban en torno al fuego se desarrollaron rápidamente después de que se inventaron la electricidad y las bombillas. La iluminación vial moderna utiliza diodos emisores de luz (LED), sodio de alta presión (HPS) o lámparas de descarga de alta intensidad (HID) para iluminar las carreteras en condiciones de poca luz. A medida que el mundo avanza hacia productos robustos y duraderos, las LED se destacan como el mejor tipo de lámpara para la iluminación de carreteras.

El mundo todavía utiliza lámparas HPS y HID debido a sus bajos costos iniciales. Por tanto, son relevantes en comparación con la última tecnología LED. Cada tipo de lámpara tiene sus ventajas y desventajas. Este blog explorará la diferencia entre los tipos de lámparas y profundizará en los detalles de las tecnologías de iluminación LED para carreteras que se deben considerar al comprar.

Tipos de lámparas utilizadas en la iluminación de carreteras

Los países se muestran reacios a cambiar rápidamente a nuevas tecnologías debido al miedo a la respuesta del público y a la retroalimentación que se resiste al cambio. Sin embargo, las empresas han resuelto las crecientes preocupaciones mediante la innovación y consideraciones de diseño impulsadas por el usuario. Actualmente, el mundo utiliza los siguientes tres tipos de lámparas para la iluminación de carreteras.:

1  Sodio de alta presión (HPS)

Los materiales principales de una lámpara HPS son gas xenón, sodio y mercurio. El público puede detectarlos en la iluminación de las carreteras con bombillas que tardan de tres a cuatro minutos en alcanzar su brillo máximo. El consumo de energía de la lámpara es de 100 lúmenes por vatio. Es competitivo con las lámparas LED, pero su naturaleza omnidireccional provoca una menor percepción del brillo de la luz. La tecnología HPS existe desde la década de 1930.

La electricidad que entra en la bombilla pasa a través del gas xenón dentro de la cámara de vidrio. Hace que el gas xenón se ionice, formando un arco que vaporiza el sodio y el mercurio para crear luz. La luz es amarilla en el rango de 1900 a 2000 grados Kelvin. Estas lámparas tienen una baja capacidad de reproducción cromática.

2  Alto -Descarga de intensidad (HID)

Las lámparas HID también pasan mucha electricidad a través de un gas para crear luz. Requieren de un lastre para funcionar. Contienen electrodos de tungsteno dentro de un arco de alúmina fundida o un tubo de cuarzo. El gas noble de un metal adecuado o una sal metálica se utiliza para permitir el inicio del arco. También se les conoce como lámparas de arco.

La tecnología de las lámparas HID se remonta a 1675, cuando Jean-Felix Picard descubrió que su barómetro de mercurio brilla cuando se agita. Sin embargo, la primera bombilla HID disponible comercialmente se fabricó en 1965. Produce 95 lúmenes/vatio, lo que es competitivo con HPS y LED pero también tiene problemas de luz omnidireccional similares.

3  Diodo emisor de luz (LED)

Los orígenes de la tecnología LED se remontan a 1962, cuando TI anunció el primer LED hemisférico comercial. En comparación con otras tecnologías, el LED proporciona una emisión de luz direccional, lo que conduce a un mejor brillo y una iluminación enfocada. Utiliza tecnología de semiconductores para producir luz. Cuando la corriente pasa a través de un diodo, los portadores de carga minoritarios y mayoritarios se recombinan, liberando energía en forma de fotones o luz.

No se utilizan balastros, que pueden dañarlos fácilmente al impactar. Los LED proporcionan un ahorro de energía del 70 % en comparación con las tecnologías tradicionales de iluminación de carreteras. Requieren poca energía para funcionar, tienen un diseño robusto y confiable y brindan un control regulatorio excepcional para proyectos urbanos innovadores. Estas características y aplicaciones a gran escala hacen de los LED la mejor opción para su uso como lámparas en la iluminación de carreteras.

Comparación de iluminación vial HPS, HID y LED

Principales tecnologías de iluminación LED para carreteras a considerar

Después de comparar los diferentes tipos de lámparas utilizadas en la iluminación de carreteras, podemos afirmar con seguridad que el LED es el camino hacia el futuro. Por lo tanto, las lámparas LED son las mejores para la iluminación de carreteras. Para comprender completamente la tecnología LED, debemos considerar detalles complejos sobre la iluminación LED para carreteras antes de comprar una.

La iluminación de las carreteras está expuesta a condiciones adversas, como fuertes vientos, radiación ultravioleta, tormentas eléctricas, alta humedad, niebla salina, vandalismo, polvo y rayos. Los fabricantes de luces LED para carreteras utilizan diversas características de diseño para contrarrestar estas condiciones. ¡Analicemos qué tecnologías hacen que las luces LED para carreteras sean resistentes y duraderas!

1. Carcasa: elección de material y diseño de ingeniería

Las carcasas combinan diferentes metales y ópticas. El aluminio forma la base, el hierro o el acero inoxidable forman la parte de conexión y el policarbonato o el vidrio constituyen la cubierta de la luz frontal. Cada material exhibe propiedades relevantes para la decisión de compra del comprador.

▪ Consideraciones sobre los materiales en la iluminación vial LED

◀ Material de la caja

La mayoría de los fabricantes de luces LED para carreteras eligen el aluminio, que proporciona una capacidad de transferencia de calor de 237 W/mf. Los LED producen calor cuando están en funcionamiento, lo que hace que el metal sea un excelente material para las carcasas. El aluminio, en particular, tiene buena resistencia a la corrosión y es más fácil de fabricar que otros materiales. Su densidad de 2,7 g/cm3 la hace más ligera que la misma base de luz LED fabricada con hierro, que tiene una densidad de 7,8 g/cm3.

El uso de aluminio proporciona diseños livianos, resistentes a la corrosión, versátiles, conductores de calor y reciclables para cajas de luces LED para carreteras. Una luz de carretera LED de alta gama tendrá un revestimiento resistente a los rayos UV y al agua para mejorar la longevidad.

◀ Mecanismo de montaje o instalación

El soporte para poste de alumbrado público puede tener entre 60 y 76 mm de diámetro. El conjunto de LED de alumbrado público debe sujetarse firmemente al poste. Los fabricantes producen mecanismos de yugo, entrada lateral, zapata, entrada superior y montaje suspendido. Pueden ser de aluminio o de hierro, según el diseño. En el caso del hierro, el soporte puede oxidarse en condiciones de alta humedad y rayos UV. El aluminio sigue siendo el material de montaje preferido para las farolas LED.

◀ Lente frontal

Las luces LED necesitan protección del medio ambiente para evitar daños, mientras que su luz también debe pasar sin absorción a través de la lente frontal. Por tanto, la lente frontal puede ser de plástico o de cristal. Una lente de policarbonato proporciona resistencia contra impactos, menos peso, mantenimiento más fácil y flexibilidad. Mientras tanto, el vidrio proporciona claridad óptica y menos probabilidad de que se ponga amarillento. El policarbonato es ideal para el alumbrado público, ya que permite una mayor seguridad y resistencia contra condiciones adversas y, al mismo tiempo, es fácil de reemplazar.

▪ Consideraciones de diseño por parte de los fabricantes de luces LED para carreteras

Los compradores deben considerar detenidamente el diseño de la caja de luces LED para carreteras antes de comprar. Un diseño inteligente puede evitar diversos escenarios de falla, como atrapamiento de agua, conexión a tierra y calefacción. El material utilizado como carcasa de luz LED para carreteras debe ser consecutivo para disipar el calor y tener orificios para permitir el drenaje del agua en caso de que entre en las cajas del circuito. La conexión a tierra también es necesaria para evitar descargas eléctricas y puede ser requerida por cualquier organismo regulador local.

2. LED: Semiconductores en una PCB o placa

La parte emisora ​​de luz dentro de una luz de carretera LED es un material semiconductor. El silicio es un material abundante que los fabricantes utilizan para producir LED (diodo emisor de luz). Hay varias formas de fabricar un LED. Aquí están sus descripciones.:

●  Mazorca de enlace de alambre

La unión de cables conecta un LED individual o un semiconductor al sustrato. La tecnología LED de unión por cable es sencilla de fabricar, ya que el circuito integrado está preparado para unirse directamente al sustrato. Se conectan varios LED pequeños al sustrato o PCB, que luego se cubren con epoxi para sellar y proteger los circuitos electrónicos.

●  COB con chip giratorio

Flip-chip es el siguiente paso en la fabricación de LED. No existe ningún paso de unión de cables, lo que da como resultado una mejor iluminación, ya que los semiconductores requieren menos espacio y pueden tener formaciones más densas. Al no haber cables, se produce un bloqueo menor, lo que conduce a un aumento adicional de la iluminación. Normalmente, los LED de calle de alta gama contarán con un COB de chip invertido.

●  Conductor a bordo (DOB)

Es un diseño menos común elegido por los fabricantes de LED, ya que aumenta la carga de calor en un área. Los LED requieren energía para encenderse. El circuito que los alimenta se llama controlador. Algunos diseños con aplicaciones compactas o de bajo consumo pueden tener diseños LED DOB. El controlador se encuentra al lado del conjunto de LED montados sobre el mismo sustrato. Es mejor tener un controlador en un compartimento separado para mejorar las capacidades de transferencia de calor y evitar daños a los componentes en entornos hostiles y con altas temperaturas.

Los fabricantes utilizan chips y controladores LED que vienen prefabricados y listos para instalar en gabinetes de alumbrado público. Estas son algunas de las principales marcas que los usuarios deberían considerar:

Fichas LED

1 Philips 3050 o 5050

2 Lámpara Cree XL

3 Dragón Dorado Osram

4 Nichia NPU

5 Semiconductor de Seúl SunLike

Controladores LED

1 Buenas intenciones

2 Philips

3 MW

4 TDK-Lambda

3. Clasificación IP: Protección de ingreso

Si un fabricante de luces LED para carreteras menciona una clasificación IP en sus especificaciones, tendrá que dedicar menos tiempo a revisar los detalles del diseño de protección contra el agua y la arena. Las clasificaciones IP proporcionan directamente capacidad de protección de ingreso. El primer número en una clasificación de protección contra el ingreso representa la protección contra el polvo y el segundo representa la protección contra el ingreso de agua. Si una luz de carretera LED tiene una clasificación IP65, no hay posibilidad de que entre polvo en la carcasa en un ambiente con mucho polvo durante dos a ocho horas. Además, el dispositivo tiene protección contra chorros de agua.

4. Clasificación IK: Protección contra impactos

IK significa Impacto-cinético. Al igual que la protección de ingreso, la protección contra impactos o la clasificación IK, también cuenta una gran historia en varios números. Si un fabricante de luces LED para carreteras menciona una clasificación IK09 en las especificaciones de su producto, el producto tiene una resistencia al impacto de 10 julios. Equivale a que un objeto de 5 kg caiga desde una altura de 20 cm.

5. Disipador térmico: conductividad con rentabilidad

Un LED de iluminación vial típico consta de aluminio como material base y actúa como disipador de calor. Sin embargo, las pastas y almohadillas térmicas desempeñan un papel fundamental a la hora de garantizar que el calor se conduzca desde el chip LED a la carcasa y al controlador y se disipe adecuadamente al medio ambiente. Las farolas de alta gama utilizan cantidades adecuadas y de alta calidad de pasta térmica y relleno debajo del sustrato o PCB para garantizar una transferencia de calor adecuada. Del mismo modo, el driver también queda unido térmicamente a la carcasa mediante adhesivos, almohadillas y pastas térmicas.

Hay un par de cosas que se deben buscar en una luz de carretera LED: el cuerpo debe estar hecho de material de alta conductividad, el diseño puede incluir una estructura exterior similar a una aleta y todos los componentes generadores de calor deben disiparse adecuadamente.

6. Regulación: Control de Ciudad Inteligente

Las ciudades se están volviendo inteligentes con un mejor control de la iluminación de las carreteras, protegiendo el medio ambiente y la salud humana. Una disminución del consumo de energía mediante un control inteligente puede implicar sensores de proximidad, temporizadores y detectores solares. Permite a las administraciones de la ciudad instalar más alumbrado público, mejorando así la seguridad. Sin embargo, no todos los LED tienen capacidad de regulación. El LED debe ser regulable con las siguientes características:

●  Atenuación 0-10V

Es una funcionalidad de atenuación que requiere un controlador LED compatible. Regula el brillo del LED o lo enciende/apaga en base a una señal de control que funciona entre 0 y 10V. Si se suministra 0V, el LED se apaga, mientras que 10V significa brillo máximo. Requiere conectar un circuito de control adicional para el control de brillo.

●  Atenuación DALI

Es una interfaz de comunicación llamada interfaz de iluminación direccionable digital (DALI). Permite control de brillo, control de temperatura de color, recuperación de configuraciones preprogramadas, control de grupo y capacidades de diagnóstico de errores. Transmite datos utilizando las líneas eléctricas existentes para controlar un conjunto de luces.

●  Modulación de ancho de pulso (PWM)

Es un método para encender y apagar el LED más rápido que el ciclo de frecuencia. El ciclo rápido disminuye el brillo y el ancho del pulso. Es una técnica más común en LED de calle pequeños.

●  Conector NAMA

Las fotocélulas se pueden conectar a la luz mediante un conector NAMA con configuraciones de 3, 5 y 7 pines. Una conexión de fotocélula con el conector NAMA de 3 pines encenderá/apagará la luz según la luz ambiental. Un conector de 7 pines proporciona flexibilidad de control de brillo según las condiciones de iluminación.

7. Categorías eléctricas: seguridad mejorada

Generalmente existen dos categorías de seguridad eléctrica. Representan aspectos del producto relacionados con la conexión a tierra, la seguridad y el aislamiento. Aquí hay una tabla para resumir las categorías eléctricas Clase I y Clase II.:

Palabras finales y consejos

Los compradores pueden considerar la iluminación LED para carreteras al analizar su diseño rico en funciones y su robustez. Si está considerando LED para la iluminación de carreteras, aquí hay algunos consejos que debe considerar:

● Elija un fabricante que ofrezca especificaciones detalladas, incluidas clasificaciones IP e IK.

● Las luces LED de carretera deben tener un chip LED de alta gama.

● El conjunto completo debe estar hecho de material de alta conductividad para promover la transferencia de calor.

● Considere capacidades de regulación como conectores 0-10V, DALI, PWM y NAMA.

● Tenga en cuenta las regulaciones locales que pueden requerir equipos eléctricos Clase I o Clase II.

● Solicite el producto en pequeñas cantidades para realizar pruebas y luego opte por el lote completo.

Esperamos que hayas encontrado esta guía para iluminación vial útil. Al encontrar una luz de carretera para su próximo proyecto, tenga siempre en cuenta todas las especificaciones y requisitos.