LED Yol Aydınlatmasında İstenilen Aydınlık Dağılımının Ücretsiz Aydınlatma Tasarımı

Günümüzde, amaç olarak dikdörtgen şeklindeki spotun üniform bir aydınlatması için yolda tek bir LED ışık kaynağı elde etmek için bir dizi çalışma bulunmaktadır; bunlar, LED ikincil optik tasarım,

Bu optik tasarım, tüm yol aydınlatma üniformalarının birleştirilmesiyle elde edilebilir, ancak pratik uygulamalarda, ancak birçok problem olacaktır. Gösterildiği gibi, birleştirme yerinin iki sokak aydınlatma alanı, durumun ışığını almak için sadece yol görünecektir; eğer kişi yerleşmişse, yolda bulunan sürücü varlığını gözlemleyemeyebilir, trafik kazalarına kolayca yol açabilir. Yukarıdaki problemler örtüşen dikişle çözülebilmesine rağmen, yol yüzeyinin parlaklık tekdüzeliği zayıftır ve sürüş şartlarını karşılayamaz. Bu nedenle, aydınlatma dağılımının uzunlamasına yönde sokak lambası yol aydınlatma düzensiz olmalı, her iki ucunda orta güçlü, zayıf dağıtım genel sunumu olmalıdır ve boyuna dağılımı elde etmek için uygun üst üste dikiş yoluyla aydınlatma üniforması.

Bu, karayolunun dışında 5 m genişliğinde şerit alanındaki ortalama seviye aydınlığının, bitişik 5 m yolundaki ortalama yatay aydınlatmanın oranı olarak tanımlanmaktadır. Örneğin, genellikle SR> 0.5 olması gerekir. Yolda cadde aydınlatması, aydınlatma alanının genişliğinden daha çevre koşullarını karşılamak için dikdörtgen alanın tek biçimli aydınlatmasını oluşturmak için ışık verimliliğini düşürerek geniş olacaksa. Çevresel oran ve etkinlik faktörü göz önüne alındığında, yol genişliği yönündeki aydınlatma dağılımı da değiştirilmelidir ve karayolunun her iki tarafındaki aydınlatma azalmaktadır.

Yukarıdaki hususlara dayanarak, yol uzunluğunda ve aydınlatma dağılımının genişliğinde tek bir sokak lambasında yol aydınlatması özel bir dağılım olmalıdır. Bu dağıtımı gerçekleştirmek için, bu yazı, keyfi aydınlatma dağılımını gerçekleştirmek için yeni bir tür LED ücretsiz optik yüzey tasarım yöntemi sunmaktadır. Ayırma değişkeni minimum enerji bloğu yineleme yöntemi ile birleştirilir. Bu yöntem aracılığıyla LED ışık kaynağı ve yol enerji şebekesi bölümü, iki arasında bir haritalama oluşturdu. Bu haritalama için mercek yüzeyi kenar ışını teorisine, Snell yasasına ve hata kontrol yöntemine göre yapılandırılmıştır. Tasarım süreci, sokak lambalarının yerini ve açısını ve son olarak da yol yüzeyinde tek bir sokak lambası elde etmek ve dikey aydınlatmayı LED optik sistemin özel bir dağılımı olarak dikkate alır.

1 Objektif tasarım metodu LED ışık kaynağının merkez S'sinin ortogonal koordinat sisteminin orijininde olduğunu varsayarsak, gelen ışık, dışarı çıkan ışın M olarak kırılma indisinin serbest yüzeyi ve dışın kırılma indeksi objektifin alanı / dir. Düzlem noktaya (:, 3,) karşılık gelir ve noktayı aydınlatır.

Snell kanununa göre, serbest yüzeydeki P noktasında, ışın 3, giden ışık 0 ve normal vektör N, burada 7'yi ve birim vektörlerini karşılar. Enerji yazışmalarını ve kenar ışını teorisini birleştirerek, serbest yüzey ve normal vektör 10 üzerindeki P (, y, z) noktasının koordinatlarını elde edebilirsiniz. Serbest formlu yüzey merceğinin tasarım süreci iki basamağa bölünmüştür , yani enerji haritalama ilişkisi ve mercek yüzeyinin yapısı. Enerji eşleme ilişkisi kurulduğunda, ışık kaynağından yayılan enerjinin, aydınlatılan alıcı yüzeyin ışık enerjisine eşit olduğu varsayılarak, enerji tasarrufu integral denklemi ışık çıkışına karşılık gelen ışık kaynağının ışık yoğunluğu olarak ifade edilebilir Işık yönü açısı (EG), alıcı yüzey üzerindeki P noktasının aydınlatmasını belirtir ve D, alıcı yüzeyin M üzerindeki aydınlatılmış alanı belirtir. Bu makalede önerilen enerji haritalama ilişkisinin kurulması yöntemi, ayırma değişkeni ve minimum enerji bloğu yinelemesi. Geleneksel ayırma değişkeni yöntemi, tekdüze aydınlatma LED sokak lambası lens tasarımı kullanılabilir, daha iyi sonuçlar alabilirsiniz. Ancak, yol aydınlatması için yol çapraz ve dikey düzgün sokak lambası lens tasarımı değil, ayırma değişken yöntemi sonuçlarının basit kullanımı, bir lens tasarımı yazılım sınırlamaları olan bir ilişki vardır ideal değildir. Bu makale, minimum enerji bloğu yineleme yöntemini birleştirerek bu sorunu etkili bir şekilde çözebilir.

LED ışık kaynağı, ayırma değişkeni yöntemine bölünür. (A) 'da gösterildiği gibi, ışık kaynağının enerjisi 0 yönünde birkaç enerji çubuğuna bölünür ve her enerji çubuğunun ışık akısı aşağıdaki denklem (3) ile elde edilebilir: Alıcı yüzeyin uzunluğu minimum enerji bloğu iterasyon bölümü tarafından izlenir. Alıcı yüzey, uzunlamasına doğrultuda yeterince küçük bir aralık mm olan çok sayıda uzatılmış şeritlere bölünmüştür. Alınan yüzey üzerindeki aydınlatma dağılımı bilindiğinden, her uzatılmış şerit tarafından alınan ışık akısı bilinir ve ışık akısı sırayla üst üste gelir. Işık akımı, ışık kaynağına karşılık gelen enerji çubuğunun ışık akısına ulaştığında, süperpozisyon Başlangıç ve bitiş şeritleri, ışık kaynağına karşılık gelen enerji çubuğunun sınırıdır. Çoklu yinelemelerden sonra alıcı yüzey, ışık kaynağının enerji çubuklarına karşılık gelen uzunlamasına yönde birden fazla enerji çubuğuna bölünebilir. (B), enerji çubuklarını alan yüzeyin uzunluğuna bölünmüş halde gösterir ve her enerji çubuğunun genişliği yol yüzeyinin aydınlatma dağılımı ile ilgilidir.

Bu lens, gösterildiği gibi yol yüzey aydınlatmasında tek bir sokak lambası elde etmek için simülasyon için yol aydınlatma sistemine yerleştirilir.

Simülasyon sonuçları verilen yol aydınlatma dağılımı ile karşılaştırılır ve yol uzunluğu yönündeki aydınlatma dağılımı farklı yol uzunlukları ve yol genişliği yönü için 0 olarak gösterilir. Karayolu üzerindeki toplam aydınlatma düzgünlüğü 0.93 ve çevre oranı 0.55, ki bu da tasarım gereksinimlerini karşılıyor.

3 Sonuç yol aydınlatma ve parlaklık tekdüzelik yol aydınlatma elde etmek ve aynı zamanda çevre şartlarını karşılamak için, yol uzunluğu ve aydınlatma genişliği tek sokak lambaları belirli bir dağılım göstermelidir. Bu yazıda önerilen serbest optik yüzey tasarımı yöntemi, yol yüzeyinin keyfi aydınlatma dağılımını etkin bir şekilde gerçekleştirebilmektedir. Enerji korunumu yasasına dayanarak, değişkenlerin ayrılması ve minimum enerji bloğu yinelemeli yöntemi, ışık kaynağı ve alıcı yüzeyi birbirine bağlamak için kullanılır ve enerji haritalama ikisi arasında oluşturulur. Bu haritalama için objektif yüzeyi Snell yasasına, kenar ışını teorisine ve hata kontrol yöntemine göre yapılandırılmıştır. Buna ek olarak, bu kağıt, sokak lambalarının tasarımı ve üretimi için en elverişli olduğunda, sokak lambalarının, LED'nin ve yol çizgisinin orta çizgisinin kutuplara dik olarak optimum yerleşim açısını analiz etmektedir. Bu yazıda, sokak lambası objektifi verilen yol uzunluğunun kosinüs dağılımı ile dizayn edilmiş ve genişlik yönünün yörünüsü örnek alınmıştır. Aynı zamanda, sokak lambasının konumu ve açısı sentetik olarak analiz edilir ve asimetrik kesikli serbest yüzey lens elde edilir. Simülasyon sonuçları, aydınlatmanın kaldırım doğrultusunda kosinüs dağılımına yakın olduğunu ve hata% 6'nın altında olduğunu göstermektedir. Kaldırım genişliği yönündeki aydınlatma, trapez dağılımına yakın ve hata oranı% 10'dan az. Kaldırımın toplam aydınlatma düzgünlüğü, yol aydınlatmasının gereksinimlerini karşılamak için 0,93, çevre oranı 0,55'tir. Bu yöntem, özellikle yol aydınlatması sokak lambası objektif tasarımı için, LED optik sistem tasarımının rasgele aydınlatma dağılımını başarıyla gerçekleştirebilir.