LED-valot: Kuinka ulkovalaisimet toimivat

LED-valot ovat suunnattuja, suuntautuvia LED-valaisimia, jotka kohdistavat valonsäteen tiettyyn tilaan, esineeseen tai pintaan. Sekä sisä- että ulkovalaistuksen peruskomponentti on valonheitin. Valonheittimiä tai valonheittimiä käytetään kuitenkin usein valaistusteollisuudessa kuvaamaan säänkestäviä ulkovalaisimia, jotka tarjoavat tehtävä-, korostus- tai aluevalaistusta useisiin eri tarkoituksiin. Valonheittimet ovat itse asiassa melko epäselvä tuoteluokka. Valonheittimet ovat ulkovalaisimia, jotka tuottavat kapeaa valokeilaa kohdevalaistukseen tai pitkän valonheittimen valaistukseen sen laajan valon leviämisen lisäksi, jota ne on suunniteltu heijastamaan. Joten ulos suunnattua valoa, joka on tarkoitettu tuottamaan säädetyn alueen hallittua valaistusta, voidaan kuvata valonheittimeksi.

Sovellukset
Monipuolisin ulkovalaistuksen tyyppi on valonheitin. Valonheittimet voivat olla sopiva valinta lähes kaikkiin ulkosovelluksiin, jotka vaativat suunnattua valaistusta tietylle vyöhykkeelle, lukuun ottamatta tie- ja katuvalaistusta, joka vaatii tiesuunnittelun mukaan räätälöityjä sädekuvioita. Valonheittimet tarjoavat ratkaisun, joka mahdollistaa fotometrisen suorituskyvyn parantamisen "kokeile ja säädä" -prosessilla niiden laajan sädekuvioiden ja valonlähteiden, optisen kohdistuskyvyn ja joustavien asennusvaihtoehtojen ansiosta. Niitä voidaan käyttää siirtämään ulkoalueiden ja tilojen päivittäisiä toimintoja yöhön tai kiinnittämään huomiota tiettyihin arkkitehtonisiin ja maisemapiirteisiin, jolloin muuten synkkä julkisivu muuttuu kauniiksi yömaisemaksi.

Alueen valaistus
Suuret geometriset alueet, kuten teiden risteykset, parkkipaikat, autokentät, lentokenttien asematasot, virkistyskeskukset, puistot, varastopihat, rahtiterminaalit ja maksulliset aukiot, voidaan kaikki valaista aluevalaisimina käytettävillä valonheittimillä. Valonheittimiä on käytetty työhevosena korkean maston valaistusjärjestelmissä, vaikka ne eivät ehkä ole optimaalisia jalankulkijoiden ja kaupunkien valaistukseen mahdollisten roiskevalojen ja häikäisyn hallintaongelmien vuoksi. Kohteisiin, kuten kerrostaloihin, hotelleihin ja sairaaloihin, joita ei ympäröi valoherkät vyöhykkeet, on yleensä asennettu korkean maston valaistusjärjestelmä. Sen varmistamiseksi, että säteen voimakkaimmat osat voidaan suunnata juuri sinne, missä sen on oltava, valonheittimet voidaan osoittaa mihin tahansa suuntaan korkeasta maston päärungosta. Pienten häiriöiden tai konfliktien vuoksi alueen kanssa korkeat mastojärjestelmät on usein asennettava kohdealueen reunaan tai jonkin matkan päähän siitä. Valonheittimien valonjakopaketteja ja valonjakokuvioita voidaan luoda vastaamaan korkean maston järjestelmän sijoitusta.

Urheilullinen valaistus
Urheiluvalaistusjärjestelmiä käytetään stadioneilla, areenoilla, pelikentillä, urheilukentillä ja muissa ulkotiloissa, joissa pelataan urheilulajeja, kuten jousiammunta, pesäpallo, polkupyöräily, golf, moottoriurheilu, hevoskilpailut, jalkapallo, jalkapallo, tennis, luistelu ja kriketti. valonheittimet tuottamaan tasaisen valaistuksen. Ainoat valaisimet, joita voidaan käyttää ulkourheiluvalaistukseen, ovat suorajakoiset valonheittimet, koska hehkulamppujen yläpuolelle ei tyypillisesti ole rakenteita eikä pintaa, joka ohjaisi pelikentältä palavaa valoa. Valaistusvoimakkuusarvot, tasaisuussuhteet, valon jakautuminen, asennuskorkeudet, suunnat ja sijoittelut tulee ottaa huolellisesti huomioon urheiluvalaistusjärjestelmää suunniteltaessa. Valonheitin toimitetaan tyypillisesti useista kulmista varjojen ja tunkeutuvan valon vähentämiseksi ja parantaa samalla pelikohteen näkyvyyttä ja pelaajan mallintamista.

maiseman valaistus
Draaman, kauneuden, syvyyden, ulottuvuuden, tekstuurin, tilan ja tarkennuspisteiden lisäämiseksi maisemakuvaan tarvitaan valonheittimiä. Näitä valoja voidaan käyttää korostamaan kovia maisemakappaleita, kuten patsaita, suihkulähteitä, monumentteja tai muita arkkitehtonisia osia, jotka on tarkoitettu osaksi maisemasuunnitelmaa. Useimmiten valonheittimiä käytetään puiden, pensaiden ja muiden kasvien valaisemiseen, joita käytetään rakenteen tai alueen maisemointiin. Näitä tekniikoita ovat pesuvalaistus, uplighting, moonlighting, spotting, siluetointi ja varjostus. Lähes rajattomat valaistusefektit ovat mahdollisia laajan valonjakovalikoiman ja elävöittävän valaistusratkaisujen ansiosta.

Rakenteiden ja julkisivujen valaistus
Rakennuksen tai rakenteen arkkitehtoniset elementit ovat keskeinen suunnittelunäkökohta, jota voidaan korostaa erottelun, merkityksen ja tunnustuksen välittämiseksi. Arkkitehtonisia valonheitinvalaisimia voidaan käyttää korostusvalaistukseen, seinien laiduntamiseen ja seinien pesuun, mikä kylpee koko seinän tasaisessa valossa ja korostaa pystypinnan tekstuurin kauneutta. Valonheittimiä voidaan käyttää korostamaan arkkitehtuurin luontaista vetovoimaa, kuten rakennuksia, siltoja ja virkistystiloja, ja ne tarjoavat uskomattoman illuusion kolmiulotteisuudesta.

Turvavalot
Turvavalaistuksen aikaansaamiseksi valonheittimet rakennetaan usein asuin-, liike-, teollisuus- ja laitosrakennusten tai laitosten kehän ympärille. Valaistus voi estää rikollista toimintaa ja antaa vaikutelman, että paikka on suhteellisen turvallinen. Leveäsäteisten valonheittimien kehävalaistus voi parantaa näkyvyyttä, estää murtovarkaat ja mahdollistaa lisäturvatyökalujen, kuten valvontakameroiden ja video-ovikellojen, oikean toiminnan.

Teollinen ulkovalaistus
Valonheittimiä käytetään usein teollisuuspuistojen ja ulkotilojen tuotantolaitosten, kuten öljynjalostamoiden, kemiantehtaiden, porauslautojen, öljyvarikkojen, jätevedenpuhdistamoiden ja avolouhosten valaistuksen tukemiseen. Teolliset valonheittimet voidaan suunnitella kestämään nämä vaativat olosuhteet ja sertifioitu käytettäviksi vaarallisissa paikoissa, jotka on luokiteltu IEC- tai NEC/CEC-standardien mukaan, koska näillä alueilla on todennäköisesti korkea kosteus, syttyvät höyryt, syövyttävä ilmakehä ja vaarallisia aineita.

kannettavat valopylväät
Siirrettävä valotorni on väliaikainen yleisvalaistusjärjestelmä, joka asennetaan peräkärryyn ja jota käytetään tilapäiseen yleisvalaistukseen työmailla, ulkotapahtumissa ja katastrofitilanteissa. Sisäänvedettävän maston päärunkoon on sijoitettu useita valonheittimiä. Sisäänvedettävä masto voidaan ottaa käyttöön nopeasti ja yksinkertaisesti käyttämällä ihmisen tai sähkövinssiä.

Valaistustekniikka
Valonheittimien ensisijaiset valonlähteet ovat aiemmin olleet korkean intensiteetin purkauslamput (HID), tarkemmin sanottuna korkeapaineiset natrium- (HPS) ja metallihalogenidilamput (MH). Näiden kaasupurkauslamppujen käyttö sisältää kuitenkin paljon kompromisseja. HPS voi saavuttaa 70-140 lm/W lähteen, mutta tämän tekniikan tuottama valo voi vaikuttaa merkittävästi siihen, miten ihmiset havaitsevat värit. Tämän seurauksena HPS-lampuille on vain muutamia sovelluksia. HPS-valonheittimiä käytetään usein aluevalaistussovelluksissa, joissa värin havaitseminen ei vaikuta merkittävästi aiottuun käyttöön. Toisin kuin HPS-valaistuksessa, jonka CRI (värintoistoindeksi) on tyypillisesti 22, MH-lamput tarjoavat kunnioitettavan värisuorituskyvyn (usein CRI 65) väriherkissä sovelluksissa, kuten urheiluvalaistuksessa. Toisaalta MH-lampuilla on huono energiatehokkuus ja lyhyt käyttöikä, mikä vähentää merkittävästi tämän tekniikan sijoitetun pääoman tuottoa (ROI) niiden luontaisen suuren palovaaran, melusaasteen ja UV-säteilyn lisäksi.

Keinovalaistuksen kehitystä ovat leimanneet jatkuvat edistysaskeleet ja monet merkittävät löydöt. Puolijohteisiin perustuva Light emitting diode (LED) -tekniikka on viimeisin edistysaskel valaistuksessa. Monet HID-valaistuksen haitat on eliminoitu LED-tekniikalla, mikä mahdollistaa valonheitinvalaisimien poikkeuksellisen tuottoprosentin. Tällä hetkellä saatavilla olevien LEDien tyypillinen lähdetehokkuus on lähes 200 lm/W. Vaikka HID-valonheittimillä on huomattavasti alhaisempi järjestelmän tehokkuus (70–85 prosenttia), LED-valojen suunnattu luonne mahdollistaa jopa 95 prosentin LEDien tuottaman valon poistamisen valaisimesta. Korkea optinen ja energian muunnostehokkuus johtavat poikkeuksellisen edullisiin käyttökustannuksiin ja nopeaan tuottoon. Tuotteen koko elinkaaren aikana vaadittava pieni huoltotarve ja oikein rakennetun järjestelmän pidempi käyttöikä pienentävät entisestään kokonaisomistuskustannuksia. Kun valaisinta ohjataan antureilla tai säätimillä, jotka voivat reagoida ympäristön ja käyttöasteen muutoksiin tai kommunikoida muiden laitteiden ja järjestelmien kanssa, LED-valonheittimien energiansäästö voi lisääntyä entisestään.

LED-valonheittimen edut ylittävät sen pitkän käyttöiän, erinomaisen energiatehokkuuden ja vähäisen huoltotarpeen. Valonheitinsovelluksissa LED-tekniikka parantaa merkittävästi valaistuksen laatua. Pohjimmiltaan eteenpäin suunnattua valonsädettä voidaan kuvata suunnatuksi Lambertin spatiaalisen intensiteetin jakaumana, jota LEDit lähettävät. Tämä mahdollistaa korkean homogeenisen valon jakautumisen tehokkaalla optisella ohjauksella käyttämällä erityistä optiikkaa, joka on tehty tietyntyyppisille yksittäisille LEDeille tai ryhmille. Valaistussuunnittelussa tasainen valaistuksen jakautuminen pinnalle tai alueelle on ratkaisevan tärkeää. Suurin osa HID-järjestelmien tuottamasta valaistuksesta putoaa suoraan valaisimen alle, jolloin syntyy kuuma piste, jolla on korkea luminanssi. Koska HID-valonheittimien tasaisuussuhde on usein huono (6:1), tämä voi aiheuttaa dramaattisesti vaihtelevia kirkkaustasoja lähellä olevissa valaistusasennuksissa, mikä edellyttää suurta asennustiheyttä huonon tasaisuuden kompensoimiseksi. On mahdollista rakentaa LED-valonheittimiä, jotka levittävät tasaisesti valoa pinnalle tai alueelle, jonka valaistuksen tasaisuussuhde on alle 3:1. Maisemien tai esineiden jatkuvan esittämisen valaistusvyöhykkeellä mahdollistaa tasaisen valaistuksen, joka myös estää visuaalisen havainnon vääristymisen ja alentaa silmän sopeutumistiheyttä eri näkötilojen välillä. On myös mahdollista maksimoida valaisimen etäisyys tasaisella valaistusvoimakkuudella, mikä alentaa merkittävästi laite- ja asennuskustannuksia.

LED-valonheittimen erinomainen spektrin suorituskyky on toinen sen houkuttelevista ominaisuuksista. Markkinoiden edullisimpien LEDien CRI-arvo on 70 - 80, mikä on huomattava nousu HID-valonlähteisiin verrattuna. Suurin osa värintoistotarpeista ulkovalaistussovelluksissa voidaan täyttää tällä väritarkkuudella. Tiukimpien värien erotteluvaatimusten täyttämiseksi LEDien spektrikoostumus voidaan suunnitella antamaan poikkeuksellisen värintoisto, kun CRI on yli 90. Scotopic/photopic (S/P) -suhde, jota käytetään arvioimaan valonlähteen hyödyllisyys (visuaalisen suorituskyvyn kannalta), kun valon intensiteetti laskee, on toinen LEDien huomionarvoinen spektriominaisuus. LED-valonheittimien S/P-suhde on jopa 2,0 tai enemmän, toisin kuin HPS-lamppujen matala S/P-suhde (0,65). Altistuessaan valolle, jonka S/P-suhde on korkea, mesoopinen näkö, joka on skotooppisen ja fotooppisen alueen välissä, toimii paremmin perifeerisellä näköalueella. Autoliikenteen ohjaamiseen tarkoitetun ulkoalueen valaistuksen keskimääräinen valotaso on usein mesoopisella alueella. Kuljettajan näkyvyyden säilyttämiseksi ja törmäysten vähentämiseksi tarvitaan hyvä mesoopinen näkö.

Käynnistys- ja uudelleenkäynnistysongelmat, joita HID-valaistuksen on käsiteltävä, eivät ole ongelma LED-valonheittimille. Jotta HID-valonheittimet tarjoavat optimaalisen kirkkautensa, hehkulangan on ensin lämmettävä. Lämmittelyvaiheeseen voidaan varata enintään 10 minuuttia. HID-järjestelmän kuuma uudelleenkäynnistys on suurempi ongelma kuin kuumakäynnistys. Hot Restrike -toimenpiteen suorittaminen, joka sisältää jäähdytys-/lämmitysjakson, voi kestää jopa kaksikymmentä minuuttia. Laajamittaiset ulkotapaamiset voivat aiheuttaa hämmennystä ja pelkoa pitkien lakkojaksojen vuoksi. HID-valaistuksen kuuma uudelleensytytysriski eliminoituu LED-valaisimien välittömällä päälle/pois-toiminnolla, mikä nostaa turvatasoa hätätilanteessa.

Yhdistettynä sopivaan ohjaimeen, joka pystyy ohjaamaan himmennystä, LEDit mahdollistavat valotehon muuttamisen haluamallesi tasolle, toisin kuin HID:n rajoitetut himmennysominaisuudet. LED-valonheittimiä voidaan säädellä erittäin dynaamisesti niiden nopean vasteajan vuoksi virransyötön muutoksiin. Tämä tarjoaa laajan valikoiman valaistuksen hallintatekniikoita energiansäästöön ja dynaamiseen valaistukseen. Erityisesti LED-valaistuksen dynaaminen luonne mahdollistaa LED-valonheittimen käytön arkkitehtonisissa ja maisemavalaistussovelluksissa rajattoman valikoiman ja dynaamisten tehosteiden yhdistelmän tuottamiseksi.