เมื่อใช้ไฟถนน LED ในสภาพฝน หมอก และหิมะ จำเป็นต้องมีการออกแบบอุณหภูมิสีต่ำเพื่อปรับปรุงการซึมผ่านของแสง ในขณะที่เทคโนโลยีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแสงสว่างและตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยบนท้องถนน
ข้อกำหนดสำหรับการส่องผ่านของแสงในสภาพแวดล้อมที่มีฝนตก หมอก และหิมะ
ข้อดีของการให้แสงแบบเดิมๆ ในการเจาะทะลุ: หลอดโซเดียม: หลอดโซเดียมความดันต่ำ- (อุณหภูมิสีประมาณ 2000K) และหลอดโซเดียมความดันสูง- (2200–2500K) จะให้แสงสีเหลืองสีเดียวที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า (589.0 นาโนเมตรและ 589.6 นาโนเมตร) ซึ่งช่วยให้สามารถทะลุผ่านฝน หมอก และหิมะได้ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบไฟส่องสว่างบนถนนจึงเป็นตัวเลือกกระแสหลักมายาวนาน ตัวอย่างเช่น ถนนสายหลักในเซินเจิ้นที่ครั้งหนึ่งเคยใช้โคมไฟโซเดียมความดันสูง-กันอย่างแพร่หลาย หลังจากที่ชาวบ้านบ่นว่าหลอดไฟเมทัลฮาไลด์แสงสีขาว- (6000–6500K) ทำงานได้ไม่ดีในหมอก หลายๆ หลอดก็เปลี่ยนกลับไปใช้หลอดโซเดียม
ไฟตัดหมอกรถยนต์: แสงสีเหลือง (ดังที่เห็นในการแปลงไฟซีนอนบางรุ่น) เหมาะกว่าสำหรับไฟตัดหมอก เนื่องจากมีการเจาะทะลุที่รุนแรง หลอดไฟซีนอนอุณหภูมิสูง-สี- (มากกว่า 6,000K) มีแนวโน้มที่จะสร้างหมอกควันสีขาวในหมอก ซึ่งทำให้ทัศนวิสัยลดลง
ความท้าทายในการเจาะทะลุของไฟถนน LED: ไฟ LED สีขาว-ทั่วไปมีสัดส่วนแสงความยาวคลื่นสั้น-สูง (เช่น แสงสีน้ำเงิน 460 นาโนเมตร) ในสเปกตรัม ท่ามกลางสายฝน หมอก หรือหิมะ แสงนี้จะกระจัดกระจายได้ง่าย ทำให้เกิดแสงสะท้อนและลดประสิทธิภาพของแสง ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมของ LED 6000K มุ่งเน้นพลังงานในช่วงสีน้ำเงิน ในขณะที่ LED 3000K ถูกครอบงำด้วยแสงสีเหลือง-สีแดงระหว่าง 570–630 นาโนเมตร ดังนั้นจึงให้การเจาะที่ดีกว่า
ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการทะลุผ่านของแสง
ความสามารถด้านความยาวคลื่นและการเลี้ยวเบน: ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจะมีความสามารถในการเลี้ยวเบนที่มากกว่าและการเจาะทะลุที่ดีกว่า แสงสีเหลือง (570–590 นาโนเมตร) อยู่ใกล้กับจุดสูงสุดของเส้นโค้งความไวของดวงตามนุษย์ (555 นาโนเมตร) และมีการสูญเสียการกระเจิงค่อนข้างน้อย ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับแสงกลางแจ้ง แม้ว่าแสงสีแดงจะมีความยาวคลื่นนานกว่า แต่ประสิทธิภาพการส่องสว่างยังต่ำเกินไปสำหรับไฟส่องสว่างบนถนนในทางปฏิบัติ
อุณหภูมิสีและความสบายตาในการมองเห็น: อุณหภูมิสีที่สูง (แสงสีขาวนวล) สามารถสร้างภาพที่ไม่ชัดเจนให้กับผู้ขับขี่ และเพิ่มความตึงเครียดทางจิตใจ มาตรฐานแห่งชาติของจีน "มาตรฐานสำหรับการออกแบบแสงสว่างสำหรับถนนในเมือง" (CJJ45-2015) ระบุว่าอุณหภูมิสีของไฟถนน LED ไม่ควรเกิน 5000K และควรเลือกใช้อุณหภูมิสีปานกลาง-ถึงต่ำ (เช่น 3000K)
กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับไฟถนน LED ท่ามกลางสายฝน หมอก และหิมะ
การออกแบบอุณหภูมิสีต่ำ: ด้วยการปรับอัตราส่วนของฟอสเฟอร์สีแดง เขียว และเหลือง ทำให้สามารถผลิตแพ็คเกจ LED ที่อุณหภูมิสีต่ำได้ ตัวอย่างเช่น ใน LED 3000K พลังงานแสงสีน้ำเงิน-เกือบจะหมดไป และสัดส่วนของแสงสีเหลือง-สีแดงก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก
แนวโน้มอุตสาหกรรม: อุณหภูมิสีของไฟถนน LED ค่อยๆ ลดลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ก่อนปี 2016 การใช้งานจริงแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนจากอุณหภูมิสีสูงไปเป็นอุณหภูมิสีกลาง-เป็น-ต่ำเพื่อให้เหมาะกับบริเวณที่มีหมอกหนามากขึ้น
เทคโนโลยีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูง
ชิปและฟอสเฟอร์: ชิป LED ประสิทธิภาพสูง-รวมกับฟอสเฟอร์ประสิทธิภาพสูง-การแปลง-จะเพิ่มกำลังส่องสว่างต่อวัตต์
เลนส์สายตารอง: เลนส์ที่มีการส่งผ่านแสงสูง-ช่วยลดการสูญเสียแสงและเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายแสง
วัสดุที่ให้ความร้อน: พื้นผิวอะลูมิเนียมที่มีการนำความร้อนสูง-} - ช่วยลดความต้านทานความร้อนและยืดอายุฟิกซ์เจอร์
ผลลัพธ์: ก่อนปี 2016 ประสิทธิภาพการส่องสว่างโดยรวมของไฟถนน LED ดีขึ้นทุกปี ทำให้เกิดความสมดุลในทางปฏิบัติระหว่างอุณหภูมิสีต่ำและประสิทธิภาพสูง
กรณีการใช้งานจริงและการสนับสนุนมาตรฐาน
ข้อกำหนดมาตรฐานท้องถิ่น: กรมพัฒนาที่อยู่อาศัยและเมือง-เขตปกครองตนเองกวางสีจ้วงกำหนดอย่างชัดเจนว่าต้องใช้โคมไฟที่มีอุณหภูมิ-สี-ต่ำ (เช่น 3000K) ในพื้นที่ภูเขาและมีหมอกหนา ทางด่วนและถนนสายหลักควรให้ความสำคัญกับไฟถนน LED ที่มีอุณหภูมิสีปานกลาง-ถึง- และหลีกเลี่ยงแหล่งแสงสีขาวโทนเย็น- (มากกว่า 6000K)
สนับสนุนข้อมูลการวิจัย
- การทดสอบสภาพแวดล้อมที่มีหมอก: การผสมแสงสีแดง-สีเหลืองและสีแดง-แสดงให้เห็นความสว่างสูงสุดในหมอก ในขณะที่แสงสีน้ำเงินมีทัศนวิสัยที่แย่ที่สุด
- การเปรียบเทียบฝนและหิมะ: แสงสีเหลืองทำให้เกิดการกระเจิงกลับน้อยกว่าแสงสีขาว ส่งผลให้แสงสะท้อนลดลงและประสิทธิภาพแสงโดยรวมดีขึ้น
บทสรุป
ด้วยการออกแบบอุณหภูมิสีต่ำ (โดยทั่วไปคือ 3,000–5,000K) และเทคโนโลยีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูง (ชิป ฟอสเฟอร์ และเลนส์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม) ไฟถนน LED สามารถปรับปรุงการทะลุผ่านฝน หมอก และหิมะได้อย่างมาก ในขณะที่ยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดด้านการประหยัดพลังงาน อายุการใช้งานยาวนาน และการแสดงสีที่ดี ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องข้อดีของไฟถนน LEDในระบบไฟกลางแจ้งจะเด่นชัดยิ่งขึ้น ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบไฟส่องสว่างบนถนนในบริเวณที่มีหมอกหนา
