Een diepe duik in het LED-verlichtingssegment onthult de toenemende penetratie ervan buiten binnentoepassingen zoals huizen en gebouwen, en breidt zich uit naar buiten- en gespecialiseerde verlichtingsscenario's. Hiervan valt LED-straatverlichting op als een typische toepassing die een sterk groeimomentum vertoont.
Inherente voordelen van LED-straatverlichting
Traditionele straatverlichting maakt doorgaans gebruik van hogedruknatriumlampen (HPS) of kwikdamplampen (MH), wat volwassen technologieën zijn. In vergelijking hiermee biedt LED-verlichting echter tal van inherente voordelen:
Milieuvriendelijk
In tegenstelling tot HPS- en kwikdamplampen, die giftige stoffen zoals kwik bevatten die op gespecialiseerde wijze moeten worden afgevoerd, zijn LED-armaturen veiliger en milieuvriendelijker en vormen ze geen dergelijke gevaren.
Hoge beheersbaarheid
LED-straatverlichting werkt via AC/DC- en DC/DC-stroomconversie om de vereiste spanning en stroom te leveren. Hoewel dit de circuitcomplexiteit vergroot, biedt het superieure beheersbaarheid, waardoor snel aan/uit schakelen, dimmen en nauwkeurige kleurtemperatuuraanpassingen mogelijk zijn: sleutelfactoren voor het implementeren van geautomatiseerde slimme verlichtingssystemen. LED-straatverlichting is daarom onmisbaar in smart city-projecten.
Laag energieverbruik
Uit onderzoek blijkt dat straatverlichting doorgaans ongeveer 30% van het gemeentelijke energiebudget van een stad voor haar rekening neemt. Het lage energieverbruik van LED-verlichting kan deze aanzienlijke kosten aanzienlijk verminderen. Geschat wordt dat de wereldwijde adoptie van LED-straatverlichting de CO₂-uitstoot met miljoenen tonnen zou kunnen verminderen.
Uitstekende directionaliteit
Traditionele wegverlichtingsbronnen hebben geen richtingsgevoeligheid, wat vaak resulteert in onvoldoende verlichting in belangrijke gebieden en ongewenste lichtvervuiling in niet-doelgebieden. LED-lampen, met hun superieure richtingsgevoeligheid, ondervangen dit probleem door gedefinieerde ruimtes te verlichten zonder de omliggende gebieden te beïnvloeden.
Hoge lichtopbrengst
Vergeleken met HPS- of kwikdamplampen bieden LED's een hogere lichtopbrengst, wat betekent meer lumen per eenheid vermogen. Bovendien zenden LED's aanzienlijk minder infrarood- (IR) en ultraviolette (UV) straling uit, wat resulteert in minder afvalwarmte en verminderde thermische belasting van het armatuur.
Verlengde levensduur
LED's staan bekend om hun hoge junctietemperaturen en lange levensduur. Bij straatverlichting kunnen LED-arrays tot 50.000 uur of langer meegaan: 2 tot 4 keer langer dan HPS- of MH-lampen. Dit vermindert de noodzaak van frequente vervangingen, wat resulteert in aanzienlijke besparingen op materiaal- en onderhoudskosten.
Twee belangrijke trends in LED-straatverlichting
Gezien deze aanzienlijke voordelen is de grootschalige toepassing van LED-verlichting in stedelijke straatverlichting een duidelijke trend geworden. Deze technologische upgrade vertegenwoordigt echter meer dan een simpele ‘vervanging’ van traditionele verlichtingsapparatuur; het is een systemische transformatie met twee opmerkelijke trends:
Trend 1: Slimme verlichting
Zoals eerder vermeld maakt de sterke regelbaarheid van LED's de creatie van geautomatiseerde slimme straatverlichtingssystemen mogelijk. Deze systemen kunnen de verlichting automatisch aanpassen op basis van omgevingsgegevens (bijvoorbeeld omgevingslicht, menselijke activiteit) zonder handmatige tussenkomst, wat aanzienlijke voordelen biedt. Bovendien zouden straatverlichting, als onderdeel van stedelijke infrastructuurnetwerken, kunnen uitgroeien tot slimme IoT-randknooppunten, waarbij functies als weer- en luchtkwaliteitsmonitoring worden geïntegreerd om een prominentere rol te spelen in slimme steden.
Deze trend brengt echter ook nieuwe uitdagingen met zich mee voor het ontwerp van LED-straatverlichting, waarbij de integratie van verlichtings-, stroomvoorziening-, detectie-, controle- en communicatiefuncties binnen een beperkte fysieke ruimte vereist is. Standaardisatie wordt essentieel om deze uitdagingen het hoofd te bieden en markeert de tweede belangrijke trend.
Trend 2: Standaardisatie
Standaardisatie maakt een naadloze integratie van verschillende technische componenten met LED-straatverlichting mogelijk, waardoor de schaalbaarheid van het systeem aanzienlijk wordt verbeterd. Deze wisselwerking tussen slimme functionaliteit en standaardisatie stimuleert de voortdurende evolutie van LED-straatverlichtingstechnologie en -toepassingen.
Evolutie van LED-straatverlichtingsarchitecturen
ANSI C136.10 Niet-dimbare 3-pins fotocontrole-architectuur
De ANSI C136.10-standaard ondersteunt alleen niet-dimbare besturingsarchitecturen met 3-pins fotocontroles. Naarmate LED-technologie de overhand kreeg, werd er steeds meer vraag naar hogere efficiëntie en dimbare functionaliteiten, waardoor nieuwe normen en architecturen nodig waren, zoals ANSI C136.41.
ANSI C136.41 Dimbare fotocontrole-architectuur
Deze architectuur bouwt voort op de 3-pins aansluiting door signaaluitgangsterminals toe te voegen. Het maakt integratie van elektriciteitsnetbronnen met ANSI C136.41-fotocontrolesystemen mogelijk en verbindt stroomschakelaars met LED-drivers, ter ondersteuning van LED-besturing en -aanpassing. Deze standaard is achterwaarts compatibel met traditionele systemen en ondersteunt draadloze communicatie, waardoor een kosteneffectieve oplossing voor slimme straatverlichting wordt geboden.
ANSI C136.41 heeft echter beperkingen, zoals geen ondersteuning voor sensorinvoer. Om dit aan te pakken introduceerde de wereldwijde alliantie voor de verlichtingsindustrie Zhaga de Zhaga Book 18-standaard, waarin het DALI-2 D4i-protocol voor het ontwerp van communicatiebussen is opgenomen, waardoor bedradingsproblemen worden opgelost en de systeemintegratie wordt vereenvoudigd.
Zhaga Book 18 Dual-Node-architectuur
In tegenstelling tot ANSI C136.41 ontkoppelt de Zhaga-standaard de voedingseenheid (PSU) van de fotocontrolemodule, waardoor deze deel kan uitmaken van de LED-driver of een afzonderlijk onderdeel kan zijn. Deze architectuur maakt een systeem met twee knooppunten mogelijk, waarbij het ene knooppunt naar boven is aangesloten voor fotocontrole en communicatie, en het andere naar beneden is aangesloten voor sensoren, waardoor een compleet slim straatverlichtingssysteem ontstaat.
Zhaga/ANSI hybride dual-node-architectuur
Onlangs is er een hybride architectuur ontstaan die de sterke punten van ANSI C136.41 en Zhaga-D4i combineert. Het maakt gebruik van een 7-pins ANSI-interface voor opwaartse knooppunten en Zhaga Book 18-verbindingen voor neerwaartse sensorknooppunten, waardoor de bedrading wordt vereenvoudigd en gebruik wordt gemaakt van beide standaarden.
Conclusie
Naarmate de architectuur van LED-straatverlichting evolueert, worden ontwikkelaars geconfronteerd met een breder scala aan technische opties. Standaardisatie zorgt voor een soepele integratie van ANSI- of Zhaga-compatibele componenten, waardoor naadloze upgrades mogelijk zijn en de reis naar slimmere LED-straatverlichtingssystemen wordt vergemakkelijkt.
Posttijd: 20 december 2024