نور خیابان خورشیدی وات در مقابل روشنایی: یک راهنمای عملی

بسیاری از خریداران تصور می کنند که درجه وات بالاتر به طور خودکار به معنای نور روشن تر است. در واقع، وات معیاری از توان الکتریکی است، در حالی که روشنایی درک شده جاده به لومن، توزیع نوری، شرایط نصب و (برای سیستم های خورشیدی) بستگی دارد که آیا پنل-باتری-کنترل کننده می تواند خروجی را در طول شب حفظ کند. این مقاله رابطه بینچراغ خیابان خورشیدیوات و روشنایی، روشن می کند که وات چه معنایی دارد و چه معنایی ندارد، چه چیزی واقعاً عملکرد روشنایی را تعیین می کند، و چگونه می توان قدرت عملیاتی واقعی یک چراغ خیابانی خورشیدی را با استفاده از روش های مهندسی عملی تخمین زد.

 

1. وات نور خیابان خورشیدی در مقابل روشنایی: وات به چه معناست؟

1.1 تعریف وات

وات (W) یک واحد توان است: یک ژول انرژی در هر ثانیه مصرف می شود. در یک چراغ خیابانی خورشیدی، وات باید توان الکتریکی مصرفی ماژول LED در حین کار را توصیف کند.چالش این است که وات به طور متناقض در بازار استفاده می شود. بسته به فروشنده، ممکن است به مصرف برق واقعی LED، ادعای وات معادل (مقایسه بازاریابی با لامپ های هالوژن/ رشته ای) اشاره داشته باشد، یا حتی ممکن است با وات پنل خورشیدی اشتباه گرفته شود، که در کل پارامتر متفاوتی است.

 

 

1.2 چرا تولیدکنندگان چراغ های خیابان خورشیدی را با وات برچسب گذاری می کنند؟

وات کوتاه نویسی آشناست. برای دهه‌ها، مصرف‌کنندگان وات‌های بیشتری=روشن‌تر یاد گرفتند و آن مدل ذهنی همچنان بر تصمیم‌گیری خرید تأثیر می‌گذارد. برای تولیدکنندگان، ارتباط وات نسبت به لومن، توزیع نوری، یکنواختی و تلفات سیستم آسان تر است.

 

ذینفعان مختلف این موضوع را متفاوت می بینند. طراحان نور معمولا وات را به تنهایی ناکافی و بالقوه گمراه کننده می دانند. پیمانکاران ممکن است انتخاب های با وات بالاتر را برای کاهش خطر شکایات زیر نور ترجیح دهند. با این حال، خریداران و ساکنان شهرداری اغلب کنترل تابش خیره کننده، کاهش تجاوز نور و عملکرد پایدار در تمام شب را در اولویت قرار می دهند که ممکن است صرفاً با انتخاب بزرگ ترین عدد وات هماهنگ نباشد.

 

2. نور خیابان خورشیدی وات در مقابل روشنایی: چه چیزی روشنایی را تعیین می کند

2.1 لومن: شاخص واقعی روشنایی

لومن (lm) کل نور مرئی ساطع شده را اندازه گیری می کند. هنگام مقایسه "میزان نور خارج می شود"، لومن ها نقطه شروع صحیح هستند نه وات.با این حال، خروجی لومن داستان کامل نیست. عملکرد روشنایی جاده با روشنایی روی زمین (لوکس) و یکنواختی ارزیابی می شود. دو دستگاه با مقادیر لومن مشابه می توانند نتایج بسیار متفاوتی را بسته به توزیع تیر، ارتفاع نصب و فاصله ایجاد کنند.

 

 

بازده LED 2.2 (LM/W)

بازده LED معمولاً به صورت لومن بر وات (lm/W) بیان می شود. در حالی که بسته‌های LED مدرن می‌توانند بسیار کارآمد باشند، خروجی سیستم در دنیای واقعی با گرما، تلفات راننده و تلفات نوری کاهش می‌یابد.به همین دلیل است که وات به طور قابل اعتماد روشنایی را پیش بینی نمی کند. یک دستگاه به خوبی طراحی شده با LED های کارآمد و مدیریت حرارتی قوی می تواند خروجی عالی در 60 وات واقعی ارائه دهد. محصولی با طراحی ضعیف که از تراشه‌های درجه پایین‌تر استفاده می‌کند یا بسیار داغ است، ممکن است عملکرد ضعیفی داشته باشد، حتی اگر برچسب آن ادعا کند که وات بسیار بالاتری دارد.

 

2.3 طراحی نوری LED

اپتیک تعیین می کند که آیا نور در جایی که لازم است ارسال شود یا خیر. روشنایی خیابان از توزیع‌های نامتقارن و بهینه‌سازی شده برای جاده‌ها سود می‌برد که نور را به جای پراکنده کردن آن در آسمان یا املاک اطراف، روی سطح جاده قرار می‌دهد. اپتیک ضعیف می تواند یک نقطه داغ روشن در زیر قطب ایجاد کند در حالی که فواصل تاریک بین قطب ها باقی می ماند - و افزایش تابش خیره کننده می تواند راحتی بصری و ایمنی درک شده را کاهش دهد.

 

2.4 ظرفیت پنل خورشیدی و باتری

A چراغ خیابان خورشیدییک سیستم انرژی است پنل انرژی تولید می کند، باتری آن را ذخیره می کند و LED آن را در ساعات زیادی مصرف می کند. اگر ظرفیت پنل و باتری با زمان کارکرد و آب و هوای محلی مطابقت نداشته باشد، ممکن است دستگاه دیرتر در شب کم نور شود یا زود خاموش شود.یک چارچوب مفید تعادل انرژی است: زمان اجرا به وات-ساعت ذخیره شده در مقابل مصرف وات-ساعت شبانه بستگی دارد. منابع خورشیدی به طور مشخص بر اساس جغرافیا و فصل متفاوت است. بسیاری از مناطق بسته به آب و هوا و زمان سال، تقریباً 3 تا 6 ساعت اوج آفتاب در روز را تجربه می کنند. این تغییر می تواند تفاوت بین روشنایی پایدار در تمام شب و کاهش تدریجی نور باشد.

 

 

3. وات نور خیابان خورشیدی در مقابل روشنایی: نحوه محاسبه توان واقعی

یک فرض مهم: قدرت واقعی پویا است

قبل از بحث در مورد روش های محاسبه، یک نکته کلیدی باید روشن شود: قدرت عملیاتی واقعی یک چراغ خیابانی خورشیدی ثابت نیست. اکثر چراغ های خیابانی خورشیدی از برنامه های خروجی چند مرحله ای و منطق محافظت از باتری استفاده می کنند، بنابراین برق در طول شب تغییر می کند.بنابراین، هر مقدار توان واقعی که محاسبه می کنید، معمولاً نشان دهنده توان متوسط ​​در طول دوره خروجی بالا (یا میانگین توان کامل معادل) است. این هنوز هم برای ارزیابی اینکه آیا یک محصول به طور واقعی مشخص شده است بسیار مفید است.

 

قدرت عمدتاً به دو دلیل متفاوت است.اول اینکه، بسیاری از چراغ‌های خیابانی خورشیدی از حالت‌های خروجی متعدد برای متعادل کردن روشنایی و زمان اجرا استفاده می‌کنند، مانند خروجی بیشتر در عصر، خروجی کمتر در ساعات آخر شب و افزایش روشنایی قبل از صبح. این اغلب برابر است با 4 تا 5 ساعت کارکرد کامل در شب.دوم، کنترل کننده قدرت را بر اساس وضعیت باتری تنظیم می کند. هنگامی که سطح باتری کاهش می یابد، سیستم به طور خودکار خروجی را کاهش می دهد تا زمان اجرا را افزایش دهد و مصرف برق واقعی را در طول شب متغیر می کند.

 

روش 1: اندازه گیری گیره متر DC

اگر بصری ترین و دقیق ترین مقدار توان واقعی را می خواهید، اندازه گیری در محل با استفاده از گیره متر DC ساده ترین و توصیه شده ترین روش است.

 

بسیاری از مردم به طور غریزی از مولتی متر برای اندازه گیری جریان استفاده می کنند، اما این نیاز به قطع مدار و اتصال سری دارد که ناخوشایند و مستعد خطا است. گیره سنج DC می تواند جریان را با بستن در اطراف هادی بدون قطع سیم اندازه گیری کند و آن را ایمن تر و سریع تر کند. متر باید از اندازه گیری جریان DC پشتیبانی کند و محدوده آن باید با پارامترهای فیکسچر مطابقت داشته باشد.

 

یک روش عملی به شرح زیر است: باتری لیتیومی را به طور کامل شارژ کنید. اتصال شارژ پنل خورشیدی را قطع کنید تا سیستم در حالت فقط دشارژ باشد و شارژ روی خوانش تأثیری نخواهد داشت. اندازه گیری خروجی کنترلر به LED (ولتاژ کار و جریان کار)؛ سپس توان را با استفاده از P=V × I محاسبه کنید. در صورت نیاز، هر ساعت قرائت کنید تا برنامه برنامه ریزی شده کاهش نور را بدست آورید.

 

 

روش 2: محاسبه برگشتی از ظرفیت باتری لیتیومی

اگر اندازه‌گیری در محل امکان‌پذیر نیست و فقط مشخصات باتری را دارید، می‌توانید قدرت واقعی LED را با کار کردن به عقب از ظرفیت باتری تخمین بزنید.

 

این روش یک منطق طراحی مهندسی مشترک را فرض می‌کند: بسیاری از چراغ‌های خیابانی خورشیدی درجه پروژه برای حدود دو روز خودمختاری در طول هوای ابری/بارانی مداوم طراحی شده‌اند، در حالی که برای محافظت از عمر باتری، عمق تخلیه را تا حدود ۵۰ درصد محدود می‌کنند. پیکربندی‌های بازار متفاوت است: برخی از مدل‌های مصرف‌کننده کم‌هزینه ممکن است حدود 1.5 روز خودمختاری طراحی شوند (اغلب به بهای ماندگاری باتری)، در حالی که پروژه‌های پریمیوم ممکن است 3 روز یا بیشتر را هدف قرار دهند. شما می توانید مفروضات را بر اساس کلاس محصول تنظیم کنید.

 

برای محاسبه بازده کولمبی و تلفات سیستم، یک فرمول تخمین عملی این است:

توان واقعی LED (W) ≈ ظرفیت باتری (Ah) × ولتاژ باتری (V) ÷ 2.22 ÷ ساعت معادل توان کامل (ساعت)

 

در اینجا، 2.22 یک عامل تجربی است که برای تخمین روزانه استفاده می‌شود که تلفات شارژ/دشارژ و سیم‌کشی رایج را یکپارچه می‌کند. ممکن است با توجه به طراحی سیستم کمی متفاوت باشد، اما به طور کلی برای ارزیابی عملی کافی است.

 

مثال: محصولی که با عنوان "105W" تبلیغ می شود، یک باتری 6.4 ولتی 10000 میلی آمپر ساعتی را لیست می کند که برابر با 6.4 ولت 10 آمپر ساعت است.

 

اگر استقلال 2 روزه و 4.5 ساعت معادل تمام توان را فرض کنید، توان واقعی تخمین زده شده است:

10 × 6.4 ÷ 2.22 ÷ 4.5 ≈ 6.4W

 

اگر راه‌اندازی کم‌هزینه‌تر با خودمختاری 1.5 روزه و 4 ساعت معادل تمام توان را فرض کنید، برآورد به صورت زیر در می‌آید:

10 × 6.4 ÷ 1.5 ÷ 4 ≈ 10.7W

 

اگر مشخصات همچنین شار نوری کل را در حدود 1080 lm نشان دهد، کارایی ضمنی تقریباً 100 lm/W است که با بسیاری از طرح‌های چند ال‌ای‌دی کوچک سازگار است و از این نتیجه می‌گیرد که با وجود برچسب بازاریابی «105W»، توان الکتریکی واقعی نزدیک‌تر به حدود 10 وات است. این یک الگوی معمولی از تورم وات در برخی کانال های خرده فروشی است.

 

روش 3: محاسبه برگشتی از رتبه پنل خورشیدی

روش سوم قدرت واقعی LED را از وات پانل با فرض اینکه سیستم به گونه ای طراحی شده است که تولید روزانه تقریباً مصرف روزانه را برای دوچرخه سواری پایدار متعادل می کند، تخمین می زند.

 

یک مدل انرژی ساده شده عبارت است از:

انرژی روزانه پانل (Wh) ≈ توان پانل (W) × ساعات اوج خورشید (ساعت) ÷ 2.22

انرژی LED روزانه (Wh) ≈ توان LED واقعی (W) × ساعت معادل توان کامل (ساعت)

 

هنگامی که تولید و مصرف متعادل هستند، می توانید تخمین بزنید:

توان واقعی LED (W) ≈ توان پانل (W) × ساعات اوج خورشید (h) ÷ ساعت معادل توان کامل (h) ÷ 2.22

 

ساعات اوج خورشید به مکان بستگی دارد. در بسیاری از مناطق چین، 3.5-4.5 ساعت اغلب به عنوان مرجع تقریبی برای تخمین استفاده می شود. همان ضریب 2.22 در اینجا برای منعکس کردن تلفات معمول شارژ و سیم کشی استفاده می شود. برای تخمین روزمره، این رویکرد به طور کلی کافی است.

 

 

4. نمونه پیکربندی توصیه شده

یک جاده مسکونی/کلکسیونی معمولی با تیرهایی در حدود 7 تا 8 متر، فاصله متوسط ​​و تقریباً 12 ساعت کارکرد را در نظر بگیرید.

 

یک رویکرد عملی این است که ابتدا هدف روشنایی (سطح روشنایی و یکنواختی) را مشخص کنید، سپس یک دستگاه با خروجی لومن تأیید شده و اپتیک مناسب جاده را انتخاب کنید. پس از آن، پانل و باتری باید به گونه ای اندازه شوند که نمایه خروجی انتخاب شده را در شرایط واقعی حفظ کنند - نه تنها در آزمایش ایده آل در روزهای آفتابی. بسیاری از استقرارها با ترکیب ظرفیت کافی باتری با منحنی کاهش نور برنامه ریزی شده، مانند خروجی بالاتر در هنگام ترافیک اوایل عصر و کاهش خروجی در ساعات کم فعالیت برای اطمینان از کارکرد تا سحر، به قابلیت اطمینان ثابت در یک شب دست می یابند.

 

در تدارکات، آنچه بیش از همه مهم است برچسب وات نیست، بلکه این است که آیا تامین کننده می تواند داده های عملکرد معتبری را ارائه دهد: لومن تحویل داده شده، مصرف انرژی اندازه گیری شده، ظرفیت انرژی باتری، رتبه بندی پانل و فایل های فتومتریک ایده آل (IES) برای پیش بینی روشنایی زمین.

 

نتیجه گیری

نور خیابان خورشیدی وات در مقابل روشنایی مقایسه ساده اعداد بالاتر در مقابل اعداد کمتر نیست. در چراغ های خیابانی خورشیدی، روشنایی دنیای واقعی به خروجی لومن، راندمان LED، توزیع نوری و سیستم انرژی که عملکرد را در طول شب حفظ می کند، بستگی دارد. برچسب "وات بالا" می تواند مصرف برق واقعی کم، LED های کم کارآمد، باتری های کم حجم یا سیستم هایی را که فقط برای مدت کوتاهی حداکثر روشنایی را حفظ می کنند، پنهان کند.

 

اگر بخواهیدچراغ های خیابانی خورشیدیکه مطابق انتظار عمل می کنند، لومن های تأیید شده، استراتژی زمان اجرا معتبر و اپتیک مناسب جاده را اولویت بندی می کنند و تأیید می کنند که اندازه پنل و باتری با شرایط خورشیدی محلی و الزامات ساعت کار مطابقت دارند.

 

نورپردازی یاهوا: راه حل های سفارشی نور خیابان خورشیدی

انتخاب نور خورشیدی مناسب خیابانی به چیزی بیش از انتخاب وات نیاز دارد. Yahua Lighting با بیش از 20 سال تجربه در تولید روشنایی های خورشیدی و LED، راه حل های سفارشی را بر اساس نیازهای پروژه، از جمله شرایط جاده، ارتفاع نصب، ساعات روشنایی و منابع خورشیدی محلی ارائه می دهد.