ما هي المشاكل الشائعة مع أضواء الشوارع LED؟

المشكلة الأولى: فشل برنامج تشغيل LED - السبب الأكثر شيوعًا لفقدان الضوء المبكر

يتم تحديد برنامج تشغيل LED - وحدة إمداد الطاقة التي تحول طاقة التيار المتردد الرئيسية إلى تيار مستمر متحكم فيه تتطلبه وحدات LED - على أنه نقطة الفشل الأساسية في أنظمة إضاءة الشوارع LED. تقدر الدراسات التي أجريت على مصابيح الشوارع LED المعادة ميدانيًا ذلك يمثل فشل السائق ما بين 50 إلى 70% من جميع أعطال مصابيح الشوارع LED في أول 5 سنوات من الخدمة، تجاوز فشل شريحة LED بكثير باعتباره وضع الفشل السائد. (المصدر: وزارة الطاقة الأمريكية، صحيفة حقائق تكنولوجيا الإضاءة في الحالة الصلبة - إضاءة الشوارع بتقنية LED، DOE/EE-1038، 2014)

يفشل برنامج التشغيل قبل شرائح LED لسبب هيكلي: فالمكثفات الإلكتروليتية الموجودة داخل دائرة التشغيل - والتي تعمل على تحويل التيار المتردد المصحح إلى تيار مستمر ثابت - لها عمر افتراضي قدره 5000 إلى 15000 ساعة عند 85 درجة مئوية درجة حرارة التشغيل. وعلى النقيض من ذلك، يتم تصنيف شرائح LED لمدة تتراوح بين 50000 إلى 100000 ساعة في ظل نفس الظروف. نظرًا لأن المكثف وشريحة LED يواجهان نفس البيئة الحرارية، فإن المكثف يفشل أولاً في الغالبية العظمى من الحالات.

لماذا يختلف فشل برنامج التشغيل كثيرًا بين المنتجات

يتضاعف عمر المكثف تقريبًا كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية في درجة حرارة التشغيل. يمكن للسائق الذي يستخدم مكثفات تبلغ درجة حرارتها 105 درجة مئوية (مقابل معيار 85 درجة الأرخص) الذي يعمل في مسكن جيد التبريد تحقيق ذلك 40.000 إلى 60.000 ساعة من عمر المكثف - سد الفجوة بين خدمة برنامج التشغيل وشريحة LED يعيش بشكل ملحوظ. قد يفشل السائق الذي يستخدم مكثفات تبلغ درجة حرارتها 85 درجة في مسكن سيئ التبريد ويعمل بدرجة حرارة 95 درجة مئوية في أقل من 15000 ساعة - ما يقرب من 5 سنوات في يوم تشغيل مكون من 8 ساعات. (المصدر: شركة Nichicon، الوصف العام للمكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم، الملاحظات الفنية، 2022)

وهذا هو السبب في أن درجة حرارة التشغيل لمقصورة السائق - وليس فقط مواصفات السائق المعلنة - هي العامل الأكثر أهمية في طول عمر مصابيح الشوارع LED. المنتجات التي تحدد مكثفات 105 درجة، والتي تفصل المحرك حراريًا عن المشتت الحراري LED، وتصمم حجرة السائق بتبريد الحمل الحراري الطبيعي الفعال تتفوق باستمرار على المنتجات التي توفر التكلفة على درجة المكثف والتصميم الحراري للغلاف.

أعراض فشل السائق

• إطفاء الضوء بالكامل: الأعراض الأكثر شيوعًا عند فشل المكثف الرئيسي للسائق أو ترانزستور الإخراج. شرائح LED نفسها سليمة وستعمل إذا تم تزويدها بتيار مستمر صحيح، لكن السائق لا يستطيع توفيرها
• عملية متقطعة: يعمل الضوء بشكل طبيعي في الظروف الباردة ولكنه يفشل خلال الليالي الدافئة مع ارتفاع درجة حرارة السائق، ويتعافى عند انخفاض درجات الحرارة - وهو علامة فشل هامشي حراري كلاسيكي
• انخفاض ناتج الضوء دون فشل كامل: مع تدهور بعض مكونات المحرك، قد ينخفض تيار الإخراج إلى أقل من تيار المحرك المقدر لوحدة LED، مما ينتج عنه ضوء خافت بشكل واضح قبل الفشل الكامل
• الخفقان عند التردد المنخفض: يؤدي تدهور المكثف إلى زيادة التموجات في خرج المحرك، مما قد يسبب وميضًا مرئيًا - يمكن ملاحظته بشكل خاص عند 100 أو 120 هرتز (ضعف تردد التيار الكهربائي) في برامج التشغيل التي تمت تصفيتها بشكل سيئ

المشكلة الثانية: فشل الإدارة الحرارية وانخفاض قيمة لومن LED

حتى عندما يعمل المحرك بشكل صحيح، فإن الإدارة الحرارية غير الكافية لوحدة LED نفسها هي السبب الرئيسي لتسارع استهلاك اللومن - الانخفاض التدريجي في خرج الضوء الذي يحدث مع تقدم عمر شرائح LED. العلاقة بين درجة حرارة تقاطع LED وصيانة التجويف راسخة: لكل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية في درجة حرارة وصلة LED فوق نقطة التشغيل المقدرة، يتضاعف معدل استهلاك اللومن تقريبًا . (المصدر: وزارة الطاقة الأمريكية، IES TM-21-11، توقع صيانة اللومن على المدى الطويل لمصادر إضاءة LED، 2011)

يعد معيار IES L70 - وهو المعيار المستخدم على نطاق واسع والذي انخفض عنده ناتج LED إلى 70% من قيمته الأصلية - هو نقطة نهاية العمر المقدرة لمعظم مواصفات مصابيح الشوارع LED. قد تصل التركيبات التي تعمل عند درجة حرارة الوصلة المقدرة للشركة المصنعة لـ LED إلى L70 عند 50000 ساعة. نفس التركيبة ذات التصميم الحراري التي تسمح لدرجة حرارة الوصلة بالعمل بمقدار 20 درجة مئوية فوق المواصفات تصل إلى L70 في حوالي 12500 ساعة - وهو انخفاض بمقدار أربعة أضعاف في عمر الخدمة المفيد من الإدارة الحرارية وحدها.

الأسباب الجذرية لضعف الإدارة الحرارية في أضواء الشوارع

• مساحة سطح المشتت الحراري غير كافية: غالبًا ما تستخدم مصابيح الشوارع ذات الميزانية المحدودة ملفات تعريف المشتت الحراري التي تكون كافية للقوة الكهربائية المذكورة في ظل ظروف الاختبار ولكنها غير كافية خلال درجات الحرارة المحيطة في ذروة الصيف والتي تتراوح بين 35 إلى 45 درجة مئوية، عندما يتم تقليل فرق درجة الحرارة المتاح لدفع التبريد الحراري الطبيعي
• ضعف جودة مواد الواجهة الحرارية: يعد المعجون الحراري أو الوسادة الموجودة بين وحدة LED والمشتت الحراري مسارًا مهمًا لنقل الحرارة. تتمتع مواد الواجهة الحرارية منخفضة الجودة بوصلات حرارية تتراوح من 0.5 إلى 1.0 واط/م كلفن مقارنة بـ 3.0 إلى 8.0 واط/م كلفن للمواد المتميزة - وهو فرق من 3 إلى 8 مرات في كفاءة نقل الحرارة الذي يحدد درجة حرارة الوصلة بشكل مباشر
• تراكم الغبار والتلوث: تفقد زعانف المشتت الحراري التي تتراكم غبار الطريق والنمو البيولوجي على مدار سنوات من التشغيل تدريجيًا فعالية نقل الحرارة بالحمل الحراري. وجدت دراسة لأضواء الشوارع LED الموجودة في الخدمة لمدة 5 سنوات أن تلوث المشتت الحراري يزيد من درجة حرارة تقاطع التشغيل بمقدار من 8 إلى 15 درجة مئوية على التركيبات غير النظيفة مقارنة بالتركيبات التي يتم تنظيفها بشكل دوري. (المصدر: معاملات IEEE على الأجهزة الإلكترونية، التأثيرات الحرارية لتلوث الغبار على المبددات الحرارية لمصابيح الشوارع LED، المجلد 64، العدد 8، 2017)
• اتجاه التركيب: يمكن أن تؤدي مصابيح الشوارع المثبتة بزوايا غير موضع التصميم إلى تغيير نمط تدفق الهواء بالحمل الحراري الطبيعي حول المشتت الحراري، مما يقلل من فعالية التبريد مقارنةً بقصد التصميم

المسألة الثالثة: دخول الرطوبة والتآكل

تتعرض مصابيح الشوارع LED الخارجية للمطر والتكثيف والهواء الساحلي المالح ومياه التنظيف طوال فترة خدمتها بأكملها. يعد دخول الرطوبة هو السبب الثاني الأكثر شيوعًا لفشل مصابيح الشوارع LED بعد فشل السائق، وغالبًا ما يتفاعل وضعا الفشل: الرطوبة التي تدخل حجرة السائق تعمل على تسريع تآكل المكثف، بينما تؤدي الرطوبة التي تصل إلى وحدة LED إلى تحلل الفوسفور وتسبب تآكل التلامس المعدني في حزمة LED.

تم تصنيف مساكن إنارة الشوارع لحماية الدخول وفقًا لمعيار IEC 60529 IP، مع IP65 هي المواصفات الأكثر شيوعًا لتطبيقات إضاءة الطرق (محمي ضد الغبار ونفاثات الماء من جميع الاتجاهات) ومعيار IP66 أو IP67 المخصص للمواقع المعرضة للأمطار الغزيرة أو الرذاذ أو التنظيف. (المصدر: IEC 60529:2013، درجات الحماية التي توفرها العبوات، اللجنة الكهروتقنية الدولية)

لماذا لا تمنع تقييمات IP دائمًا مشاكل الرطوبة؟

يتم التحقق من تصنيف IP لإضاءة الشارع في ظل ظروف الاختبار في وقت التصنيع. يقدم التثبيت في العالم الحقيقي العديد من العوامل التي يمكن أن تقلل من الحماية الفعالة للدخول بمرور الوقت:

• انتهاكات الدراجات الحرارية: تخلق دورات التدفئة والتبريد اليومية تأثير "التنفس" في المبيت - حيث يتمدد الهواء الدافئ إلى الخارج من خلال فجوات صغيرة مع ارتفاع درجة حرارة الوحدة أثناء النهار، ويتم سحب الهواء الخارجي الرطب البارد إلى الداخل عندما تبرد الوحدة في الليل. على مدى آلاف الدورات، تقوم عملية الضخ هذه بسحب الرطوبة إلى ما بعد السدادات الكافية في البداية والتي لم تتحلل. تعتبر الأغشية المقاومة للرطوبة المسامية (نوع Gore-Tex) في أوضاع الصرف/التهوية هي الحل القياسي لآلية التنفس هذه في التركيبات عالية الجودة
• مجموعة ضغط الختم: حشوات السيليكون أو EPDM التي توفر الختم المصنف IP تنضغط بشكل دائم على مدار سنوات من التدوير الحراري، مما يقلل من ضغط التلامس مع أسطح مبيت التزاوج ويسمح في النهاية بتسلل الرطوبة من خلال ما كان في الأصل سدادًا مناسبًا
• تدهور ختم دخول الكابل: تعتبر غدد الكابلات أو موانع التسرب التي يدخل فيها كابل التيار الكهربائي إلى المبيت نقطة تسرب شائعة - يمكن أن يؤدي تدهور الأشعة فوق البنفسجية والضغط الميكانيكي الناتج عن حركة الكابل أثناء تحميل الرياح إلى تشقق سدادة الغدة، مما يؤدي إلى إنشاء مسار دخول للرطوبة يتجاوز سدادة المبيت الرئيسية
• تآكل الهواء الملحي الساحلي: يعمل رش الملح على تسريع تآكل مساكن الألمنيوم غير المطلية ويمكن أن يهاجم معادن غدد الكابلات والأجهزة المصبوبة والتشطيبات السطحية للوحة الدائرة. تتطلب مصابيح الشوارع في البيئات الساحلية أو الصناعية مبيتات ذات معالجة سطحية مقاومة للملح - عادةً من الألومنيوم المؤكسد، أو طبقة مسحوق الإيبوكسي، أو طبقات تحويل من الدرجة البحرية

المبحث الرابع: الوهج والتلوث الضوئي

أضواء الشوارع LED تنتج كثافة ضوء نقطة المصدر أعلى بكثير من مصابيح بخار الصوديوم الموزعة المصدر التي تحل محلها، لأن ناتج ضوء LED يتركز من منطقة مادية أصغر بكثير. تخلق هذه الإضاءة العالية - شدة الضوء لكل وحدة مساحة من المصدر - وهجًا للسائقين والمشاة والسكان القريبين مما تنتجه أنواع المصابيح التقليدية بمستويات أقل لنفس إجمالي ناتج الضوء.

يقوم نظام تصنيف الوهج الموحد (UGR) بقياس الوهج المزعج على مقياس حيث تعتبر القيم الأعلى من 19 غير مقبولة لبيئات إضاءة الطرق. يمكن لمصابيح الشوارع LED ذات التصميم السيئ - خاصة تلك التي لا تحتوي على بصريات ثانوية كافية أو لوحات توزيع - أن تنتج قيم UGR لـ 22 إلى 28 في هندسة إضاءة الطرق النموذجية ، أعلى بكثير من الحد المقبول. (المصدر: CIE 115:2010، إنارة الطرق لحركة مرور السيارات والمشاة، اللجنة الدولية للكهرباء)

مشاكل محددة في الوهج وتوزيع الضوء

• انسكاب الضوء إلى الأعلى: أضواء الشوارع LED without precisely controlled optics direct significant light upward and sideways, contributing to sky glow that affects astronomical observations and disrupts nocturnal wildlife. The International Dark-Sky Association's Fixture Seal of Approval requires that less than 1% من إجمالي مخرجات الإنارة يتم توجيهه فوق المستوى الأفقي. العديد من مصابيح الشوارع LED القياسية تتجاوز هذا الحد
• تدخل ضوء الجار: يؤدي انسكاب الضوء بشكل مفرط إلى الجانب والخلف من أضواء الشوارع إلى إضاءة العقارات المجاورة، مما يتسبب في شكاوى من السكان الذين تتعطل غرف نومهم بسبب تسرب الضوء من التركيبات سيئة التوجيه
• النقاط الساخنة وإضاءة الطريق غير المستوية: أضواء الشوارع LED with poorly designed secondary optics can create highly illuminated spots directly beneath each pole with inadequate illuminance between poles, rather than the smooth, even distribution that road safety requires. The EN 13201 road lighting standard specifies minimum uniformity ratios — the ratio of minimum to average illuminance — that poorly designed fixtures fail to achieve
• ارتفاع درجة حرارة اللون خطر الضوء الأزرق: أضواء الشوارع LED with high color temperatures (above 4,000 K) contain a larger proportion of short-wavelength blue light that contributes to melatonin suppression in nearby residents and has been associated in epidemiological studies with increased risk of sleep disruption. The American Medical Association recommends street lighting at 3000 كلفن أو أقل للمناطق السكنية ومتعددة الاستخدامات. (المصدر: مجلس AMA للعلوم والصحة العامة، الآثار البشرية والبيئية لإضاءة مجتمع الصمام الثنائي الباعث للضوء، 2016)

المشكلة الخامسة: مشاكل الخفقان وجودة الطاقة

يحدث الوميض في مصابيح الشوارع LED عندما يختلف ناتج الضوء عند تردد أقل من عتبة الاندماج البصري البشري - ما يقرب من 50 إلى 80 هرتز لمعظم الناس في ظل ظروف الإضاءة النموذجية - مما ينتج عنه تأثير قوي محسوس يسبب إجهاد العين والصداع، وفي الأفراد الحساسين، مخاطر الصرع الحساس للضوء. تعد مصابيح الشوارع LED أكثر عرضة للوميض المرئي من مصابيح HPS التقليدية لأن وقت استجابة LED للتغيرات الحالية يتم قياسه بالنانو ثانية بدلاً من المللي ثانية التي تميز مصادر الضوء الحرارية، مما يعني أن أي تموج حالي من السائق يكون مرئيًا على الفور كتغير في ناتج الضوء.

مصادر الخفقان في أضواء الشوارع LED

• تصفية إخراج برنامج التشغيل غير كافية: تنتج برامج التشغيل ذات الحجم غير الكافي لبنك المكثف تيارًا مموجًا عاليًا بضعف تردد التيار الكهربائي (100 هرتز في بلدان 50 هرتز، و120 هرتز في بلدان 60 هرتز). يوصي معيار IEEE 1789-2015 بأن تعمل برامج تشغيل إضاءة الشوارع على الحد من تموج التيار لإنتاج وميض في المئة أقل من 8٪ لتجنب الآثار البيولوجية الضارة. (المصدر: IEEE 1789-2015، الممارسات الموصى بها لتعديل التيار في مصابيح LED عالية السطوع)
• تقلبات الجهد في شبكة التوزيع: تواجه دوائر إضاءة الشوارع في شبكات التوزيع القديمة تراجعًا في الجهد وتضخمًا وتشوهًا توافقيًا من الأحمال المتغيرة القريبة التي يمكن أن تتجاوز نطاق تحمل جهد دخل السائق، مما يتسبب في انقطاع السائق مؤقتًا وإعادة تشغيله - مما ينتج عنه أحداث وميض مرئية بدلاً من التشغيل الثابت المستمر
• يعتم عدم توافق النظام: تستخدم العديد من شبكات إضاءة الشوارع الآن أنظمة تعتيم مركزية — إما تعتيم تناظري من 0 إلى 10 فولت أو تعتيم رقمي لبروتوكول DALI — لتقليل استهلاك الطاقة خلال ساعات حركة المرور المنخفضة. يمكن أن تومض برامج تشغيل LED غير المتوافقة مع نظام التعتيم المثبت عبر نطاق التشغيل الخافت بدلاً من إنتاج تعتيم سلس ومستمر. تعد هذه مشكلة شائعة بشكل خاص عندما يتم تركيب مصابيح LED من إحدى الشركات المصنعة على البنية التحتية بنظام تعتيم من جيل أو مواصفات مختلفة
• مكونات محرك الشيخوخة: مع تقدم عمر المكثفات الإلكتروليتية، تنخفض سعتها وتزداد مقاومتها التسلسلية المكافئة (ESR)، مما ينتج عنه تموج تيار أكبر من نفس دائرة التشغيل التي تنتج تموجًا مقبولًا عندما تكون جديدة. قد تتطور الوحدة التي تمر بمقاييس الوميض عند التشغيل إلى وميض مرئي مع تقدم عمر السائق - وهو وضع فشل خبيث بشكل خاص لأن التركيبة لا "تفشل" بالمعنى التقليدي

المشكلة السادسة: عدم تناسق درجة حرارة اللون ومشاكل تجسيد اللون

يعد عدم تناسق درجة حرارة اللون - الاختلافات المرئية في لون الضوء الناتج عن مصابيح الشوارع المختلفة على نفس الطريق - مشكلة جمالية ووظيفية تحدث عندما تستخدم وحدات الإنارة من دفعات إنتاج مختلفة شرائح LED تقع خارج صندوق تسامح اللون الضيق، أو عندما تنتج شرائح LED في نفس عمر التركيب بمعدلات مختلفة تغيرًا في اللون بمرور الوقت.

يحدد معيار ANSI/ANSLG C78.377 أشكال القطع الناقص MacAdam المكونة من سبع خطوات باعتبارها نطاق تحمل الألوان المقبول لمنتجات الإضاءة LED. المنتجات التي تحدد 3 خطوات لتحمل القطع الناقص MacAdam (SDCM 3 أو أقل) ينتج عنه تناسق ألوان غير مرئي للعين المجردة في الظروف العادية. المنتجات التي تحدد تسامحًا من 5 خطوات أو 7 خطوات — أو التي لا تحدد تجميع الألوان على الإطلاق — قد تنتج ألوانًا ضوئية مختلفة بشكل واضح بين الأعمدة المتجاورة من نفس دفعة التثبيت. (المصدر: ANSI/ANSLG C78.377-2017، مواصفات اللونية لمنتجات الإضاءة ذات الحالة الصلبة)

اعتبارات مؤشر تجسيد اللون

يؤثر مؤشر تجسيد اللون (CRI) لأضواء الشوارع LED على مدى دقة إدراك المراقبين البشريين لألوان الأشياء - المركبات وملابس المشاة وعلامات الطريق وملامح الوجه - تحت ضوء الشارع. مصابيح الصوديوم عالية الضغط (HPS) التي تحل محل مصابيح الشوارع LED عادة ما تكون قيم CRI لها من 20 إلى 25 - عرض ألوان رديء للغاية مما يجعل التعرف على الألوان أمرًا صعبًا. تحقق مصابيح الشوارع LED عادةً قيم CRI البالغة 70 إلى 90 ، مما يؤدي إلى تحسين التعرف على الألوان بشكل كبير لمستخدمي الطريق وكاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة.

ومع ذلك، فإن بعض مصابيح الشوارع LED منخفضة التكلفة تحقق مخرجات لومن عالية واضحة باستخدام تركيبات الفوسفور التي تضحي بـ CRI لزيادة اللومن لكل واط، مما ينتج مخرجات لومن عالية عند قيم CRI من 65 إلى 70 بدلاً من 80 إلى 90 التي يمكن تحقيقها باستخدام فوسفورات عالية الجودة. ترتبط أضواء الشوارع التي يقل فيها مؤشر CRI عن 70 بمسافات منخفضة لإدراك المخاطر بالنسبة للسائقين - خاصة في ظل ظروف الطريق الرطب حيث يساعد تباين الألوان في الكشف المبكر عن المخاطر.

المشكلة السابعة: عدم كفاية الحماية من الطفرة

البنية التحتية لإضاءة الشوارع معرضة بشكل خاص للأضرار الناجمة عن زيادة التيار الكهربائي لأن كابلات التوزيع تمتد لمسافات طويلة عبر البيئات التي تولد فيها ضربات البرق، والتحويلات المفاجئة من شبكة المرافق، والاقتران الاستقرائي من معدات الجهد العالي القريبة طفرات جهد عابرة تنتشر عبر دائرة إضاءة الشوارع إلى كل تركيبات متصلة.

يمكن لضربة صاعقة على بعد كيلومتر واحد من كابل إنارة الشارع أن تولد جهدًا عابرًا قدره 4000 إلى 10000 فولت في الدائرة - يتجاوز بكثير جهد الانهيار الذي يتراوح بين 800 إلى 1000 فولت لمكونات مرحلة إخراج محرك LED القياسية. (المصدر: IEC 61547:2009، المعدات المخصصة لأغراض الإضاءة العامة - متطلبات مناعة التوافق الكهرومغناطيسي)

لماذا تعتبر مصابيح الشوارع LED أكثر عرضة للاندفاع المفاجئ من مصابيح HPS

كانت مصابيح الصوديوم والهاليد المعدني عالية الضغط متسامحة نسبيًا مع أحداث الاندفاع لأن تحويل الطاقة الخاص بها يستخدم كوابح مغناطيسية لها خصائص امتصاص الطفرة المتأصلة من ملفات الحث الخاصة بها. تستخدم برامج تشغيل LED دوائر تبديل أشباه الموصلات ذات حساسيات جهد عابرة ذات حجم أقل من التسامح الكهرومغناطيسي للصابورة المغناطيسية. تفشل برامج تشغيل LED التي لا تحتوي على أجهزة حماية كافية من زيادة التيار (SPD) من حدث زيادة كبير واحد أو تتراكم الأضرار التدريجية من الزيادات المعتدلة المتكررة التي تعمل على تسريع جميع أوضاع الفشل الأخرى الموضحة في هذه المقالة.

يجب أن تتضمن مصابيح الشوارع المخصصة للمناطق ذات الكثافة العالية لضربات الصواعق أو البيئات المفاجئة لتبديل الشبكة المعروفة، أجهزة SPD مصنفة على أنها IEC 61643-11 الفئة C2 (شكل موجة 10 كيلو أمبير، 8/20 ميكروثانية) على الأقل. سوف تواجه التركيبات التي لا تحتوي على SPDs أو مع SPDs المصنفة تحت الفئة C2 في البيئات عالية الاندفاع معدلات فشل أعلى بكثير من تلف السائق الناجم عن الاندفاع أكثر مما توحي به مواصفاتها الاسمية.

المشكلة الثامنة: أعطال نظام الاتصالات والتحكم الذكي

حديث أضواء الشوارع LED تشمل بشكل متزايد الاتصالات اللاسلكية المتكاملة - GPRS، أو NB-IoT، أو Zigbee، أو LoRa - للمراقبة المركزية، والتحكم في التعتيم، والإبلاغ عن الأخطاء، وقياس الطاقة. تضيف أنظمة التحكم الذكية هذه وظائف ولكنها تضيف أيضًا أوضاع فشل غير موجودة في أضواء الشوارع السلبية التقليدية:

• فشل وحدة الاتصال: تشترك وحدة الاتصال اللاسلكي في البيئة الحرارية للسائق وتواجه نفس تدهور المكثف والمكونات. يمكن أن تحدث أعطال في الاتصالات - حيث تعمل الوحدة ولكن لا يمكن مراقبتها أو التحكم فيها عن بعد - قبل أي عطل بصري، مما يؤدي إلى إنشاء "نقاط عمياء" في نظام الإدارة مما يقوض قيمة الاستثمار في التحكم الذكي
• تقادم بروتوكول الشبكة: واجهت أنظمة إضاءة الشوارع الذكية التي تم نشرها على شبكات 2G GPRS في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين توقف الشبكة عندما قام مشغلو شبكات الهاتف المحمول بإيقاف تشغيل البنية التحتية لـ 2G - تاركين التركيبات التي تحتوي على وحدات اتصال لم تعد قادرة على الاتصال بمنصة الإدارة على الرغم من أن LED والسائق يعملان بكامل طاقتهما. يجب أن يأخذ اختيار البروتوكول في الاعتبار العمر المتوقع لدعم الشبكة مقابل عمر الخدمة المتوقع للتركيبات
• نقاط الضعف في الأمن السيبراني: تمثل مصابيح الشوارع المتصلة بالشبكة مع عدم كفاية أمان البرامج الثابتة نقاط اقتحام محتملة في شبكات البنية التحتية العامة. ويشكل هذا بشكل متزايد أحد الاعتبارات المتعلقة بالمشتريات بالنسبة للسلطات البلدية، التي تحدد الحد الأدنى من معايير الأمن السيبراني لأصول الإضاءة المتصلة بالشبكة
• يعتم تعارض الأوامر: في الأنظمة ذات طبقات التحكم المتعددة - تعتيم الساعة الفلكية بالإضافة إلى تجاوز مستشعر الإشغال بالإضافة إلى التجاوز اليدوي - يمكن أن تؤدي الأوامر المتعارضة من طبقات مختلفة إلى ظهور سلوك إضاءة غير متوقع يتم تفسيره بشكل خاطئ على أنه فشل في الأجهزة، مما يستهلك موارد الصيانة عند التحقيق في مشكلة تكوين البرنامج

لمحة سريعة عن المشكلات الشائعة: الأسباب والحلول

كيفية تجنب هذه المشكلات عند تحديد مصابيح الشوارع LED

المشكلات الموضحة أعلاه ليست متأصلة في تقنية LED - فهي نتائج لتصميم محدد واختيارات المكونات التي تفصل المنتجات عالية الجودة عن البدائل منخفضة التكلفة. تعمل مواصفات الشراء التي تتناول معايير التصميم الأساسية لكل فئة مشكلة على تصفية المنتجات التي من المحتمل أن تظهر فشلًا مبكرًا بشكل فعال:

1. تحديد درجة حرارة تشغيل السائق ودرجة المكثف. اطلب تأكيدًا بأن درجة حرارة مقصورة السائق في ظل الظروف المحيطة القصوى (عادةً من 45 إلى 50 درجة مئوية) تظل أقل من الحد الأقصى لدرجة حرارة المكثف المقدرة بهامش 10 درجات. حدد المكثفات المقدرة بـ 105 درجة مئوية كحد أدنى
2. حدد بيانات صيانة لومن IES LM-80 LED. اطلب تقرير اختبار LM-80 لوحدة LED المستخدمة في الوحدة وتأكد من أن عمر صيانة اللومن L70 المتوقع بواسطة منهجية TM-21 يلبي متطلبات عمر الخدمة المحددة عند درجة حرارة تقاطع تشغيل الوحدة
3. حدد الحد الأدنى لحماية الدخول IP66 مع شهادة مستقلة. لا تقبل إعلانات تصنيف IP الخاصة بالشركة المصنعة دون الحصول على شهادة اختبار من طرف ثالث من مختبر معتمد. تحديد أغشية التنفس في تصميم المبيت لحماية التنفس الحراري
4. حدد البصريات التي تلبي متطلبات التوحيد EN 13201 وUGR أقل من 19. اطلب ملف البيانات الضوئية الخاص بوحدة الإنارة (تنسيق IES أو LDT) وقم بإجراء حساب إضاءة الطريق للتأكد من أن التثبيت المقترح يلبي توحيد فئة إضاءة الطريق المحددة ومتطلبات الإضاءة المتوسطة
5. حدد IEC 61643-11 الفئة C2 للحماية من زيادة التيار. وهذا أمر غير قابل للتفاوض بالنسبة لإضاءة الشوارع في أي مكان يخضع للصواعق أو طفرات تبديل الشبكة. اطلب شهادة اختبار SPD مع تقديم المنتج
6. حدد تفاوت ألوان القطع الناقص MacAdam المكون من 3 خطوات (SDCM 3) والحد الأدنى لـ CRI 80. تضمن هذه المواصفات تناسق الألوان المرئي بين التركيبات وتجسيد الألوان المناسب للسلامة على الطرق وأداء الدوائر التلفزيونية المغلقة

ال بودا أضواء الشوارع LED هي engineered to address the common failure modes described throughout this article — with 105-degree driver capacitors, thermally separated driver compartments, IP66-rated housings with breather membrane protection, precision secondary optics for controlled light distribution, IEC 61643-11 surge protection, and 3-step MacAdam color binning. They are designed for municipalities and road authorities who need street lighting that delivers the 15 to 20 year service life that LED technology is capable of, rather than the 3 to 5 year failure cycle that budget products produce.

ممارسات الصيانة التي تعمل على إطالة عمر خدمة مصابيح الشوارع LED

حتى أعلى مستويات الجودة أضواء الشوارع LED الاستفادة من برنامج الصيانة المنظم الذي يعالج آليات التدهور التدريجي الموضحة أعلاه:

• التنظيف السنوي للمصابيح: يؤدي تنظيف سطح العدسة الخارجي وزعانف المشتت الحراري سنويًا إلى إزالة تراكم التلوث الذي يقلل من انتقال الضوء عبر العدسة وانتقال الحرارة بالحمل الحراري من المشتت الحراري. وقد أظهرت الدراسات أن التنظيف وحده يمكن أن يعيد 5 إلى 15% من خرج الضوء المفقود على التركيبات الموجودة في الخدمة لمدة 3 سنوات أو أكثر في بيئات الطرق النموذجية. (المصدر: مركز أبحاث الإضاءة LRC، عوامل فقدان الضوء لمصابيح LED، مجلة جمعية هندسة الإضاءة، المجلد 14، 2018)
• فحص الختم الدوري: افحص حشوات الغلاف وأختام سدادات الكابلات على فترات كل 5 سنوات للتأكد من عدم وجود ضغط أو تشقق، واستبدل السدادات قبل اكتشاف دخول الرطوبة وليس بعد حدوث الضرر
• فحص جهاز الحماية من الطفرة: تشتمل العديد من أجهزة SPD على نافذة مؤشر حالة يتغير لونها عند استهلاك الجهاز بسبب حدث مفاجئ. افحص حالة SPD بعد أي حدث صاعقة معروف أو اضطراب في الشبكة واستبدل SPDs المستهلكة قبل أن يزيل الحدث التالي الحماية عن السائق
• مراقبة الإضاءة: يمكن لأنظمة إضاءة الشوارع الذكية التي تتضمن مراقبة الطاقة أن تتتبع اتجاه إخراج اللومن لكل تركيبات مع مرور الوقت. تحتوي الوحدة التي تظهر انخفاضًا أسرع من المتوقع في قيمة اللومن على مشكلة إدارة حرارية يمكن معالجتها، إذا تم اكتشافها مبكرًا، (التنظيف وإعادة الوضع) قبل أن يصل مؤشر LED إلى L70 قبل الأوان
• استبدال السائق الاستباقي: بالنسبة للتركيبات المثبتة في المواقع ذات القيمة العالية حيث يكون فشل الإضاءة غير مقبول - التقاطعات الرئيسية والأنفاق وممرات المشاة - فإن الاستبدال الاستباقي للسائق عند علامة 8 إلى 10 سنوات، قبل الذروة الإحصائية لمعدلات فشل السائق، يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من الاستجابة لنداءات الطوارئ ومخاطر السلامة المرتبطة بحالات فشل الإضاءة غير المتوقعة