Como funcionam as luzes da rua? Fotocélulas, temporizadores e drivers de LED explicados

Uma luz de rua não espera que uma sala de controle lhe diga que a noite caiu. Um pequeno sensor de luz no topo da caixa mede o brilho ambiente e, em um limite entre 10 e 20 lux, fecha seus contatos e envia energia elétrica para o driver dentro do aparelho. O driver converte a corrente alternada em corrente contínua regulada e o módulo LED transforma essa corrente em luz. Toda a sequência leva alguns segundos e se repete todas as noites sem que ninguém toque em um botão.

Ver um semáforo como três quarteirões trabalhando em sequência torna mais fácil diagnosticar os problemas do mundo real. Uma lâmpada acesa ao meio-dia, uma luminária que pisca antes de se acalmar, um poste que diminui para metade à 1h e retorna ao brilho total quando um carro se aproxima. Cada sintoma aponta para a camada de controle, o driver ou o módulo LED. As seções abaixo seguem essa cadeia em ordem e, em seguida, listam as verificações que evitam erros dispendiosos quando a iluminação pública é encomendada em grande volume.

Os três quarteirões dentro de um poste de luz em funcionamento

Cada luminária montada em poste, desde uma lanterna residencial de 50 W até uma luminária rodoviária arterial de 240 W, contém os mesmos três blocos funcionais.

• Potência e driver. A tensão da rede chega ao poste, geralmente 120 V, 230 V ou 277 V monofásica, e até 347 V ou 480 V em alguns corredores norte-americanos. O driver retifica a CA, corrige o fator de potência e alimenta os LEDs com uma corrente constante, normalmente de 350 mA a 1,05 A dependendo do design do módulo.
• Motor leve. Chips de LED montados em uma placa central de metal. A luz da matriz semicondutora passa através de uma camada de fósforo e emerge como luz branca. Luminárias comerciais bem construídas fornecem 120 a 160 lúmens por watt no nível da luminária, após perdas ópticas e térmicas.
• Camada de controle. Uma fotocélula, um temporizador astronômico, um sensor de movimento ou um controlador em rede decidem quando o driver recebe energia e quanta corrente ele deve fornecer. Em instalações mais antigas, é uma fotocélula com trava giratória em um receptáculo na parte superior da caixa. Em equipamentos mais novos, pode ser um sensor montado em superfície conectado diretamente à placa do driver.

Como os blocos são independentes, uma falha em um raramente se parece com uma falha em outro, o que evita muitas suposições no local.

Como uma fotocélula decide que está escuro o suficiente

O elemento sensor é uma célula de sulfeto de cádmio cuja resistência cai à medida que a luz aumenta, ou um fotodiodo de silício emparelhado com um circuito comparador. Em ambos os casos, a eletrônica compara o nível medido com uma referência e aciona um relé ou uma chave de estado sólido.

Dois números importam. O limite de ativação é normalmente definido entre 10 e 20 lux, o que corresponde ao anoitecer tardio sob um céu claro. O limite de desligamento é deliberadamente mais alto, geralmente duas a três vezes o valor de ativação. Essa lacuna é chamada de histerese e, sem ela, o aparelho desligaria no momento em que sua própria saída aumentasse o nível de luz ambiente e depois ligaria novamente, girando a noite toda.

A posição do sensor decide a confiabilidade

Uma fotocélula precisa ver o céu, não o equipamento que ela controla. Quando um sensor está voltado para uma parede próxima, um sinal reflexivo ou o feixe do próximo poste, o circuito de feedback pode manter a lâmpada acesa após o nascer do sol. O mesmo acontece quando a janela do sensor está coberta de poeira ou teia de aranha, que é o motivo mais comum para a luz da rua ficar acesa o dia todo.

Temporizadores, sensores de movimento e controles inteligentes

Um cronômetro astronômico funciona de maneira diferente. Ele armazena latitude, longitude e data, calcula o pôr do sol e o nascer do sol com precisão de um ou dois minutos e alterna o circuito de acordo. É imune a janelas sujas e locais sombreados, mas uma queda de energia que zera o relógio ou uma mudança de horário de verão que o controlador não conhece altera a programação até que alguém a corrija.

A detecção de movimento adiciona uma segunda camada de economia. Um detector de micro-ondas ou infravermelho passivo mantém o aparelho em um nível de espera de cerca de 20 a 30 por cento e o eleva à potência máxima quando um veículo ou pedestre entra na zona. Em estradas de baixo tráfego, isto pode reduzir em um terço o consumo noturno de energia. A detecção infravermelha passiva é menos confiável em climas muito frios, e ambos os tipos precisam de uma mira cuidadosa para evitar falsos gatilhos devido ao movimento da folhagem.

A iluminação pública em rede vai mais longe. Um controlador em um soquete NEMA ou Zhaga informa o consumo de energia, horas de operação e códigos de falha por meio de uma malha sem fio ou link NB IoT. Os operadores podem diminuir a intensidade de circuitos inteiros, executar perfis de fim de semana separados e detectar um driver com falha antes que os residentes liguem. Esta visão geral do perspectivas de aplicação de luzes de rua inteligentes cobre o que as implantações em escala urbana realmente envolvem.

Para projetos que necessitam de cronogramas de dimerização e relatórios de falhas integrados ao equipamento, em vez de serem adicionados posteriormente, uma iluminação pública inteligente de 240 W com um soquete de controlador integrado é um ponto de partida prático na lista de especificações.

Luz de rua inteligente PY-LED666-240W A iluminação pública inteligente LED666-240W é uma solução moderna de iluminação rodoviária que integra eficiência energética, controle inteligente e desempenho estável. Utilizando alta qualidade... Ver Produto →

O que acontece entre o poste e o chip LED

Entre a conexão do poste e o motor leve fica o motorista, e ele faz mais do que alterar a tensão. Ele mantém a corrente constante à medida que os LEDs aquecem, de modo que a saída permanece estável tanto em uma noite quente de verão quanto em uma noite fria de inverno. A eficiência do driver de 88 a 92 por cento é normal, e o corpo de metal atrás da placa é o caminho térmico que mantém a temperatura da junção dentro da faixa avaliada pelo fabricante.

As luminárias externas também trazem proteção que as lâmpadas internas não precisam. Um dispositivo de proteção contra surtos integrado na classe de 10 kA absorve transientes que sobem pelo poste durante quedas de raios próximos. As juntas e um corpo de alumínio fundido possuem uma classificação IP66, a lente geralmente atende a IK08 ou melhor, e o prensa-cabo e a junta são as peças com maior probabilidade de admitir água após anos de ciclagem térmica.

O ganho em relação às fontes de luz mais antigas é fácil de ver em números redondos. Uma luminária de sódio de alta pressão de 150 W produziu cerca de 15.000 lúmens enquanto consumia cerca de 175 W, uma vez contadas as perdas de lastro. Uma luminária LED moderna com 140 lúmens por watt atinge a mesma luz fornecida com cerca de 100 W de entrada e, como a óptica aponta o feixe para a estrada em vez de irradiar em todas as direcções, a iluminância utilizável da estrada é frequentemente mais elevada com o mesmo valor de lúmen.

A saída estável nesse nível depende do motor de luz e do design térmico trabalhando juntos, que é o motivo pelo qual uma luminária como esta luminária de rua LED de 150 W é construída.

PY-LED591-150W Luz de rua externa de alta qualidade A luminária de rua LED591-150W para exterior de alta qualidade é uma luminária de nível profissional projetada para cenários de iluminação exigentes, como estradas principais urbanas, grandes... Ver Produto →

Luzes solares de rua usam a mesma lógica com um caminho de energia diferente

Uma luz solar de rua substitui a conexão à rede elétrica por um painel fotovoltaico, um controlador de carga e uma bateria, mantendo a mesma lógica de controle no final da cadeia. Durante o dia o painel carrega a bateria através de um controlador MPPT. Ao anoitecer, a fotocélula ou o temporizador libera a energia armazenada para o motorista.

O dimensionamento é aritmético e não adivinhação. A energia diária é igual à potência da luminária multiplicada pelas horas de funcionamento, ajustada para qualquer perfil de regulação. Um aparelho de 60 W funcionando cinco horas com potência total e cinco horas a 30 por cento consome cerca de 390 watts-hora, que um pacote de fosfato de ferro-lítio de 12,8 V 100 Ah cobre com margem, e um painel de 120 a 150 W recarrega em um dia ensolarado normal. Locais com longos períodos de nebulosidade necessitam de duas a três noites de autonomia.

Os designs divididos colocam o painel e a bateria em um rack separado para que o poste carregue menos peso, enquanto os designs integrados mantêm tudo na cabeça do aparelho para uma instalação mais rápida. Nenhum dos dois precisa de valas, razão pela qual as unidades solares são comuns ao longo de parques, praças e estradas rurais onde o custo de uma ligação à rede é mais elevado do que a própria luz.

Uma iluminação pública solar de alto brilho de 80 W mostra como o painel, a bateria e o driver são combinados em uma única família de produtos.

PY-SLST06-80W Poste solar de alto brilho A iluminação pública solar de alto brilho de 80 W é um produto de alto desempenho e economia de energia projetado para projetos de iluminação pública e rodoviária de médio a grande porte. Esta série... Ver Produto →

O que os compradores devem confirmar antes de fazer um pedido

A maioria das reclamações sobre iluminação pública relacionadas com a aquisição provém de uma de duas situações. Um valor foi cotado ao nível do chip e não ao nível do equipamento, ou a luminária foi escolhida sem verificar o sistema de controlo com o qual tem de trabalhar. A tabela abaixo lista os valores que vale a pena confirmar por escrito.

Três outros pontos merecem um lugar na mesma conversa. Confirme se o diâmetro de montagem e a inclinação do braço correspondem ao poste e à classe da estrada, uma vez que uma entrada de 60 mm não cabe num suporte de 76 mm. Solicite dados de manutenção de lúmen do LM-80 e TM-21 em vez de um valor de vida útil de marketing. Por fim, liste as certificações exigidas pelo mercado de destino, como CE, RoHS ou TUV, para que a conformidade seja acertada antes do início da produção.

Sintomas de campo e o que geralmente significam

Depois que os três bloqueios são resolvidos, a maioria das chamadas de serviço se resumem a uma pequena lista de causas.

• A luz permanece acesa durante o dia. A janela da fotocélula está suja, sombreada ou falhou, ou um temporizador astronômico perdeu a data após uma interrupção.
• Cintilação ou um breve abandono. Um driver com falha, um terminal espada solto ou interferência no par de dimmer.
• Andando e saindo de bicicleta perto do amanhecer. A banda de histerese é muito estreita ou o sensor está captando luz de um poste vizinho.
• Brilho total às 2 da manhã em uma estrada que deveria ser reduzida. O perfil de controle nunca foi carregado ou o controlador de rede saiu da malha.
• Produção menor do que no primeiro dia sem comando de dimerização. Degradação do módulo LED, uma sequência com falha ou um driver que reduziu a corrente para se proteger do calor.

A iluminação pública é um sistema simples, uma vez dividido em suas partes. Algo decide que está escuro, algo converte a rede elétrica ou a energia CC armazenada em uma corrente controlada e algo transforma essa corrente em luz. As falhas apontam para um desses três blocos, e uma boa especificação determina o desempenho de todos os três antes que o pedido seja assinado.

Para compradores que executam projetos em vários locais, a vantagem prática de um fabricante que lida com design, ferramentas e montagem internamente é a consistência entre os pedidos, o que significa a mesma óptica, o mesmo compartimento e a mesma plataforma de driver ano após ano. A Poda Lighting produz luminárias de rua LED alimentadas pela rede elétrica e solares na faixa de 50 W a 240 W, juntamente com holofotes, luminárias altas e luminárias de jardim usadas em estádios, túneis, fábricas e ruas residenciais, e exporta para mais de cinquenta países. Se você estiver preparando uma proposta ou comparando amostras, poderá envie as especificações do seu projeto para a equipe para uma recomendação correspondente.