A causa del consumo energetico ridotto, della maggiore durata e dello spreco ridotto dell'illuminazione, l'illuminazione stradale a LED sta riscontrando favore a livello mondiale. In questo articolo vengono illustrate le nozioni fondamentali della progettazione dell'illuminazione stradale a LED e vengono esaminate le considerazioni per la selezione delle parti e la distinta dei materiali (BOM).
Secondo Strategies Unlimited, le installazioni di luci stradali a LED globali aumenteranno del 400% nei prossimi quattro anni. Oltre agli altri fattori menzionati sopra, l'illuminazione stradale a LED è dotata spesso di capacità di informazione e comunicazione integrate, che consentono di segnalare quando sono necessari un intervento di assistenza o la sostituzione.
Sebbene possa sembrare un semplice esercizio di progettazione per costruire un lampione a LED, l'aggiunta delle capacità di comunicazione e controllo elettronico introduce qualche complessità rispetto alle lampade al sodio ad alta pressione convenzionali.
Il progetto di riferimento per l'illuminazione stradale a LED di Cree definisce gli elementi della distinta dei materiali:
- Elettronica di azionamento, ovvero un driver per la tensione in entrata
- LED
- Ottica secondaria
- Termoepossidico
Cree ha specificato il driver HLG-120H-48a di Mean Well USA Inc. Progettato per le applicazioni di segnalazione e illuminazione LED per interni ed esterni, HLG-120H-48a fornisce funzioni di protezione del circuito ed esegue una correzione del fattore di potenza (PFC, Power Factor Correction) attiva.
Per quanto riguarda i LED, i progettisti hanno una gamma di scelte, tra cui un numero ridotto di dispositivi a luminosità elevata o un numero inferiore di LED a luminosità ridotta. Cree offre la serie XSP con lumen che vanno da 4.049 a 14.160. La potenza elettrica per questi dispositivi varia da 53 watt a 168 watt.
I lampioni a LED richiedono una soluzione di ottica secondaria. Questa ottica consiste di lenti che concentrano la luce, migliorando l'efficienza di uscita e fornendo uno schema di distribuzione appropriato. Il progetto di Cree impiegava un'ottica secondaria e un modulo di ottica di LedLink Optics Inc., che offre una gamma di lenti per tipi diversi di applicazioni LED.
Altri elementi del progetto di Cree includono il dissipatore di calore per la gestione termica, ad esempio un dispositivo di alluminio estruso e un circuito stampato con nucleo in metallo adatti alle applicazioni che generano calore, ad esempio l'illuminazione LED.
Questi rappresentano gli elementi di una soluzione per l'illuminazione stradale a LED di base. Tuttavia, per realizzare completamente i vantaggi dell'illuminazione allo stato solido, questi sistemi devono impiegare ulteriori funzioni di controllo elettronico e comunicazione.
Per implementare tali funzioni, il progetto di riferimento di STMicroelectronics per i lampioni a LED include STLUX385A, un dispositivo di controllo elettronico e illuminazione digitale dell'azienda. STLUX385A include un microcontroller, una memoria e un'interfaccia DALI (Digital Addressable Lighting Interface).
L'utilizzo di tale dispositivo permette agli utenti di aggiungere informazioni ai lampioni, ad esempio, consentendo la costruzione di lampade che diventano più luminose lentamente man mano che cala il sole e si attenuano costantemente man mano che il sole sorge, invece di accendersi alla massima luminosità e spegnersi completamente in base a una pianificazione predeterminata.
DALI è uno standard globale che può essere utilizzato per implementare la comunicazione bidirezionale tramite connessioni cablate e wireless. Grazie a questa connessione è possibile monitorare i lampioni a LED a livello di prestazioni e guasti, consentendo una diagnostica e un rilevamento remoti. Può inoltre accelerare e automatizzare il processo di rilevamento degli errori e invio dei team addetti all'assistenza.
Mentre i lampioni a LED potrebbero sembrare semplici sostituzioni delle lampade convenzionali, il processo di progettazione diventa più complesso man mano che vengono aggiunte le informazioni informatiche e le comunicazioni. I progettisti devono utilizzare i progetti di riferimento che consentono l'integrazione dei controller digitali nei sistemi.