Quel type de lampe est utilisé pour l’éclairage routier ?

Éclairage routier remonte aux civilisations anciennes. Les techniques d’éclairage basées sur le feu se sont rapidement répandues après l’invention de l’électricité et des ampoules. L'éclairage routier moderne utilise des lampes à diodes électroluminescentes (DEL), au sodium haute pression (HPS) ou à décharge à haute intensité (HID) pour éclairer les routes dans des conditions de faible luminosité. Alors que le monde évolue vers des produits robustes et durables, les LED s’imposent comme le meilleur type de lampe pour l’éclairage routier.

Le monde utilise encore des lampes HPS et HID en raison de leurs faibles coûts initiaux. Ils sont donc pertinents par rapport à la dernière technologie LED. Chaque type de lampe présente ses avantages et ses inconvénients. Ce blog explorera la différence entre les types de lampes et plongera dans les détails des technologies d'éclairage routier à LED à prendre en compte lors de l'achat.

Types de lampes utilisées dans l’éclairage routier

Les pays sont réticents à passer rapidement aux nouvelles technologies en raison de la crainte de la réaction et des réactions du public qui résiste au changement. Cependant, les entreprises ont résolu les problèmes croissants grâce à l’innovation et à des considérations de conception axées sur l’utilisateur. Actuellement, le monde utilise les trois types de lampes suivants pour l'éclairage routier:

1  Sodium haute pression (HPS)

Les principaux matériaux d'une lampe HPS sont le xénon, le sodium et le mercure. Le public peut les repérer sur l’éclairage routier grâce à des ampoules qui mettent trois à quatre minutes pour atteindre leur pleine luminosité. La consommation électrique de la lampe est de 100 lumens par watt. Elle est en concurrence avec les lampes LED, mais leur nature omnidirectionnelle entraîne une luminosité perçue plus faible. La technologie HPS existe depuis les années 1930.

L'électricité qui entre dans l'ampoule traverse le gaz xénon à l'intérieur de la chambre en verre. Cela provoque l’ionisation du gaz xénon, formant un arc qui vaporise le sodium et le mercure pour créer de la lumière. La lumière est jaune entre 1 900 et 2 000 degrés Kelvin. Ces lampes ont de faibles capacités de rendu des couleurs.

2  Élevé -Décharge d'intensité (HID)

Les lampes HID font également passer une grande quantité d'électricité à travers un gaz pour créer de la lumière. Ils nécessitent un ballast pour fonctionner. Ils contiennent des électrodes de tungstène à l’intérieur d’un arc d’alumine fondue ou d’un tube de quartz. Le gaz rare d'un métal approprié ou d'un sel métallique est utilisé pour permettre l'amorçage initial de l'arc. Elles sont également connues sous le nom de lampes à arc.

La technologie des lampes HID remonte à 1675, lorsque Jean-Félix Picard a découvert que son baromètre à mercure brille lorsqu'il est secoué. Cependant, la première ampoule HID disponible dans le commerce a été fabriquée en 1965. Il produit 95 lumens/watt, ce qui est compétitif par rapport au HPS et aux LED, mais présente également des problèmes de lumière omnidirectionnelle similaires.

3  Diode électroluminescente (DEL)

Les origines de la technologie LED remontent à 1962, lorsque TI a annoncé la première LED hémisphérique commerciale. Par rapport à d’autres technologies, la LED fournit une émission de lumière directionnelle, ce qui conduit à une meilleure luminosité et un meilleur éclairage focalisé. Il utilise la technologie des semi-conducteurs pour produire de la lumière. Lorsque le courant traverse une diode, les porteurs de charge minoritaires et majoritaires se recombinent, libérant de l'énergie sous forme de photons ou de lumière.

Il n'y a pas d'utilisation de ballasts, qui peuvent facilement les endommager en cas d'impact. Les LED permettent 70 % d'économies d'énergie par rapport aux technologies traditionnelles d'éclairage routier. Ils nécessitent une faible consommation d'énergie pour fonctionner, ont une conception robuste et fiable et offrent un contrôle réglementaire exceptionnel pour les projets urbains innovants. Ces caractéristiques et ces applications à grande échelle font des LED le premier choix pour une utilisation comme lampes dans l'éclairage routier.

Comparaison de l'éclairage routier HPS, HID et LED

Principales technologies d’éclairage routier à LED à prendre en compte

Après avoir comparé différents types de lampes utilisées dans l’éclairage routier, nous pouvons affirmer sans risque que les LED sont la voie vers l’avenir. Par conséquent, les lampes LED sont les meilleures pour l’éclairage des routes. Pour bien comprendre la technologie LED, nous devons prendre en compte les détails complexes de l’éclairage routier à LED avant d’en acheter un.

L'éclairage routier est exposé à des conditions difficiles, notamment des vents violents, des rayons UV, des orages, une humidité élevée, des brouillards salins, du vandalisme, de la poussière et des éclairs. Les fabricants d’éclairage routier à LED utilisent diverses caractéristiques de conception pour contrer ces conditions. Analysons quelles technologies rendent les éclairages routiers à LED robustes et durables !

1. Boîtier : choix des matériaux et conception technique

Les boîtiers combinent différents métaux et optiques. L'aluminium constitue la base, le fer ou l'acier inoxydable constitue la partie de connexion et le polycarbonate ou le verre constitue le couvercle du feu avant. Chaque matériau présente des propriétés pertinentes pour la décision d'achat d'un acheteur.

▪ Considérations matérielles dans l'éclairage routier à LED

◀ Matériau du boîtier

La plupart des fabricants d’éclairage routier à LED choisissent l’aluminium, offrant une capacité de transfert de chaleur de 237 W/mf. Les LED produisent de la chaleur lors de leur fonctionnement, ce qui fait du métal un excellent matériau pour les boîtiers. L’aluminium, en particulier, présente une bonne résistance à la corrosion et est plus facile à fabriquer que les autres matériaux. Sa densité de 2,7 g/cm3 le rend plus léger que la même base lumineuse LED en fer, qui a une densité de 7,8 g/cm3.

L'utilisation de l'aluminium permet d'obtenir des conceptions légères, résistantes à la corrosion, polyvalentes, conductrices de chaleur et recyclables pour les boîtiers d'éclairage routier à LED. Un éclairage routier à LED haut de gamme aura un revêtement résistant aux UV et à l’eau pour améliorer la longévité.

◀ Mécanisme de montage ou d'installation

Le support de poteau d'éclairage public peut avoir un diamètre de 60 à 76 mm. L’ensemble LED du lampadaire doit se fixer fermement sur le poteau. Les fabricants produisent des mécanismes de montage à joug, à entrée latérale, à sabot, à entrée supérieure et suspendus. Ceux-ci peuvent être en aluminium ou en fer, selon la conception. Dans le cas du fer, le support peut attraper la rouille dans des conditions d'humidité et d'UV élevées. L'aluminium reste le matériau de montage préféré pour les lampadaires LED.

◀ Lentille avant

Les lumières LED doivent être protégées de l’environnement pour éviter tout dommage, tandis que leur lumière doit également passer sans absorption à travers la lentille avant. Par conséquent, la lentille frontale peut être en plastique ou en verre. Une lentille en polycarbonate offre une résistance aux chocs, moins de poids, un entretien plus facile et une flexibilité. Pendant ce temps, le verre offre une clarté optique et réduit le risque de jaunissement. Le polycarbonate est idéal pour les lampadaires car il permet une meilleure sécurité et résistance aux conditions difficiles tout en étant facile à remplacer.

▪ Considérations de conception par les fabricants d'éclairage routier à LED

Les acheteurs doivent examiner attentivement la conception du boîtier d'éclairage routier à LED avant d'acheter. Une conception intelligente peut empêcher divers scénarios de défaillance, tels que le piégeage d’eau, la mise à la terre et le chauffage. Le matériau utilisé comme boîtier d'éclairage routier à LED doit être consécutif pour dissiper la chaleur et comporter des trous pour permettre à l'eau de s'écouler au cas où de l'eau s'infiltrerait dans les boîtiers de circuits. La mise à la terre est également nécessaire pour éviter les chocs électriques et peut être exigée par tout organisme de réglementation local.

2. LED : semi-conducteurs sur un PCB ou une carte

La partie émettrice de lumière à l’intérieur d’un éclairage routier à LED est un matériau semi-conducteur. Le silicium est un matériau abondant que les fabricants utilisent pour produire des LED (Light Emitting Diode). Il existe différentes manières de fabriquer une LED. Voici leurs descriptions:

●  Fil de liaison COB

La liaison filaire connecte une LED individuelle ou un semi-conducteur au substrat. La technologie LED à liaison filaire est simple à fabriquer, car le circuit intégré est prêt à se lier directement au substrat. Plusieurs petites LED sont connectées au substrat ou au PCB, qui sont ensuite recouvertes d'époxy pour sceller et protéger les circuits électroniques.

●  COB à puce retournée

Les flip-chips constituent la prochaine étape dans la fabrication des LED. Il n'y a pas d'étape de liaison des fils, ce qui permet d'obtenir un meilleur éclairage, car les semi-conducteurs nécessitent moins d'espace et peuvent avoir des formations plus denses. Puisqu’il n’y a pas de fils, il y a moins de blocage, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire de l’éclairage. En règle générale, les LED de rue haut de gamme comportent un COB à puce retournée.

●  Conducteur à bord (DOB)

Il s’agit d’une conception moins courante choisie par les fabricants de LED car elle augmente la charge thermique dans une zone. Les LED nécessitent de l'énergie pour s'allumer. Le circuit qui les alimente s’appelle le pilote. Certaines conceptions compactes ou pour applications à faible consommation peuvent avoir des conceptions LED DOB. Le driver se trouve à côté de l'ensemble de LED montées sur le même substrat. Il est préférable d'avoir un pilote dans un compartiment séparé pour améliorer les capacités de transfert de chaleur et éviter d'endommager les composants en cas de chaleur élevée et d'environnements difficiles.

Les fabricants utilisent des puces et des pilotes LED préfabriqués et prêts à être installés dans les boîtiers d'éclairage public. Voici quelques-unes des principales gammes de marques que les utilisateurs devraient considérer:

Puces LED

1 Philips 3050 ou 5050

2 Lampe XLamp crie

3 Osram Dragon d'Or

4 Nichia NPU

5 Séoul Semiconductor SunLike

Pilotes LED

1 Bien méchant

2 Philips

3 MW

4 TDK-Lambda

3. Indice IP : protection contre la pénétration

Si un fabricant d’éclairage routier à LED mentionne un indice de protection IP dans ses spécifications, vous passerez moins de temps à examiner les détails de la conception de la protection contre l’eau et le sable. Les indices IP fournissent directement une capacité de protection contre la pénétration. Le premier chiffre d’un indice de protection contre la pénétration représente la protection contre la poussière et le second représente la protection contre la pénétration de l’eau. Si un éclairage routier à LED est classé IP65, il n'y a aucune chance que de la poussière pénètre dans le boîtier dans un environnement très poussiéreux pendant deux à huit heures. De plus, l'appareil dispose d'une protection contre les jets d'eau.

4. Classement IK : Protection contre les chocs

IK signifie Impact-Kinetic. Semblable à la protection contre la pénétration, la protection contre les chocs ou l'indice IK, cela raconte également une grande histoire en quelques chiffres. Si un fabricant d'éclairage routier à LED mentionne un indice IK09 dans ses spécifications de produit, le produit a une résistance aux chocs de 10 joules. Cela équivaut à un objet de 5 kg tombant de 20 cm de hauteur.

5. Dissipateur thermique : conductivité et rentabilité

Une LED d'éclairage routier typique est constituée d'aluminium comme matériau de base et agit comme un dissipateur thermique. Cependant, les pâtes et tampons thermiques jouent un rôle essentiel en garantissant que la chaleur est conduite de la puce LED au boîtier et au pilote et dissipée de manière adéquate dans l'environnement. Les lampadaires haut de gamme utilisent des quantités adéquates et de haute qualité de pâte thermique et de rembourrage sous le substrat ou le PCB pour assurer un transfert de chaleur approprié. De même, le pilote est également lié thermiquement au boîtier via des adhésifs, des tampons et des pâtes thermiques.

Il y a quelques éléments à rechercher dans un éclairage routier à LED : le corps doit être fabriqué dans un matériau à haute conductivité, la conception peut inclure une structure en forme d'ailette à l'extérieur et tous les composants générant de la chaleur doivent être correctement dissipateurs thermiques.

6. Réglementation : contrôle de la ville intelligente

Les villes deviennent intelligentes grâce à un meilleur contrôle de l’éclairage des routes, protégeant ainsi l’environnement et la santé humaine. Une diminution de la consommation d'énergie grâce à un contrôle intelligent peut impliquer des capteurs de proximité, des minuteries et des détecteurs solaires. Il permet aux administrations municipales d'installer davantage de lampadaires, améliorant ainsi la sûreté et la sécurité. Cependant, toutes les LED ne disposent pas de capacités de régulation. La LED doit être dimmable avec les caractéristiques suivantes:

●  Gradation 0-10V

Il s'agit d'une fonctionnalité de gradation qui nécessite un pilote LED compatible. Il régule la luminosité de la LED ou l'allume/l'éteint en fonction d'un signal de commande qui fonctionne entre 0 et 10 V. Si 0 V est fourni, la LED s'éteint, tandis que 10 V signifie une luminosité maximale. Cela nécessite la connexion d'un circuit de contrôle supplémentaire pour le contrôle de la luminosité.

●  Gradation DALI

Il s'agit d'une interface de communication appelée interface d'éclairage adressable numérique (DALI). Il permet le contrôle de la luminosité, le contrôle de la température de couleur, le rappel des paramètres préprogrammés, le contrôle de groupe et les capacités de diagnostic d'erreur. Il transmet des données en utilisant les lignes électriques existantes pour contrôler un ensemble de lumières.

●  Modulation de largeur d'impulsion (PWM)

Il s'agit d'une méthode permettant d'allumer et d'éteindre la LED plus rapidement que le cycle de fréquence. Le cycle rapide diminue la luminosité et la largeur d’impulsion. C'est une technique plus courante dans les petites LED de rue.

●  Connecteur NAMA

Les photocellules peuvent se connecter à la lumière à l'aide d'un connecteur NAMA avec des configurations à 3 broches, 5 broches et 7 broches. Une connexion de cellule photoélectrique avec le connecteur NAMA à 3 broches allumera/éteindra la lumière en fonction de la lumière ambiante. Un connecteur à 7 broches offre la flexibilité du contrôle de la luminosité en fonction des conditions d'éclairage.

7. Catégories électriques : sécurité améliorée

Il existe généralement deux catégories de sécurité électrique. Ils représentent les aspects du produit liés à la mise à la terre, à la sécurité et à l’isolation. Voici un tableau résumant les catégories électriques de classe I et de classe II.:

Derniers mots et conseils

Les acheteurs peuvent envisager l’éclairage routier à LED en raison de leur conception riche en fonctionnalités et de leur robustesse. Si vous envisagez des LED pour l’éclairage routier, voici quelques conseils à prendre en compte:

● Choisissez un fabricant qui propose des spécifications détaillées, y compris les classements IP et IK.

● Les feux de route à LED doivent avoir une puce LED haut de gamme.

● L'ensemble complet doit être constitué d'un matériau à haute conductivité pour favoriser le transfert de chaleur.

● Pensez aux capacités de régulation telles que les connecteurs 0-10 V, DALI, PWM et NAMA.

● Tenir compte des réglementations locales qui peuvent exiger un équipement électrique de classe I ou de classe II.

● Commandez le produit en petites quantités à des fins de test, puis optez pour l'ensemble du lot.

Nous espérons que vous avez trouvé ce guide pour éclairage routier utile. Lorsque vous recherchez un éclairage de route pour votre prochain projet, gardez toujours à l'esprit toutes les spécifications et exigences.