Bild 3: Arrow bietet Entwicklungsboards für Lighting-IoT im Arduino-Formfaktor für die intelligente Straßenbeleuchtung.

Bild 3: Arrow bietet Entwicklungsboards für Lighting-IoT im Arduino-Formfaktor für die intelligente Straßenbeleuchtung. (Bild: Arrow)

Beleuchtungslösungen mit LED-Straßenlampen beinhalten Optiken, Lichtquellen, Steuerungen, Stromversorgungen, Sensoren und Kommunikationsschnittstellen sowie erweiterte Systeme mit Referenzdesign für eine verkürzte Produkteinführungszeit. So ist zum Beispiel für die Fahrbahnbeleuchtung eine breite Palette an Optiken für die Auswahl der geeigneten Lichtgestaltung notwendig. Durch die Verwendung einer bestimmten Optik für ein Beleuchtungsszenario sind zwar Einsparungen erzielbar, allerdings kann eine zu große Optimierung für einen schnellen Return on Investment auf der anderen Seite zu einer reduzierten Sichtbarkeit führen, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern. Zum Beispiel führt die Beleuchtung eines diffusen Asphaltes immer zu Herausforderungen, wenn die Anforderungen der Normen etwa bei Regen erfüllt werden sollen.

Gute Sicht bei Regen

Abbildung 1

Bild 1: Die Lichtverteilung der Strada-2X2-T3- (links) und der Strada-2X2-DWC-Linse (rechts). Arrow

Bild 2: Ein visueller Vergleich der gleichen Fahrbahn beleuchtet mit LED-Straßenlampen, optimiert für trockenen Asphalt, wenn dieser nass wird.

Bild 2: Ein visueller Vergleich derselben Fahrbahn beleuchtet mit LED-Straßenlampen, optimiert für trockenen Asphalt, wenn dieser nass wird. Arrow

Als praktisches Beispiel bietet die Strada-Linsenserie von Ledil eine optimierte Lösung für Fahrbahnbeleuchtungs-Szenarien. Das Produkt Strada-2X2-T3 kann in den meisten europäischen Anwendungen einen guten Luminanz-Kontrast für Fahrer auf einer dreispurigen Fahrbahn bieten. Oft aber berücksichtigen Lichtdesigner nicht die Veränderung der Gleichmäßigkeit, wenn die Asphaltreflexion nach starkem Regen zunimmt und spiegelt.

Für diese Beleuchtungssituation liefert die Strada-2X2-DWC eine gute Sichtbarkeit. Bild 1 zeigt den geringen Unterschied zwischen beiden Lichtstärkeverteilung. Die wesentlichen Verbesserungen der Strada-2X2-DWC sind die zusätzliche Intensität im Nadir-Bereich und der Cut-off bei hohen Winkeln für die Blendungsbegrenzung. Bild 2 zeigt einen visuellen Vergleich derselben Fahrbahn beleuchtet mit LED-Straßenlampen, optimiert für trockenen Asphalt, wenn die Fahrbahnoberfläche nass ist. Die Lichtintensität wird direkt zum Beobachter reflektiert und der visuelle Kontrast von Hindernissen auf den inneren Bahnen fällt unter die Schwelle der Wahrnehmbarkeit.

Die gleiche Paarung der LED-Sekundärlinse ist auch möglich mit hohem Wirkungsgrad unter Verwendung der 50,0 mm x 50,0 mm großen Asymmetrical Freeform Optics des Herstellers Carclo, mit der Nactus-Familie von Khatod oder mit der Gaggione Street Lighting Lens.

 

Wie sich durch adaptives Dimmen Energie einsparen lässt und welches IoT-Zubehör bei Arrow erhältlich ist, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

Energiesparend mit adaptivem Dimmen

Energieeinsparungen sind in der Regel die Hauptmotivation für LED-Straßenlampen in der Fahrbahnbeleuchtung. Dies wird häufig als noch wichtiger als Wartungskosten erachtet, trotz der Tatsache, dass diese teurer sein können. Nachdem die entsprechende Optik ausgewählt ist und somit der Energieverbrauch durch hohe Effizienz reduziert wird, steht das adaptive Dimmen der Ausgangsleistung an zweiter Stelle. Dies lässt sich durch eine allgemeine Umgebungsbeleuchtung im vorprogrammierten Dimmmuster ohne Sensorik-Funktionalität realisieren.

Adaptives Dimmen kommt auch zum Einsatz, um die Beleuchtungsszene an wechselnde Verkehrsbedingungen anzupassen. Ist der Durchfluss niedrig, besteht keine Notwendigkeit, die gleiche durchschnittliche Leuchtdichte wie im Falle starken Verkehrs zu liefern. Die Astro-DIM-Funktionalität der LED-Treiber von Osram bietet eine mehrstufige Nacht-Leistungsreduzierung auf Basis eines internen Timers, die auf die Ein- und Ausschaltzeit bezogen ist. Eine externe Steuerungsinfrastruktur ist damit nicht notwendig.

Das Gerät führt automatisch ein auf dem durch Ein- und Ausschaltzeiten berechneten, vordefinierten Mittelpunkt basierendes Dimming-Profil aus. Noch anspruchsvoller ist es, das Licht auf Basis von Sensordaten nach unten zu drehen, die das tatsächliche Verkehrsvolumen und die Masse der Fußgängerpräsenz überwachen. Während es keine Vorschriften über die Anwendbarkeit solcher Systeme gibt, so ermöglicht das Aufkommen von IoT-Technologien jedoch, derartige Systeme zu realisieren.

IoT-Zubehör

Bild 3: Arrow bietet Entwicklungsboards für Lighting-IoT im Arduino-Formfaktor für die intelligente Straßenbeleuchtung.

Bild 3: Arrow bietet Entwicklungsboards für Lighting-IoT im Arduino-Formfaktor für die intelligente Straßenbeleuchtung. Arrow

Der Markt macht große Schritte in Richtung einer vernetzten Welt – das Interesse am IoT oder eher am Internet of Everything ist in fast jeder Branche zu beobachten. Das Rückgrat der IoT-Technologie ist ohne Zweifel das Kommunikationsprotokoll. Die wichtigsten aufkommenden Trends sind heute Lora, Sigfox und zellulare Netzwerkbänder wie 3GPP. Lora steht für Low Power High Range und wird oft als Pionier in Smart Cities für große Sensor-basierende Datenweiterleitung in die Cloud und für Big-Data-Analysen eingesetzt.

Lora-WAN-Netze existieren bereits in über 50 Ländern weltweit. Allein auf der Basis des Kundenstamms der Smart-Everything-Lion-Boards von Arrow (beispielsweise das MC27561-Lion, Bild 3) werden über hundert neuer IoT Metering sowie intelligente Beleuchtungs- und Gebäudeleittechnik für smarte Städte entwickelt. Lora-WAN-Netzwerke bieten eine nahtlose bidirektionale Kommunikation. Da nur unlizenzierte, niederfrequente Bänder mit dem Lora-Protokoll zum Einsatz kommen, ist die Abdeckung eines Gateways hervorragend, während die Kosten der HF-Übertragungskomponenten niedrig sind. Die Eigenschaften der fehlerbedingten Nutzlasten ermöglichen über zehn Jahre Laufzeit.

Viktor Zsellér

Autorenfoto
(Bild: Arrow)
Application Engineer bei Arrow Electronics

(na)

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