LED 가로등

LED street light
LED 가로등
영국의 LED 가로등
유형LED, 가로등

LED 가로등은 LED(Integrated Light Emitting Diode) 조명기구로 가로등 조명에 사용됩니다.

디자인과 스타일

LED 가로등 패턴

LED 가로등은 발광 다이오드(LED)를 광원으로 사용하는 일체형 조명입니다.대부분의 경우 조명과 고정 장치는 별개의 부품이 아니기 때문에 통합 조명으로 간주됩니다.제조 시, LED 조명 클러스터는 패널 위에 밀봉된 후 히트 싱크로 LED 패널에 조립되어 일체형 조명 기구가 됩니다.

다양한 종류의 LED를 조명기구에 통합한 다양한 디자인이 개발되었습니다.고전력 LED를 거의 사용하지 않거나 저전력 LED를 많이 사용할 수 있습니다.LED 가로등의 모양은 LED 구성, LED와 함께 사용되는 히트 싱크, 심미적 디자인 선호도 등 여러 요소에 따라 달라집니다.

LED 가로등용 방열판은 컴퓨터 등 다른 전자제품을 냉각하는 데 사용되는 방열판과 디자인이 비슷합니다.방열판에는 LED에서 떨어진 뜨거운 공기의 흐름을 촉진하기 위해 가능한 한 많은 홈이 있는 경향이 있습니다.열교환 면적은 LED 가로등의 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.

LED 가로등의 수명은 원래 설계 사양과 비교하여 빛의 출력에 따라 결정됩니다.LED 가로등은 밝기가 30% 감소하면 수명이 다한 것으로 간주됩니다.

대부분의 LED 가로등은 LED 패널에 렌즈를 부착하여 사각형 모양으로 빛을 비추게 되어 있는데, 이는 고압의 나트륨 램프 뒷면에 반사판을 부착하는 기존 가로등에 비해 장점입니다.이 경우, 빛의 휘도의 상당 부분이 손실되고 공기와 주변 환경에서 빛 공해를 발생시킵니다.

LED 포커스 패널의 단점은 대부분의 빛이 도로를 향하고, 인도 및 기타 지역의 빛이 적다는 것입니다.이 문제는 특수 렌즈 설계와 조정 가능한 장착 스피곳을 사용하여 해결할 수 있습니다.

LED 거리 조명 프로젝트를 수행할 때 쉬운 LED 조명 모델은 고성능 조명 설계에 대한 최적화를 단순화합니다.[1]이러한 실용 방정식을 사용하여 LED 가로등 설치를 최적화함으로써 빛 공해를 최소화하고 쾌적성과 시인성을 높이며 조명 균일성과 빛 활용 효율을 극대화할 수 있습니다.

에너지효율

LED street light life span chart
다른 광원과 비교한[2] LED의 수명

LED 가로등의 주된 매력은 고압 나트륨(HPS) 및 금속 할로겐화물(MH)과 같은 기존의 가로등 고정 장치 기술에 비해 에너지 효율이 높다는 것입니다. LED 가로등의 새로운 모델(LED 가로등으로 현대화)의 효율을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있습니다.하지만, LED 가로등은 영국의 SOX 길거리 조명만큼 효율적이지 않습니다.

901 밀리와트 출력 LED를 기반으로 하는 LED 가로등은 일반적으로 기존 조명과 동일한 양의(또는 그 이상의) 휘도를 낼 수 있지만 소비 전력은 절반만 필요합니다.LED 조명은 일반적으로 고장이 나지 않고 교체해야 할 때까지 출력이 감소합니다.[2]미국의 10대 대도시 지역에 에너지 효율적인 가로등을 설치하면 연간 이산화탄소 배출량이 120만 미터톤 감소할 것으로 추산되는데, 이는 21만 2천 대의 차량을 도로에서 빼내는 것과 맞먹으며, 연간 최소 9천만 달러의 전기 비용을 절감할 수 있습니다.[3][4]

LED 조명 기구는 일반적으로 조도가[5] 낮기 때문에 고휘도의 기존 기구와 동일한 조도를 내기 위해서는 잘 분포된 조도 패턴을 사용하는 것이 중요합니다.예를 들어, 하나의 고정 장치에서 서로 다른 LED가 거리의 서로 다른 지점을 겨냥할 수 있습니다.

LED 가로등의 장점

  • 낮은 에너지 소비:많은 LED 조명 개조는 에너지 사용을 획기적으로 감소시킨다는 주장이 있습니다.[6]
  • 예측 가능한 긴 수명:LED 가로등의 예상 수명은 보통 10년 내지 15년으로, 현재 널리 보급되고 있는 HPS의 수명의 2배 내지 4배입니다. (LED 자체는 일반적으로 다른 기술과 유사한 방식으로 고장이나 "소진"되지 않으며, LED 고정 장치의 다른 기계적 또는 전자적 부품의 치명적인 고장을 방지합니다.수명은 일반적으로 30%의 발광 출력 감소로 설정됩니다.그러나 LED 고정 장치의 기능 수명은 가장 약한 링크에 의해 제한됩니다. 관련 드라이브 전자 장치는 일반적으로 약 50,000시간 동안 지속될 것으로 예상됩니다.LED 가로등 제품이 투영을 확인할 수 있을 정도로 오랫동안 사용되지 않았음을 이해하는 것이 중요합니다.실제로 실현된다면, LED를 수리하거나 교체해야 하는 빈도가 적을수록 유지보수 비용이 절감될 것입니다.
  • 보다 정확한 컬러 렌더링:컬러 렌더링 인덱스는 광원이 이상적인 광원과 비교하여 물체의 색을 정확하게 재현할 수 있는 능력입니다.향상된 컬러 렌더링을 통해 운전자가 객체를 쉽게 인식할 수 있습니다.
  • 빠른 켜짐과 꺼짐: 수은 증기, 할로겐화금속, 수증기 나트륨 램프와 같은 형광 및 고강도 방전(HID) 램프가 한번 켜지면 가열되는 데 시간이 걸리는 것과 달리 LED는 즉시 최대 밝기로 켜집니다.
  • RoHS 규정 준수: LED에는 수은이나 납이 포함되어 있지 않으며, 손상된 경우에는 유독 가스를 배출하지 않습니다.
  • 광학적으로 효율적인 조명 장비:다른 종류의 가로등은 반사판을 사용하여 램프에서 위쪽으로 방출되는 빛을 포착합니다.최상의 조건에서도 반사판은 일부 빛을 흡수합니다.형광등과 형광등이 코팅된 전구가 있는 다른 램프의 경우, 전구 자체가 반사판에 의해 아래로 향하는 빛의 일부를 흡수합니다.굴절기라고 불리는 유리 덮개는 빛을 원하는 패턴으로 거리에 투사하는 것을 도와주지만, 일부 빛은 하늘로 향함으로써 낭비됩니다(빛 오염).LED 램프 어셈블리(패널)는 반사판 없이 원하는 방향으로 빛을 보낼 수 있습니다.
  • 낮은 온도에서도 높은 광출력:형광등은 에너지 효율이 비교적 높은 반면, 평균적으로 겨울 온도에서는 더 적은 광 출력을 갖는 경향이 있습니다.

LED 가로등의 단점

LED 가로등이 깜박거리는 오작동
불량 LED 가로등이 보라색으로 바뀜
  • 많은 사람들이 색온도가 4000K 이상인 LED에서 발생하는 분위기를 싫어합니다.실내 조명은 2700K와 3000K LED가 주로 사용됩니다.[7][8]
  • LED 거리 조명의 초기 비용은 비싸고, 따라서 에너지 절약에 몇 년이 걸립니다.LED는 종종 사파이어나 다른 값비싼 기판에서 만들어지기 때문에 높은 비용은 부분적으로 사용되는 재료에서 비롯됩니다.[9]
  • 푸르킨제 효과로 인해 어두운 적응을 한 사람의 눈은 LED 가로등이 대량으로 방출하는 청색과 녹색 빛에 매우 민감한데, 이는 일반적으로 교체되는 황색과 오렌지색 고압의 나트륨 빛에 비해 매우 민감한 현상입니다.[10][11][12]이것은 빛 공해, 특히 하늘 빛의 영향을 확대합니다.
  • 광범위한 LED 조명에서 발생하는 인공 천광의 파란색 및 녹색 함량의 큰 증가는 조류 이동 및 기타 야행성 동물 행동에 영향을 미칠 가능성이 있습니다.[13]
  • LED 가로등에서 나오는 푸른 빛의 오염은 일년 주기의 리듬을 방해하고 유기체의 계절 시계를 완전히 잃게 할 수 있습니다.이는 먹이, 번식, 체온 조절 및 동면과 같은 중요한 행동에 영향을 미칩니다.어떤 경우에는 이러한 계절적 시기의 상실로 인해 동면이나 적절한 체온 조절에 실패하는 것이 유기체를 죽일 수 있습니다.[14][15][16]
  • 흰색 LED에서 형광체 층이 점진적으로 마모됩니다.색상의 변화는 기기를 하나의 광생물학적 위험군에서 더 높은 그룹으로 천천히 이동시킵니다.[17]제조 문제는 LED 가로등의 결함으로 이어져 형광체 코팅층의 박리를 유발할 수 있으며, 이는 설계 수명보다 훨씬 빠릅니다.이로 인해 흰색 LED 조명이 파란색 또는 보라색으로 바뀝니다.[18]대규모 불량 조명 문제는 미국과 캐나다의 많은 도시에서 발생했습니다.[19][20]
  • LED 가로등이 오작동하면 깜박임이 발생하여 스트로브 라이트 효과가 발생할 수 있습니다.[21]부분 정전도 LED 가로등이 잔류 전류를 감지할 수 있는 것과 동일한 영향을 미칠 수 있습니다.[22]스트로브 효과는 일부 사람들에게 발작을 유발할 수 있습니다.[23]
  • LED 가로등의 청색이 풍부한 스펙트럼은 빛의 파장이 긴 경우 도로 포장의 스펙트럼 반사율이 더 높기 때문에 도로에서 목표 휘도 레벨을 생성하는 데 있어 나트륨 조명의 황색이 지배적인 스펙트럼보다 효과적이지 않습니다.이러한 스펙트럼 반사율의 차이로 인해 LED 가로등에서 생성된 빛의 대부분은 반사되기 보다는 포장에 흡수됩니다.[24]
  • LED 가로등은 이전의 나트륨 광원보다 더 높은 수준의 눈부심을 발생시킵니다.이는 주로 광원 면적이 작은 고정 장치로 인해 휘도 수준이 증가하기 때문이며, 이는 빛의 강도를 측정하는 척도입니다.또한 청색이 풍부한 LED 가로등 스펙트럼은 눈부심 수준을 증가시키며, 특히 불쾌감을 유발합니다.[25][26]
  • 청색이 풍부한 LED 가로등 스펙트럼은 레일리 산란의 영향을 더 크게 주는데, 이 경우 짧은 파장의 빛이 긴 파장의 빛보다 작은 입자 내에서 산란됩니다.이렇게 대기 내에서 빛의 산란이 증가하면 하늘빛이 증가하게 됩니다.폭우, 눈 또는 안개와 같은 나쁜 날씨에는 이러한 산란이 시각을 방해하는 물리적인 빛의 벽을 만들 수 있습니다.[27]
  • 사람의 눈이 늙어감에 따라 눈의 렌즈는 노랗게 변합니다.이는 렌즈의 스펙트럼 투명도를 변화시켜 더 긴 파장의 빛을 선호하며, 더 짧은 파장의 빛에 대한 투명도는 크게 떨어집니다.이러한 스펙트럼 기반의 투명도 손실로 인해 청색이 풍부한 LED 가로등 스펙트럼은 나이가 들수록 잘 보이지 않게 됩니다.예를 들어, 50세가 된 사람의 눈에서, 25세가 된 사람에 비해 4000K LED의 광 투과율은 2700K LED의 광 투과율보다 11% 낮습니다.[28][24]

건강상의 문제

  • 백색 LED 전구의 빛에 노출되면 압력 나트륨 전구의 빛에 노출되는 것보다 멜라토닌이 최대 5배 이상 억제됩니다.[29]400~500나노미터 파장으로 방출되는 백색광이 송과선에서 생성되는 멜라토닌의 생성을 억제한다는 사실은 알려져 있습니다.그 효과는 인간의 생체 시계가 교란되어 수면과 휴식 기간이 제대로 되지 않는 것입니다.[30]
  • 마드리드 콤플루텐세 대학의[31] 연구는 LED 거리 조명에 장기간 노출되면 인간의 눈 망막에 회복할 수 없는 해를 끼칠 수 있다고 주장했습니다.마드리드의 연구에 따르면 이는 "파란 띠"[32][33]의 높은 수준의 방사선이 원인이라고 합니다.
  • 인공 야간 조명은 (야생동물은 말할 것도 없고) 인간에게 다양한 영향을 미치며, 광학 방사선 노출은 인간의 생리와 행동에 직간접적으로 영향을 미칩니다.많은 분야가 잘 이해되지 않고 있으며, IES(Illuminating Engineering Society)의 입장문은 주로 추가 연구의 필요성을 강조하고 있습니다.[34]
  • 눈부심으로 인한 위험이 있습니다.2013년에 발표된 프랑스 정부 보고서에 따르면 10,000 cd/m2 이상의 휘도 수준은 시야에서 조명 장치의 위치에 상관없이 시각적 불편을 초래한다고 합니다.LED의 발광면은 고농축 포인트 소스이므로, 각 소스의 휘도는 불쾌 수준보다 1000배 이상 높아질 수 있습니다.따라서 이러한 유형의 선원에서 나오는 직접 방사선의 수준은 시각적 불편함의[17][35] 수준을 쉽게 초과할 수 있습니다.

참고문헌

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외부 링크