Ez a világítási jelleg kellemes, barátságos esztétikai hatást eredményez. (1. ábra)
Viszont fényszennyezési szempontból a lámpatestek által vízszinteshez közeli, és a felső féltérbe kibocsátott fény nem éppen előnyös, a kellemes esztétikai hatás ellenére.
Hogyan lehet megszüntetni a káros fényszennyező hatást, úgy, hogy az esti barátságos megjelenést, a kellemes összképet, és emellett az energiahatékonyságot is növeljük?
Megoldást jelenthetnek minden szempontból a LED-ek, egy megfelelő optikai rendszerben elhelyezve. Egy ilyen optikai „modul” segítségével megvalósítható a fényszennyezés-mentes, ugyanakkor nagy fényhasznosítású, és a nappali megjelenésben és az esti fényhatásban egyaránt minden követelményt kielégítő lámpatest.
Hogyan épül fel az optika?
Érdemes megtartani a hagyományos lámpatestek forgásszimmetrikus jellegét mind formailag, mind fénytechnikailag. Tapasztalataink szerint a forgásszimmetrikus lámpatestformák a legkedveltebbek ebben a kategóriában. A tervezett LED-es modul ennek megfelelően forgásszimmetrikus fényeloszlással rendelkezik, a beépített 18 db LED vízszintes síkban, 20o-os osztással, körben helyezkedik el. A szükséges világítási szint eléréséhez 1 W-os egységteljesítményű CREE gyártmányú LED-ek kerültek alkalmazásra.
A LED-ek villamos táplálása 350 mA-es, áramgenerátoros meghajtással történik.
A világító diódák két soros áramkörben 9-9 db egység soros kapcsolásával üzemelnek. A LED-eket alul és felül egy-egy előre fényezett, nagytisztaságú alumíniumlemezből készült gyűrűs tükör veszi körül (2. ábra).
A rendszer fényhasznosítására jellemző, hogy fénytechnikailag kompatibilis egy hagyományos, 36 W-os kompakt-fénycsöves egységgel.
További előnye a berendezésnek az elektronikus működtetés, amelynek vesztesége minimális.
A lámpatest teljesítményfelvétele a következő: 18 db LED: 18 W + 2,5 W: meghajtó egység. Az összes teljesítményfelvétel 20,5 W, szemben egy hagyományos induktív előtétes 36 W-os kompakt fénycsöves berendezéssel, amelynek teljesítményfelvétele: fényforrás: 36 W + előtét ~9 W, összesen 45 W.
A 3. ábrán jól látható a gyűrűs tükrök és a LED-ek elhelyezkedése.
A LED-ek tartóeleme egy igen jó hővezetési tulajdonságokkal rendelkező alumínium öntvény, amely a keletkező hőt a lámpatest külső - szintén alumíniumból készült- elemei, illetve a környezet felé elvezeti.
Nagyon fontos konstrukciós feladat a keletkező veszteséghő elvezetése a lámpatestből. Ez a lámpatest magas tömítettsége (IP 65-66) miatt csak hővezetéssel lehetséges.
Tekintettel arra, hogy az optikai modulban nem helyezhető el a meghajtó egység, gondoskodni kell egy hőtechnikailag elkülönült részen való elhelyezésről. Praktikus megoldás a bura alatti beépítés, oly módon, hogy a meghajtó egység veszteséghőjét a bura alsó, alumíniumból készült tartóöntvénye vezesse el.
A tápvezetékek LED modulhoz vezetése a bura hossztengelyében elhelyezett rögzítőcső belsejében történik.
Érdemes megjegyezni, hogy az alkalmazott 350 mA-meghajtás bizonyos határok között változtatható, azaz beépíthető 700 mA-es meghajtó is. Ebben az esetben a lámpatest fényárama 170-180 %-ra növekszik, de ezzel együtt az üzemi hőmérséklet is emelkedik tetemes mértékben. Csak akkor szabad növelni a munkaáramot, illetve a teljesítményt, ha a LED-ek működési hőmérséklete a megengedett határérték alatt marad. Figyelembe kell venni azt a tényt is, hogy a magasabb működési hőmérséklethez alacsonyabb élettartam tartozik.
Még két villamos elem van, amit érdemes beépíteni a LED-es berendezésekbe. Az egyik biztonsági elem egy bimetall hőkapcsoló, amely a LED-eket rögzítő alumínium öntvényre van rögzítve, és amennyiben az öntvény felületének hőmérséklete elér egy meghatározott értéket, megszakítja az áramkört. Ez a védelem várhatóan akkor léphet működésbe, ha valamilyen hiba miatt egy meleg, napsütötte nyári délután bekapcsolásra kerülnek a lámpatestek. Méréseink szerint egy nem működtetett lámpatest belső alaphőmérséklete ilyen viszonyok között elérheti a 60 Co-t. A hőkapcsoló az öntvény lehűlésekor automatikusan újra bekapcsol.
A másik biztonsági elem egy túlfeszültség levezető, amely védi a lámpatest elektronikáját a hálózati tranziens feszültséglökések káros hatásától.
A 4. ábrán látható a lámpatest két fényeloszlási görbéje.
Igaz, hogy a lámpatest forgásszimmetrikus fényeloszlású, de tekintettel arra hogy a C 0o-180o sík metszi a LED-eket, a C 90o-270o sík pedig két LED között helyezkedik el, ez elhanyagolható, de a mérésnél kimutatható különbséget okoz a görbék között. A LED-ek, illetve a gyűrűs tükörelemek egymáshoz viszonyított pozíciója megakadályozza a 80o feletti szögekbe a fénykibocsátást, ezáltal minimálisra csökkentve a fényszennyező hatást.
A lámpatesttel szemben nemcsak fénytechnikai, hanem villamos követelmények is vannak.
A szokásos, lámpatestszabványban rögzített alapkövetelményeken túl, több olyan szabványkövetelménynek kell megfelelni, amelyek a környezet villamos és elektromágneses zavarását korlátozzák.(EMC)
E területen a meghatározó elem az elektronikus előtét. Kiválasztásakor gondosan kell ügyelni a szabványkövetelmények teljesülésére. Nem megfelelő választás esetén számos olyan hálózati visszahatási probléma, zavarás alakulhat ki, amely hagyományos, induktív előtéttel működtetett lámpatestek esetén nem fordulhatott elő.
Egy parkban, sétányon telepített lámpatest szerves része a környezetnek. Méretei, formája miatt domináns elem, aminek nappali megjelenése csak esztétikai élményt jelent, mivel ekkor hasznos (világítási) funkciója nincs. Sötétedéskor megváltozik a helyzet: Az oszlop láthatósága, a forma háttérbe szorul, helyette a létrehozott világítási hatás és a megvilágított környezet a domináns.
Ahhoz, hogy a lámpatest esztétikai megjelenése megfelelő legyen, az optikát fel kell öltöztetni (5. ábra).
A legtöbb parkvilágító lámpatestben a bura nagyméretű, meghatározó része a lámpatest megjelenési képének. A cikk tárgyát képező LED-es lámpatestek 200 mm átmérőjű hengeres, víztiszta vandálbiztos, UV stabilizált polikarbonát burával készülnek. Sajnos hangsúlyozni kell a vandálbiztosságot, mivel a lámpatestek hosszú élettartama csak ezzel az anyagtípussal biztosítható. A bura mérete indifferens az optika működése szempontjából, ezért hossza 400-1700 mm között változhat, a tervező ízlésének megfelelően.
A 6. ábrán egy 3,5 m-es lámpatest látható, amelynél a burahossz a lámpatest magasságának fele.
A 7. és a 8. ábra az esti bekapcsolt állapotot mutatja. Jól megítélhető a képeken a világítás egyenletessége, valamint a LED-ek fehér fénye, amely a zöld lombos környezetben igen kellemes, hangulatos látványt eredményez.
A 8. ábrán az épülethomlokzathoz közel telepítetett lámpatestek által létrehozott fényeloszlásból, a falra vetített fény eloszlásánál jól látható a ~80o-os vágás.
Az eddig tervezett, kivitelezett és üzemelő LED-es berendezések tapasztalatai azt mutatják, hogy van jogosultsága a LED-es világításnak a közvilágítás fenti szegmensében. Összehasonlítva a hagyományos lámpatestekkel, megállapítható, hogy a LED-es berendezések tervezése sokkal nagyobb óvatosságot, körültekintést igényel. Magas színvonalú optikai tervezéssel lehetséges az energia-megtakarítás, viszont a lámpatestek elhelyezése igen nagy gondosságot igényel.
A lámpatestek formavilágának kialakításában két út is járható: sikeres konstrukciók alakíthatóak ki a hagyományos lámpatestek belső áttervezésével, de a jövőben valószínűleg növekszik a már LED fényforrásokra tervezett új konstrukciók aránya.
