Ein tiefer Einblick in das LED-Beleuchtungssegment zeigt dessen zunehmende Verbreitung über Innenanwendungen wie Häuser und Gebäude hinaus und die Ausweitung auf Außen- und Spezialbeleuchtungsszenarien. Darunter sticht die LED-Straßenbeleuchtung als typische Anwendung mit starker Wachstumsdynamik hervor.
Inhärente Vorteile der LED-Straßenbeleuchtung
Herkömmliche Straßenlaternen verwenden typischerweise Hochdruck-Natriumdampflampen (HPS) oder Quecksilberdampflampen (MH), bei denen es sich um ausgereifte Technologien handelt. Im Vergleich dazu bietet LED-Beleuchtung jedoch zahlreiche Vorteile:
Umweltfreundlich
Im Gegensatz zu HPS- und Quecksilberdampflampen, die giftige Substanzen wie Quecksilber enthalten, die einer speziellen Entsorgung bedürfen, sind LED-Leuchten sicherer und umweltfreundlicher und stellen keine derartigen Gefahren dar.
Hohe Kontrollierbarkeit
LED-Straßenlaternen arbeiten mit AC/DC- und DC/DC-Stromumwandlung, um die erforderliche Spannung und den erforderlichen Strom zu liefern. Dies erhöht zwar die Komplexität der Schaltung, bietet jedoch eine hervorragende Steuerbarkeit und ermöglicht schnelles Ein-/Ausschalten, Dimmen und präzise Farbtemperaturanpassungen – Schlüsselfaktoren für die Implementierung automatisierter intelligenter Beleuchtungssysteme. LED-Straßenlaternen sind daher in Smart-City-Projekten unverzichtbar.
Niedriger Energieverbrauch
Studien zeigen, dass die Straßenbeleuchtung im Allgemeinen etwa 30 % des kommunalen Energiebudgets einer Stadt ausmacht. Der geringe Energieverbrauch der LED-Beleuchtung kann diesen erheblichen Aufwand deutlich reduzieren. Es wird geschätzt, dass die weltweite Einführung von LED-Straßenlaternen den CO₂-Ausstoß um Millionen Tonnen reduzieren könnte.
Ausgezeichnete Direktionalität
Herkömmlichen Straßenbeleuchtungsquellen mangelt es an Richtwirkung, was oft zu unzureichender Beleuchtung in wichtigen Bereichen und unerwünschter Lichtverschmutzung in Nichtzielbereichen führt. LED-Leuchten mit ihrer überlegenen Ausrichtung überwinden dieses Problem, indem sie definierte Räume beleuchten, ohne die umliegenden Bereiche zu beeinträchtigen.
Hohe Lichtausbeute
Im Vergleich zu HPS- oder Quecksilberdampflampen bieten LEDs eine höhere Lichtausbeute, also mehr Lumen pro Leistungseinheit. Darüber hinaus emittieren LEDs deutlich weniger Infrarot- (IR) und Ultraviolettstrahlung (UV), was zu weniger Abwärme und einer geringeren thermischen Belastung der Leuchte führt.
Verlängerte Lebensdauer
LEDs sind für ihre hohen Sperrschichttemperaturen und ihre lange Lebensdauer bekannt. Bei der Straßenbeleuchtung können LED-Arrays bis zu 50.000 Stunden oder mehr halten – zwei- bis viermal länger als HPS- oder MH-Lampen. Dies reduziert die Notwendigkeit eines häufigen Austauschs, was zu erheblichen Einsparungen bei Material- und Wartungskosten führt.
Zwei große Trends in der LED-Straßenbeleuchtung
Angesichts dieser erheblichen Vorteile ist der großflächige Einsatz von LED-Beleuchtung in der städtischen Straßenbeleuchtung zu einem klaren Trend geworden. Dieses technologische Upgrade stellt jedoch mehr als einen einfachen „Ersatz“ herkömmlicher Beleuchtungsgeräte dar – es handelt sich um einen systemischen Wandel mit zwei bemerkenswerten Trends:
Trend 1: Intelligente Beleuchtung
Wie bereits erwähnt, ermöglicht die gute Steuerbarkeit von LEDs die Schaffung automatisierter intelligenter Straßenbeleuchtungssysteme. Diese Systeme können die Beleuchtung automatisch auf der Grundlage von Umgebungsdaten (z. B. Umgebungslicht, menschliche Aktivität) anpassen, ohne dass ein manueller Eingriff erforderlich ist, was erhebliche Vorteile bietet. Darüber hinaus könnten sich Straßenlaternen als Teil städtischer Infrastrukturnetzwerke zu intelligenten IoT-Edge-Knoten entwickeln und Funktionen wie Wetter- und Luftqualitätsüberwachung integrieren, um in Smart Cities eine wichtigere Rolle zu spielen.
Dieser Trend stellt jedoch auch neue Herausforderungen für das Design von LED-Straßenlaternen dar und erfordert die Integration von Beleuchtungs-, Stromversorgungs-, Sensor-, Steuerungs- und Kommunikationsfunktionen auf engstem Raum. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wird die Standardisierung unerlässlich und markiert den zweiten wichtigen Trend.
Trend 2: Standardisierung
Die Standardisierung erleichtert die nahtlose Integration verschiedener technischer Komponenten in LED-Straßenlaternen und verbessert so die Skalierbarkeit des Systems erheblich. Dieses Zusammenspiel zwischen intelligenter Funktionalität und Standardisierung treibt die kontinuierliche Weiterentwicklung der LED-Straßenbeleuchtungstechnologie und -anwendungen voran.
Entwicklung der LED-Straßenlaternenarchitekturen
ANSI C136.10 Nicht dimmbare 3-Pin-Fotosteuerungsarchitektur
Der ANSI C136.10-Standard unterstützt nur nicht dimmbare Steuerungsarchitekturen mit 3-poligen Fotosteuerungen. Mit der Verbreitung der LED-Technologie wurden zunehmend höhere Effizienz und dimmbare Funktionen gefordert, was neue Standards und Architekturen wie ANSI C136.41 erforderlich machte.
ANSI C136.41 Dimmbare Photocontrol-Architektur
Diese Architektur baut auf dem 3-Pin-Anschluss auf und fügt Signalausgangsanschlüsse hinzu. Es ermöglicht die Integration von Stromnetzquellen in ANSI C136.41-Fotokontrollsysteme und verbindet Leistungsschalter mit LED-Treibern und unterstützt so die LED-Steuerung und -Anpassung. Dieser Standard ist abwärtskompatibel mit herkömmlichen Systemen und unterstützt drahtlose Kommunikation und bietet so eine kostengünstige Lösung für intelligente Straßenlaternen.
ANSI C136.41 weist jedoch Einschränkungen auf, z. B. keine Unterstützung für Sensoreingaben. Um dieses Problem anzugehen, hat die globale Allianz der Beleuchtungsindustrie Zhaga den Zhaga Book 18-Standard eingeführt, der das DALI-2 D4i-Protokoll für das Kommunikationsbus-Design integriert, Verkabelungsprobleme löst und die Systemintegration vereinfacht.
Zhaga Buch 18 Dual-Node-Architektur
Im Gegensatz zu ANSI C136.41 entkoppelt der Zhaga-Standard das Netzteil (PSU) vom Fotosteuerungsmodul, sodass es Teil des LED-Treibers oder eine separate Komponente sein kann. Diese Architektur ermöglicht ein Dual-Knoten-System, bei dem ein Knoten nach oben für die Fotosteuerung und Kommunikation und der andere nach unten für Sensoren verbunden ist, wodurch ein vollständiges intelligentes Straßenbeleuchtungssystem entsteht.
Zhaga/ANSI-Hybrid-Dual-Node-Architektur
Kürzlich ist eine Hybridarchitektur entstanden, die die Stärken von ANSI C136.41 und Zhaga-D4i vereint. Es verwendet eine 7-polige ANSI-Schnittstelle für aufwärts gerichtete Knoten und Zhaga Book 18-Anschlüsse für abwärts gerichtete Sensorknoten, was die Verkabelung vereinfacht und beide Standards nutzt.
Abschluss
Mit der Weiterentwicklung von LED-Straßenbeleuchtungsarchitekturen stehen Entwicklern immer mehr technische Optionen zur Verfügung. Die Standardisierung gewährleistet eine reibungslose Integration von ANSI- oder Zhaga-konformen Komponenten, ermöglicht nahtlose Upgrades und erleichtert den Weg zu intelligenteren LED-Straßenbeleuchtungssystemen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. Dezember 2024