Anwendungsleitfaden zum Farbwiedergabeindex (CRI) von Solarstraßenlaternen – Herstellerperspektive
Den Farbwiedergabeindex (CRI) von Solarstraßenlaternen verstehen
Der Farbwiedergabeindex (CRI) ist ein entscheidender Parameter zur Bewertung der Farbwiedergabeleistung von Solarstraßenlaternen. Je höher der CRI, desto besser die Farbwiedergabe und desto näher kommt der visuelle Effekt dem natürlichen Licht. Dieser Artikel analysiert die CRI-Werte verschiedener Lichtquellentypen und ihren Einfluss auf die Bildqualität.
Als Hersteller von Solarstraßenlaternen wissen wir, dass der CRI die Lichteffekte und das Benutzererlebnis direkt beeinflusst. Im Folgenden geben wir praktische Ratschläge zu technischen Prinzipien, Szenenanpassung und Produktauswahl.
1. Vergleich von Lichtquellentypen und Farbwiedergabeeigenschaften
Lichtquellentyp | CRI (Ra) | Spektrale Eigenschaften | Anpassungsfähigkeitsbewertung (Sonnensystem) |
---|---|---|---|
Glühlampe | 95-100 | Kontinuierliches Spektrum, aber ohne blaues Licht | Beste Farbwiedergabe, aber nur 15lm/W Effizienz, benötigt 3x Batteriekapazität, mittlerweile veraltet |
Leuchtstofflampe | 60-85 | Linienspektrum, kein rotes Licht | Schwieriger Start bei niedrigen Temperaturen (-10℃ Helligkeitsabfall um 40%), nicht für kalte Regionen geeignet |
Natriumdampf-Hochdrucklampe | 20-25 | Gelbes Licht mit schmalem Spektrum, starke Farbverzerrung | 100lm/W+ Effizienz, wird nur in abgelegenen Low-Cost-Projekten verwendet |
LED-Lampe | 70-98 | Einstellbares Vollspektrum/segmentiertes Spektrum | Mainstream-Wahl, Modelle mit hohem CRI bieten eine Effizienz von 130 lm/W+ und kontrollierbaren Energieverbrauch |
2. Einfluss des CRI von Solarstraßenlaternen auf die tatsächlichen Effekte
Sicherheit und Funktionalität
- Niedriger CRI (Ra<70): Rote Warnschilder ΔE-Farbunterschied >15 (internationale Anforderung ΔE<5), Gesichtserkennungsdistanz um 30% verkürzt.
- Hoher CRI (Ra≥80): Die Vegetationsschichtung verbessert sich um 50%, wodurch Beschwerden über ein „gruseliges Gefühl“ in der Nacht reduziert werden.
Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz
- Für jede Erhöhung von Ra um 10 Punkte: Erfordert eine Erhöhung der Batteriekapazität um 8% (z. B. erfordert eine 50-W-Straßenlaterne Ra70→Ra80 eine zusätzliche 10-Ah-Batterie).
- Kostenbilanz: Der Aufpreis für LEDs mit hohem CRI beträgt etwa 0,8–1,2 Yuan/W, der Wartungszyklus verlängert sich jedoch um 2–3 Jahre.
Kommerzieller Wert
- Ra≥90: Die Farbsättigung des Produkts steigt um 18%, die Konvertierungsrate des Verbrauchers bei Nacht steigt um 12% (Messdaten von kommerziellen Plätzen).
3. Szenariobasiertes Auswahlschema
Anwendungsszenario | Empfohlener Ra-Wert | Wichtige technische Lösung | Kostensensitivität |
---|---|---|---|
Vorort-Hauptstraße | 70-75 | 3000 K warmweißes Licht + asymmetrische Linse, reduziert Blaulicht | ★★☆☆☆ |
Altes Wohngebiet | 80-85 | R9 Zusatzlichtchip (Deep Red Restoration) + Blendschutzdesign | ★★★☆☆ |
Kulturtourismus-Landschaftsgürtel | 90-95 | Vollspektrum-LED + intelligente RGBCW-Farbanpassung, stellt alte Gebäudetexturen wieder her | ★★★★☆ |
Industriepark | 65-70 | Hocheffiziente Modelle mit niedrigem CRI, betont gleichmäßige Beleuchtung | ★☆☆☆☆ |
Technische Vorschläge:
- Tests in Schlüsselbereichen: Verwenden Sie das X-Rite CA410-Spektralphotometer, um die Leistung von R9 (tiefrot) und R12 (tiefblau) zu messen.
- Hybridlösung: Basismodul (Ra70) + wichtiges Zusatzlichtmodul (Ra90), gleicht Kosten und Wirkung aus.
4. Technische Optimierung und Qualitätskontrollpunkte
Spektrale Verbesserungstechnologie
- Violett angeregte LED: Spektrale Kontinuität und Ähnlichkeit mit Sonnenlicht erreichen 92%, Ra≥95 und Blaulichtspitze um 40% reduziert.
- Dynamisches Dimmen: Automatischer Wechsel in den niedrigen CRI-Modus (Ra85→70) bei geringem Verkehrsaufkommen, verlängert die Batterielebensdauer um 30%.
Dämpfungsregelung
- Jährlicher Dämpfungsstandard: Bei hochwertigen Produkten beträgt der jährliche CRI-Rückgang ≤ 1,5, bei minderwertigen Produkten können es 5–8 Punkte sein.
- Kompensationsschaltung: Eingebautes Stromregelungsmodul gleicht den durch Alterung des LED-Chips verursachten Rückgang der Farbwiedergabe aus.
Optisches Design
- Zusammengesetzte Linse: Sekundäre Lichtverteilung reduziert ungültige Streuung, erhöht die effektive Farbwiedergabe des Lichts um 15%.
5. Kaufvorschläge des Benutzers
- Zertifizierungsstandards: Fordern Sie den Testbericht CIE S 025/E:2015 an, konzentrieren Sie sich auf Rf (Wiedergabetreue) und Rg (Gamut-Index).
- Garantiebedingungen: Wählen Sie Hersteller, die einen „Ra-Rückgang ≤3 innerhalb von 5 Jahren“ versprechen, und geben Sie Produkten den Vorzug, die modulare Upgrades unterstützen.
- Überprüfung vor Ort: Verwenden Sie Standardfarbkarten (z. B. ColorChecker 24 Farben), um die Lichteffekte vor der Installation zu vergleichen.
Fallreferenz: Bei einem bestimmten Projekt in einer antiken Stadt wurden LEDs mit Ra95+R9>60 verwendet, wodurch sich die nächtliche Verweildauer der Besucher um 1,2 Stunden und der Umsatz der Geschäfte um 18% erhöhte.
Als Hersteller empfehlen wir Anwendern, eine bedarfsgerechte und wirtschaftliche Farbwiedergabelösung zu wählen und so Kostenverschwendung durch das blinde Streben nach hohen Parametern zu vermeiden. Für kundenspezifische Lösungen bieten wir Spektrumsimulation und Energieverbrauchsberechnung an.
Schlagwort: Solar-Straßenlaterne CRI
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Schlüsselformeln für das Design von Solar-Straßenlaternen
Dieser Artikel fasst die wesentlichen Formeln zusammen, die häufig beim Entwurf von Solarstraßenlaternen verwendet werden, und integriert nationale Standards und praktische Fallstudien aus verschiedenen Dokumenten:
1. Berechnung der durchschnittlichen Straßenbeleuchtungsstärke
Formel:
EDurchschnitt = (N × Φ × U × K) / A
- Parameterbeschreibung:
- N: Anzahl der Vorrichtungen
- Φ: Gesamtlichtstrom pro Lampe (lm)
- U: Auslastungsfaktor (0,4-0,6)
- K: Wartungsfaktor (0,7-0,8)
- A: Straßenfläche (m2) = Straßenbreite × Lampenabstand
Beispiel:
6m breite Straße, Lampenabstand 30m, Einsatz 10.000 lm LED, einseitige Beleuchtung:
EDurchschnitt ≈ (1 × 10.000 × 0,5 × 0,75) / (6 × 30) ≈ 20,8 lx
2. Berechnung der Solarmodulleistung
Formel:
Ppv = QTag / (Hpeak × ηsys)
- Parameterbeschreibung:
- Qday = PLED × Twork (Täglicher Energieverbrauch, Wh)
- Hpeak: Lokale durchschnittliche Anzahl der Stunden mit maximalem Sonnenlicht pro Jahr (siehe meteorologische Daten, z. B. Peking 4,5 h)
- ηsys: Systemwirkungsgrad (0,6-0,75, einschließlich Leitungsverluste, Reglerverluste)
Beispiel:
Lastleistung 80 W, täglicher Betrieb 10 h, Shanghai Hpeak = 3,8 h:
Ppv ≈ (80 × 10) / (3,8 × 0,65) ≈ 324 W
3. Berechnung der Batteriekapazität
Formel:
C = (Qday × D) / (DOD × ηbat × Vsys)
- Parameterbeschreibung:
- D: Anzahl aufeinanderfolgender bewölkter Tage (normalerweise 3-5 Tage)
- DOD: Entladetiefe (0,5 für Bleibatterien, 0,8 für Lithiumbatterien)
- ηbat: Lade-/Entladeeffizienz (0,85-0,95)
- Vsys: Systemspannung (12V/24V)
Beispiel:
Tagesverbrauch 800Wh, 24V System, 3 Tage Backup, Lithiumbatterie:
C ≈ (800 × 3) / (0,8 × 0,9 × 24) ≈ 138,9 Ah → Wählen Sie eine 150Ah-Batterie
4. Installationswinkel des Solarmoduls
Formel:
θ = φ + (5° bis 15°)
- Parameterbeschreibung:
- φ: Lokale geografische Breite
- Winteroptimierung: Breitengrad +10°~15°, Sommeroptimierung: Breitengrad -5°
Beispiel:
Nanjing, Breitengrad 32°, Neigungswinkel der festen Halterung auf 37° (32°+5°) eingestellt, um die Stromerzeugung im Winter zu verbessern.
5. Winddruck auf Solarmodule
Formel:
F = 0,61 × v2 × A
- Parameterbeschreibung:
- v: Maximale Windgeschwindigkeit (m/s)
- A: Windausrichtungsfläche des Photovoltaikmoduls (m2)
Beispiel:
Panelfläche 2m2, Auslegungswindgeschwindigkeit 30m/s:
F = 0,61 × (30)2 × 2 = 1098 N
Die Windbeständigkeit des Laternenmasts und des Fundaments muss überprüft werden.
6. Korrektur der Betriebsspannung der Komponenten (Temperatureffekt)
Formel:
Vmp = Vmp(STC) × [1 + α × (T – 25)]
- Parameterbeschreibung:
- α: Temperaturkoeffizient (ca. -0,35%/°C für monokristallines Silizium)
- T: Tatsächliche Betriebstemperatur (°C)
Beispiel:
Nennspannung der Bauteile 18V, Betriebstemperatur 60°:
Vmp ≈ 18 × [1 – 0,0035 × (60-25)] ≈ 15,3 V
7. Spannungsabfallkompensation aufgrund der Temperatur
Formel:
ΔV = NSerie × α × ΔT × Vmp (STC)
Beispiel:
3 in Reihe geschaltete Komponenten, jeweils Vmp=30V, Temperaturdifferenz 35°:
ΔV ≈ 3 × (-0,0035) × 35 × 30 ≈ -11V
Der MPPT-Spannungsbereich muss angepasst werden.
8. Entwurf zur Optimierung der Solarmodulkapazität
Empirische Formel:
Ppv(opt) = 1,2 × PPV
- Berücksichtigen Sie Schatten und Staubverluste (Effizienzverlust von 10-20%).
- Wenn Sie mehrere Komponenten parallel schalten, erhöhen Sie die Anzahl der Bypassdioden, um Hotspot-Effekte zu verringern.
9. Vergleichstabelle typischer Designparameter
Parameter | Referenzwert | Standardgrundlage |
---|---|---|
Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke U0 | ≥0,4 (Hauptstraße) | CJJ45-2015 Normen für Straßenbeleuchtung |
Komponenten-Neigungswinkelfehler | ≤±3° | GB/T 9535 Normen für Photovoltaikmodule |
Batterielebensdauer | ≥1500 Mal (Lithiumbatterie) | GB/T 22473 Energiespeicherstandards |
Windwiderstandsklasse | ≥12 Stufen (33 m/s) | GB 50009 Baulastcode |
Notiz: Das tatsächliche Design sollte mit PVsyst-Simulationen und DIALux-Beleuchtungssimulationen kombiniert und durch Feldtests validiert werden.
Designhandbuch für LED-Solarstraßenlaternen (Ausgabe 2025)
1. Design-Zusammensetzung und Auswahlstandards für Solar-Straßenlaternensysteme
1. Konfiguration der Kernkomponenten
Komponente | Funktionale Anforderungen | Auswahlparameter |
---|---|---|
LED-Lichtquelle | Farbtemperatur 4000-5000K, Farbwiedergabeindex ≥70 | Lichtausbeute ≥150 lm/W, IP65-Schutz |
Photovoltaikmodul | Wirkungsgrad von monokristallinem Silizium ≥22% | Leistung = Täglicher Systemverbrauch / (Lokale durchschnittliche Spitzensonnenstunden × 0,7) |
Batterie | Zyklenlebensdauer ≥1500 Mal | Kapazität (Ah) = Tagesverbrauch (Wh) / (Systemspannung × Entladetiefe × 0,9) |
Regler | MPPT-Effizienz ≥95% | Überlade-/Überentladeschutz, zeitbasierte Steuerung der Ladung |
2. Berechnung der wichtigsten Designparameter für Solarstraßenlaternen
1. Bedarfsplanung für solarbetriebene Straßenbeleuchtung
Formel:
PLED = E × A / (η × U × K)
- Parameter Erklärung
- E: Bemessungsbeleuchtungsstärke (Hauptstraßen 15–30 lx, Nebenstraßen 10–20 lx)
- A: Beleuchtete Fläche = Straßenbreite × Abstand zwischen den Lichtern
- η: Leuchteneffizienz (0,8-0,9)
- U: Auslastungsfaktor (0,4-0,6)
- K: Wartungsfaktor (0,7-0,8)
Beispiel: Straßenbreite 6m, Lichtabstand 25m, Zielbeleuchtungsstärke 20 lx
→ PLED = 20 × (6 × 25) / (0,85 × 0,5 × 0,75) = 20 × 150 / 0,32 ≈ 94 W
→ Wählen Sie ein 100W LED-Modul (Lichtstrom 15.000 lm)
2. Berechnung der Kapazität von Photovoltaiksystemen für Solarstraßenlaternen
Schritte:
- Täglicher Verbrauch: QTag = PLED × Arbeitszeit (zB: 100W × 10h = 1000Wh)
- Leistung des PV-Moduls: PPV = QTag / (HGipfel × 0,7)
- HGipfel: Lokale durchschnittliche Sonnenscheindauer (z. B.: Peking 4,5 h)
- → PPV = 1000 / (4,5 × 0,7) = 317 W → Wählen Sie 2 × 160 W Module
- Batteriekapazität: C = QTag / (VSystem × DOD × 0,9)
- VSystem: Systemspannung (normalerweise 12/24V)
- DOD: Entladetiefe (80% für Lithiumbatterien)
- → C = 1000 / (24 × 0,8 × 0,9) = 57,6 Ah → Wählen Sie eine 60 Ah Lithiumbatterie
3. Strukturelle Designspezifikationen für Solarstraßenlaternen
1. Pol- und Komponentenlayout
Straßentyp | Masthöhe (H) | PV-Panel-Winkel | Installationsabstand |
---|---|---|---|
Abzweigstraße | 4-6 m | Breitengrad + 5° | 25-30 Min. |
Hauptstraße | 6-8 m | Breitengrad + 10° | 30-35 Min. |
Schnellstraße | 8-12 Min. | Verstellbare Halterung | 35-40 m |
Windwiderstandsdesign: Flanschgröße ≥ Mastdurchmesser × 1,2 (z. B.: Mastdurchmesser 76 mm → Flansch 200 × 200 × 10 mm)
4. Intelligente Steuerungsstrategie für Solarstraßenlaternen
1. Multi-Mode-Betriebsschema
Zeitraum | Steuerlogik | Leistungsanpassung |
---|---|---|
18:00-22:00 | Betrieb mit voller Leistung | 100% |
22:00-24:00 | Dynamisches Dimmen (Verkehrserkennung) | 50-70% |
00:00-6:00 | Mindestsicherheitsbeleuchtungsstärke einhalten | 30% |
Notstromversorgung: Konfigurieren Sie in Gebieten mit mindestens 3 Tagen ununterbrochenem Regen eine ergänzende Schnittstelle zur Netzstromversorgung.
5. Installations- und Wartungspunkte
1. Bauprozess
- Umweltverträglichkeitsprüfung: Vermeiden Sie Schatten von Bäumen/Gebäuden und Behinderungen < 2 Stunden zur Wintersonnenwende.
- Fundamentguss: Tiefe = Masthöhe / 10 + 0,2 m (z. B.: 6 m Mast → 0,8 m tief).
- Verdrahtungsstandards: Spannungsabfall im Photovoltaikkabel ≤3%, Verlegetiefe der Batterie ≥0,5 m.
2. Betriebs- und Wartungszyklus
Komponente | Prüfgegenstände | Zyklus |
---|---|---|
PV-Modul | Oberflächenreinigung, Winkelkorrektur | Einmal im Monat |
Batterie | Spannungsprüfung (≥11,5 V bei 12 V) | Einmal im Vierteljahr |
LED-Leuchten | Lumen-Abnahmeprüfung (jährliche Degradation <3%) | Einmal im Jahr |
6. Wirtschaftliche Analyse
1. Kostenvergleich (basierend auf 6m Stange)
Artikel | Traditionelle Gitterbeleuchtung | LED Solar Straßenlaterne |
---|---|---|
Erstinvestition | 8.000 Yuan | 12.000 Yuan |
Jährliche Stromkosten | 600 Yuan | 0 Yuan |
Gesamtkosten über 10 Jahre | 14.000 Yuan | 12.000 Yuan |
Amortisationszeit:
Amortisationszeit = (Preisdifferenz / jährliche Ersparnis) = (12.000 – 8.000) / 600 ≈ 6,7 Jahre
7. Typische Fälle
Projektname: Neue Landstraßenbeleuchtung
Parameterkonfiguration:
- Fahrbahnbreite 5m, beidseitig versetzter Verlauf
- LED-Leistung 60 W × 2, Lichtstrom 9.000 lm/Einheit
- PV-Panel 2 × 120 W, Batterie 100 Ah bei 24 V
Leistungsindikatoren:
- Durchschnittliche Beleuchtungsstärke 18 lx, Gleichmäßigkeit 0,48
- Dauerhafte Regensicherung 5 Tage
- Jährliche Energiesparrate 100%
8. Risikokontrolle
- Überentladungsschutz: Der Controller stellt eine Spannung von ≥10,8 V ein (12-V-System).
- Diebstahlschutz: Die Bolzen der Photovoltaikmodule verwenden unregelmäßige Strukturen und das Batteriegehäuse ist geschweißt und fixiert.
- Extreme Wetterbedingungen: Hagelschutzklasse der Photovoltaikmodule ≥ Klasse 3 (25 mm Hagelschlag).
Anhang: Empfohlene Tools zur Designüberprüfung
- PVsyst (Photovoltaikanlagen-Simulation)
- DIALux evo (Lichtsimulation)
- Meteorologische Datenquellen: NASA POWER / China Meteorological Administration Strahlungsstationen
Mithilfe dieses Leitfadens lässt sich ein systematischer Ansatz erreichen, der von den Beleuchtungsanforderungen bis hin zur wirtschaftlichen Rendite reicht und eine CO2-arme und äußerst zuverlässige Straßenbeleuchtungslösung realisiert.
- Watt und Lumen verstehen: So wählen Sie die richtige Helligkeit
- Was ist Lux? Bestimmen Sie die tatsächliche Helligkeit der Leuchte
- Auswahl der richtigen Farbtemperatur für Ihre Solar-Straßenlaterne
- Wie berechnet man die Höhe und Entfernung einer Solarstraßenlaterne?
- Welche Batterie ist für Solar-Straßenlaternen am besten geeignet?
- Verwendung von Dialux zur Berechnung der Beleuchtung von Solar-Straßenlaternen