濡れた路面の輝度均一性を計算するのはなぜですか?
濡れた路面の輝度均一性を計算する必要があるのはなぜですか?
ソーラー街路灯演色評価数 (CRI) アプリケーション ガイド – メーカーの視点
ソーラー街灯の演色評価数（CRI）を理解する
演色評価数 (CRI) は、ソーラー街路光源の演色性能を評価するための重要なパラメータです。CRI が高いほど、色の再現性が向上し、視覚効果が自然光に近くなります。この記事では、さまざまなタイプの光源の CRI 値と、視覚品質への影響を分析します。
ソーラー街路灯メーカーとして、私たちは CRI が照明効果とユーザー エクスペリエンスに直接影響することを理解しています。以下では、技術原理、シーン適応、製品選択の観点から実用的なアドバイスを提供します。
1. 光源の種類と演色性の比較
| 光源の種類 | CRI（Ra） | スペクトル特性 | 適応性評価（太陽系） |
|---|---|---|---|
| 白熱電球 | 95-100 | 連続スペクトルだが青色光がない | 最高の色再現性ですが、効率はわずか 15lm/W で、3 倍のバッテリー容量が必要で、現在は廃止されています。 |
| 蛍光灯 | 60-85 | 線スペクトル、赤色光が欠けている | 低温では始動しにくい（-10℃では明るさが40%低下）ので寒冷地には適さない |
| 高圧ナトリウムランプ | 20-25 | 狭いスペクトルの黄色光、深刻な色の歪み | 100lm/W+の効率、遠隔地の低コストプロジェクトでのみ使用 |
| LEDランプ | 70-98 | 調整可能なフルスペクトル/セグメントスペクトル | 主流の選択肢である高CRIモデルは、130lm/W以上の効率と制御可能なエネルギー消費を提供します。 |
2. ソーラー街路灯CRIの実際の効果への影響
安全性と機能性
- 低 CRI (Ra<70): 赤色警告標識 ΔE 色差 >15 (国際要件 ΔE<5)、顔認識距離が 30% 短縮されます。
- 高 CRI (Ra≥80): 植生の層が 50% 改善され、夜間の「不気味な感じ」の苦情が軽減されます。
経済性とエネルギー効率
- Ra が 10 ポイント増加するごとに、バッテリー容量が 8% 増加する必要があります (例: 50W 街灯の Ra70 → Ra80 には、追加の 10Ah バッテリーが必要です)。
- コストバランス：高 CRI LED のプレミアムは約 0.8 ～ 1.2 元/W ですが、メンテナンス サイクルは 2 ～ 3 年延長されます。
商業価値
- Ra≥90: 製品の色の彩度が18%増加し、夜間の消費者のコンバージョン率が12%増加します（商業用スクエアからの測定データ）。
3. シナリオベースの選択方式
| アプリケーションシナリオ | 推奨Ra値 | 主要な技術的ソリューション | コスト感度 |
|---|---|---|---|
| 郊外の主要道路 | 70-75 | 3000Kの温白色光+非対称レンズでブルーライトの漏れを軽減 | ★★☆☆☆ |
| 旧住宅街 | 80-85 | R9補助光チップ（深紅復元）+アンチグレア設計 | ★★★☆☆ |
| 文化観光景観ベルト | 90-95 | フルスペクトルLED + RGBCWインテリジェントカラー調整により、古代の建物の質感を復元します | ★★★★☆ |
| 工業団地 | 65-70 | 高効率低CRIモデル、均一な照明を重視 | ★☆☆☆☆ |
エンジニアリングの提案:
- 主要領域のテスト: X-Rite CA410 分光光度計を使用して、R9 (濃い赤) と R12 (濃い青) のパフォーマンスを測定します。
- ハイブリッドソリューション：基本モジュール（Ra70）+主要補助光モジュール（Ra90）により、コストと効果のバランスが取れています。
4. 技術的な最適化と品質管理のポイント
スペクトル強化技術
- 紫色励起 LED: スペクトルの連続性と太陽光との類似性は 92%、Ra≥95 に達し、青色光のピークは 40% 減少します。
- ダイナミック調光: 交通量が少ない時間帯には自動的に低 CRI モード (Ra85→70) に切り替わり、バッテリー寿命が 30% 延長されます。
減衰制御
- 年間減衰基準：高品質製品の CRI 年間減衰は 1.5 以下、低品質製品では 5 ～ 8 ポイントに達します。
- 補正回路: 内蔵の電流調整モジュールにより、LED チップの経年劣化による演色性の低下を補正します。
光学設計
- 複合レンズ：二次光分布により無効な散乱が低減し、有効な演色光が 15% 増加します。
5. ユーザー購入提案
- 認証基準: CIE S 025/E:2015 テスト レポートを要求し、Rf (忠実度) と Rg (色域指数) に重点を置きます。
- 保証条件: 「5 年以内に Ra 低下 ≤3」を約束するメーカーを選択し、モジュール式アップグレードをサポートする製品を優先します。
- 現地検証: 標準カラー カード (ColorChecker 24 色など) を使用して、設置前に照明効果を比較します。
事例紹介：ある古鎮プロジェクトでは、Ra95+R9>60のLEDを使用し、夜間の訪問者の滞在時間が1.2時間増加し、店舗の売上が18%増加しました。
メーカーとして、当社は、盲目的に高いパラメータを追求することで生じるコストの無駄を避け、実際のニーズに基づいて「十分かつ経済的な」カラーレンダリングソリューションを選択することをユーザーに推奨しています。カスタマイズされたソリューションについては、スペクトルシミュレーションとエネルギー消費計算サービスを提供できます。
タグ: ソーラー街路灯 CRI
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ソーラー街路灯設計の重要な公式
この記事では、国家規格とさまざまな論文の実践的なケーススタディを統合し、ソーラー街路灯の設計で一般的に使用される重要な公式をまとめています。
1. 平均道路照度の計算
式：
平均 = (N × Φ × U × K) / A
- パラメータの説明:
- N: 器具の数
- Φ: ランプあたりの全光束 (lm)
- U: 利用率（0.4～0.6）
- K: 維持係数（0.7～0.8）
- A: 道路面積（㎡）＝道路幅×灯火間隔
例：
幅6mの道路、ランプ間隔30m、10,000lmのLED使用、片側照明：
平均 ≈ (1 × 10,000 × 0.5 × 0.75) / (6 × 30) ≈ 20.8 ルクス
2. 太陽光パネルの電力計算
式：
PV = Qday / (Hpeak × ηsys)
- パラメータの説明:
- Qday = PLED × Twork (1日のエネルギー消費量、Wh)
- Hpeak: 現地の年間平均ピーク日照時間（気象データを確認してください。例：北京 4.5 時間）
- ηsys: システム効率（0.6～0.75、ライン損失、コントローラ損失を含む）
例：
負荷電力80W、毎日10時間稼働、上海Hpeak=3.8h:
PV ≈ (80×10)/(3.8×0.65)≒324W
3. バッテリー容量の計算
式：
C = (Qday × D) / (DOD × ηbat × Vsys)
- パラメータの説明:
- D: 連続曇りの日数（通常3～5日）
- DOD: 放電深度（鉛蓄電池の場合は0.5、リチウム電池の場合は0.8）
- ηbat: 充放電効率（0.85-0.95）
- Vsys: システム電圧 (12V/24V)
例：
1日あたりの消費電力800Wh、24Vシステム、3日間のバックアップ、リチウム電池：
C ≈ (800 × 3) / (0.8 × 0.9 × 24) ≈ 138.9 Ah → 150Ahバッテリーを選択
4. 太陽光パネルの設置角度
式：
θ = φ + (5°～15°)
- パラメータの説明:
- φ: 地域の地理的緯度
- 冬季最適化: 緯度 +10°~15°、夏季最適化: 緯度 -5°
例：
南京の緯度は32°、冬季の発電量を向上させるため、固定ブラケットの傾斜角度を37°（32°+5°）に設定しました。
5. 太陽光パネルへの風圧
式：
F = 0.61 × v2 × A
- パラメータの説明:
- v: 最大風速 (m/s)
- A: 太陽光発電パネルの風向面積（m2）
例：
パネル面積2m2、設計風速30m/s：
F = 0.61 × (30)2 × 2 = 1098 N
ランプポールと基礎の耐風性を検証する必要があります。
6. コンポーネントの動作電圧補正（温度の影響）
式：
仮想mp = Vmp(STC) × [1 + α × (T – 25)]
- パラメータの説明:
- α: 温度係数（単結晶シリコンの場合、約-0.35%/°C）
- T: 実際の動作温度（°C）
例：
公称部品電圧18V、動作温度60°：
Vmp ≈ 18 × [1 – 0.0035 × (60-25)] ≈ 15.3 V
7. 温度による電圧降下補償
式：
ΔV = Nシリーズ × α × ΔT × Vmp(STC)
例：
3つの直列接続されたコンポーネント、各Vmp=30V、温度差35°：
ΔV ≈ 3 × (-0.0035) × 35 × 30 ≒ -11V
MPPT 電圧範囲を調整する必要があります。
8. 太陽光パネル容量最適化設計
実験式:
Ppv(opt) = 1.2 × 視聴率
- 影、ダストロス（10-20%の効率低下）を考慮する
- 複数のコンポーネントを並列接続する場合は、バイパス ダイオードを増やしてホットスポットの影響を減らします。
9. 一般的な設計パラメータの比較表
| パラメータ | 参照値 | 標準基準 |
|---|---|---|
| 照度均一性 U0 | ≥0.4（主要道路） | CJJ45-2015 道路照明基準 |
| コンポーネント傾斜角度エラー | ≤±3° | GB/T 9535 太陽光発電モジュール規格 |
| バッテリーサイクル寿命 | ≥1500回（リチウム電池） | GB/T 22473 エネルギー貯蔵規格 |
| 耐風性評価 | ≥12レベル（33m/s） | GB 50009 建物荷重コード |
注記： 実際の設計は、PVsyst シミュレーションおよび DIALux 照明シミュレーションと組み合わせ、フィールド テストを通じて検証する必要があります。
LED ソーラー街路灯設計ガイド (2025 年版)
1. ソーラー街路灯システムの設計構成と選定基準
1. コアコンポーネントの構成
| 成分 | 機能要件 | 選択パラメータ |
|---|---|---|
| LED光源 | 色温度4000～5000K、演色評価数≥70 | 発光効率 ≥150 lm/W、IP65保護 |
| 太陽光発電パネル | 単結晶シリコン効率 ≥22% | 電力 = 1日のシステム消費量 / (地域平均ピーク日照時間 × 0.7) |
| バッテリー | サイクル寿命 ≥1500回 | 容量（Ah）＝1日の消費量（Wh）／（システム電圧×放電深度×0.9） |
| コントローラ | MPPT効率≥95% | 過充電/過放電保護、負荷時間ベースの制御 |
2.ソーラー街路灯の主要設計パラメータの計算
1. ソーラー街路照明需要設計
式：
ポ導かれた = E × A / (η × U × K)
- パラメータの説明
- E: 設計照度（幹線道路15～30 lx、支線道路10～20 lx）
- A: 照明面積 = 道路幅 × 信号間の距離
- η: 照明器具効率（0.8～0.9）
- U: 利用率（0.4～0.6）
- K: 維持係数（0.7～0.8）
例： 道路幅6m、信号機間隔25m、目標照度20lx
→ ポ導かれた = 20 × (6 × 25) / (0.85 × 0.5 × 0.75) = 20 × 150 / 0.32 ≒ 94W
→ 100W LEDモジュール（光束15,000lm）を選択
2. ソーラー街路灯太陽光発電システム容量計算
手順:
- 1日の摂取量: 質問日 = ポ導かれた × 稼働時間（例：100W × 10時間 = 1000Wh）
- PVパネル電力: ポPV = Q日 / (Hピーク × 0.7)
- Hピーク: 地域平均ピーク日照時間（例：北京 4.5 時間）
- → ポPV = 1000 / (4.5 × 0.7) = 317W → 2 × 160Wモジュールを選択
- バッテリー容量: C = Q日 / (Vシステム × DOD × 0.9)
- 五システム: システム電圧（通常12/24V）
- DOD: 放電深度（リチウム電池の場合は80%）
- → C = 1000 / (24 × 0.8 × 0.9) = 57.6Ah → 60Ahリチウム電池を選択
3. ソーラー街路灯の構造設計仕様
1. ポールとコンポーネントのレイアウト
| 道路の種類 | ポール高さ（H） | PVパネル角度 | 設置距離 |
|---|---|---|---|
| ブランチロード | 4～6ヶ月 | 緯度 + 5° | 25～30分 |
| メインロード | 6～8ヶ月 | 緯度 + 10° | 30～35分 |
| 高速道路 | 8～12ヶ月 | 調整可能なブラケット | 35～40分 |
耐風設計: フランジサイズ ≥ ポール径 × 1.2 (例: ポール径 76mm → フランジ 200×200×10mm)
4. ソーラー街路灯インテリジェント制御戦略
1. マルチモード動作方式
| 期間 | 制御ロジック | パワー調整 |
|---|---|---|
| 18:00-22:00 | フルパワー動作 | 100% |
| 22:00-24:00 | ダイナミックディミング（交通検知） | 50-70% |
| 00:00-6:00 | 最低限の安全照度を維持する | 30% |
バックアップ電源: 連続雨日が 3 日以上の地域では、系統電力補完インターフェースを構成します。
5. 設置とメンテナンスのポイント
1. 建設プロセス
- 環境アセスメント: 冬至には木や建物の影、2 時間以内の障害を避けてください。
- 基礎鋳造: 深さ = ポールの高さ / 10 + 0.2m (例: 6m のポール → 深さ 0.8m)。
- 配線規格: 太陽光発電ケーブルの電圧降下≤3%、バッテリー埋設深度≥0.5m。
2. 運用と保守のサイクル
| 成分 | 検査項目 | サイクル |
|---|---|---|
| PVパネル | 表面洗浄、角度補正 | 月に1回 |
| バッテリー | 電圧チェック（≥11.5V@12V） | 四半期に一度 |
| LED照明器具 | ルーメン減価チェック（年間劣化 <3%） | 年に一度 |
6. 経済分析
1. コスト比較（6mポールベース）
| アイテム | 従来のグリッド照明 | LEDソーラー街灯 |
|---|---|---|
| 初期投資 | 8,000元 | 12,000元 |
| 年間電気代 | 600元 | 0 元 |
| 10年間の総コスト | 14,000元 | 12,000元 |
回収期間:
回収期間 = (価格差 / 年間節約額) = (12,000 – 8,000) / 600 ≈ 6.7 年
7. 典型的なケース
プロジェクト名: 新しい農村道路照明
パラメータ設定:
- 道路幅5m、両側千鳥配置
- LED出力60W×2、光束9,000lm/台
- PVパネル2×120W、バッテリー100Ah@24V
パフォーマンス指標:
- 平均照度18lx、均一性0.48
- 5日間連続雨によるバックアップ
- 年間省エネ率100%
8. リスク管理
- 過放電保護: コントローラーは電圧を 10.8V 以上 (12V システム) に設定します。
- 盗難防止: 太陽光発電パネルのボルトは不規則な構造を採用し、バッテリーケースを溶接して固定します。
- 異常気象: 太陽光発電パネルの雹耐性レベルはクラス 3 以上 (25 mm の雹の衝撃)。
付録: 推奨される設計検証ツール
- PVsyst (太陽光発電システムシミュレーション)
- DIALux evo（照明シミュレーション）
- 気象データソース: NASA POWER / 中国気象局放射線観測所
このガイドを通じて、照明要件から経済的利益までの体系的なアプローチを実現し、低炭素で信頼性の高い道路照明ソリューションを実現できます。
お客様に安定した品質の製品を提供することが当社の目標です。
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