ソーラー街灯演色評価数

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。

ソーラー街灯演色評価数

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)。

ソーラー街灯演色評価数

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70-753000K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80-85R9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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。

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ソーラー街路灯アプリケーションソリューション

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

ソーラー街灯デザイン

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。

 

ソーラー街灯のダイアルクス照明計算

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

ソーラー街灯のダイアルクス照明計算

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:

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. 1日の摂取量: 質問 = ポ導かれた × 稼働時間(例:100W × 10時間 = 1000Wh)
  2. PVパネル電力:PV = Q / (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
  3. バッテリー容量: C = Q / (Vシステム × DOD × 0.9)
    • 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

  1. 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。
  2. 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)。
  3. 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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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

  1. PVsyst (太陽光発電システムシミュレーション)
  2. DIALux evo(照明シミュレーション)
  3. 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。