Cấu trúc cơ bản và nguyên tắc làm việc của đèn giao thông LED

Cấu trúc vỏ đèn
Cấu trúc vỏ của Đèn giao thông LED Chủ yếu đóng vai trò bảo vệ và hỗ trợ để đảm bảo hoạt động ổn định của đèn trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Vỏ thường được làm bằng nhựa kỹ thuật cường độ cao hoặc vật liệu hợp kim nhôm, và có khả năng chống thấm nước, chống bụi và chống UV. Bề mặt của vỏ thường được phun hoặc anod hóa để cải thiện khả năng chống thời tiết của nó.
Vỏ được thiết kế với cấu trúc tản nhiệt hoặc thông gió để giúp nhiệt tan nhanh và ngăn chặn sự tăng nhiệt độ có tác dụng phụ đối với nguồn sáng LED. Một bảng bảo vệ trong suốt được lắp đặt ở mặt trước, thường được làm bằng vật liệu polycarbonate, với độ truyền sáng tốt và khả năng chống va đập, có thể đảm bảo hiệu ứng ánh sáng trong khi cải thiện an toàn.

Mô -đun nguồn đèn LED
LED là lõi phát sáng của toàn bộ đèn giao thông. Nguồn sáng LED áp dụng nguyên tắc phát xạ ánh sáng bán dẫn và giải phóng năng lượng thông qua sự tái hợp của các electron và lỗ, được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy. Nguồn đèn LED có thể phát ra ánh sáng đỏ, vàng và xanh lá cây tương ứng, đáp ứng các yêu cầu hiển thị ba màu của đèn giao thông.
Mô-đun LED thường bao gồm nhiều chip LED độ sáng cao được sắp xếp trong một mảng và một ống kính quang học được sử dụng để tăng cường hiệu ứng lấy nét, do đó chùm sáng có một định hướng nhất định. Mỗi nguồn ánh sáng màu có cơ chế điều khiển mạch và làm mờ độc quyền riêng để đảm bảo rằng cường độ ánh sáng đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia.
Trong các ứng dụng cụ thể, bước sóng phát xạ của các đèn LED màu khác nhau như sau:

Bước sóng phát xạ LED theo màu tín hiệu

Nguồn đèn LED không chỉ có tốc độ phản hồi nhanh, mà còn có cuộc sống dịch vụ lâu dài. Hầu hết các sản phẩm có tuổi thọ thiết kế hơn 50.000 giờ. Do tốc độ chiếu sáng nhanh, nó giúp cải thiện hiệu quả thực thi lệnh giao thông.

Ống kính quang học và cấu trúc phản chiếu
Hệ thống quang học trong đèn giao thông LED bao gồm các ống kính quang học và gương phản xạ. Ống kính có thể được thiết kế ở các góc khác nhau theo mục đích của đèn để điều chỉnh góc ánh sáng và tăng phạm vi nhìn thấy. Cấu trúc phản chiếu được sử dụng để thu thập và tăng cường ánh sáng từ đèn LED, để nó tập trung theo một hướng cụ thể để cải thiện hiệu quả ánh sáng. Một số đèn cao cấp cũng được trang bị hệ thống quang học thứ cấp, điều khiển thêm kích thước điểm, độ đồng đều độ sáng và khoảng cách có thể nhìn thấy thông qua cấu trúc quang nhiều lớp để tăng cường hiệu suất trong thời tiết mưa và sương mù.
Bề mặt thường áp dụng kết cấu tổ ong hoặc lưới quang để giảm nhiễu "tín hiệu sai" gây ra bởi sự phản xạ ánh sáng mặt trời trực tiếp. Thiết kế này giúp cải thiện độ chính xác nhận dạng của đèn tín hiệu LED trong môi trường chiếu sáng ngoài trời phức tạp.

Mạch điều khiển và hệ thống ổ đĩa
Hoạt động bình thường của đèn giao thông LED phụ thuộc vào các mạch điều khiển ổn định và hệ thống điện điều khiển. Mạch điều khiển chịu trách nhiệm nhận hướng dẫn từ bộ điều khiển tín hiệu trên, điều khiển trạng thái bật và tắt của các đèn LED màu khác nhau theo logic thời gian đặt và nhận ra chức năng chuyển đổi tín hiệu.
Nguồn cung cấp ổ đĩa cung cấp đầu ra dòng điện không đổi để giữ cho dòng điện của chip LED ổn định và ngăn chặn sự thay đổi độ sáng hoặc sự phân rã ánh sáng do dao động điện áp. Trình điều khiển LED hiện đại chủ yếu được trang bị bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ đột biến và các chức năng khác để cải thiện tính ổn định và an toàn của hệ thống.
Mạch điều khiển cũng sẽ được kết nối với nền tảng điều khiển tập trung để nhận ra giám sát từ xa, báo động lỗi, tự kiểm tra và các chức năng khác. Trong hệ thống giao thông thông minh, bộ điều khiển cũng có thể được kết nối với máy ảnh, máy dò luồng và các thiết bị khác để nhận ra lập kế hoạch thời gian thực.

Cấu trúc phân tán nhiệt và hệ thống kiểm soát nhiệt độ
Mặc dù nguồn sáng LED có hiệu quả cao, nhưng nó vẫn sẽ tạo ra một lượng nhiệt nhất định trong quá trình hoạt động liên tục. Nếu nhiệt không thể bị tiêu tan một cách hiệu quả, nó sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ chip và hiệu suất ánh sáng. Vì lý do này, đèn giao thông LED thường được trang bị các cấu trúc phân tán nhiệt hoạt động hoặc thụ động.
Các phương pháp tản nhiệt phổ biến bao gồm truyền nhiệt chất nền nhôm, tản nhiệt vỏ loại vây, thông gió đối lưu tự nhiên, v.v.
Một số sản phẩm cao cấp cũng được trang bị các mô-đun điều khiển nhiệt độ thông minh, theo dõi nhiệt độ của mô-đun LED trong thời gian thực thông qua các cảm biến nhiệt độ và điều chỉnh động dòng ổ đĩa để ngăn ngừa quá nhiệt.

Mô -đun nguồn và hệ thống dây điện
Mô -đun năng lượng là lõi cung cấp năng lượng của toàn bộ hệ thống. Nó chuyển đổi công suất chính (như AC 220V) thành điện áp dòng điện không đổi DC (như DC 12V/24V) theo yêu cầu của LED và cung cấp đầu ra ổn định. Các mô-đun năng lượng chất lượng cao nên có hiệu quả chuyển đổi cao, dao động thấp và khả năng can thiệp chống điện cực tốt.
Để đạt được sự cố kết nối nhanh và sự cố lỗi, đèn tín hiệu LED thường được trang bị các khối đầu cuối mô-đun, giao diện phích cắm nhanh hoặc đầu nối chống thấm nước. Kết nối điện của toàn bộ hệ thống cần tuân thủ các quy định về an toàn quốc gia, chẳng hạn như mức độ cách nhiệt, mức độ bảo vệ, mức độ bảo vệ sét, v.v.

Mô tả ngắn gọn về quy trình nguyên tắc làm việc
Nguyên tắc làm việc cơ bản của đèn giao thông LED có thể được tóm tắt là: Nguồn cung cấp → Dòng điện không đổi của mô -đun ổ đĩa → Mạch điều khiển nhận hướng dẫn → Chuyển đổi màu LED điều khiển → Hướng dẫn ánh sáng hệ thống quang học → Hệ thống phân tán nhiệt duy trì hoạt động ổn định.
Sau đây là biểu đồ quy trình công việc đơn giản hóa:

Quy trình công việc đơn giản của đèn tín hiệu giao thông LED

Toàn bộ hệ thống có thể đạt được hoạt động liên tục 24 giờ và định kỳ thay đổi hiển thị tín hiệu bằng cách đặt chương trình thời gian.

Các chức năng thông minh và giao diện mở rộng
Đèn giao thông LED hiện đại không còn chỉ là một thiết bị phát sáng duy nhất, chúng cũng dần dần được tích hợp vào hệ thống giao thông thông minh. Thông qua mạng của bộ điều khiển và nền tảng trung tâm, các chức năng mở rộng sau đây có thể được thực hiện:
Điều khiển từ xa: Bắt đầu và dừng từ xa và chuyển đổi trạng thái thông qua mô -đun giao tiếp.
Phản hồi dữ liệu: Truyền thời gian thực của trạng thái hoạt động, điện áp, dòng điện, độ sáng và các tham số khác.
Tự động làm mờ: Tự động điều chỉnh đầu ra LED theo độ sáng xung quanh để cải thiện tiết kiệm năng lượng.
Báo động lỗi: Tự động báo cáo thông tin lỗi khi chip bị hỏng hoặc nguồn cung cấp là bất thường.
Loại chức năng thông minh này được thực hiện thông qua MCU tích hợp (Đơn vị điều khiển vi mô) và các mô-đun giao tiếp (như GPRS, NB-IOT), không chỉ cải thiện tính linh hoạt của hệ thống giao thông, mà còn tạo điều kiện cho quản lý và bảo trì sau này.