Toma NEMA y Zhaga En Farolas Inteligentes
Toma NEMA y Zhaga En Farolas Inteligentes
Introducción
La tecnología LED se originó a principios del siglo XX y, después de casi 100 años de desarrollo, se ha utilizado gradualmente en pantallas de visualización, semáforos, iluminación LED y otros campos ( Algo que debes saber sobre los LED ). La iluminación LED incluye la iluminación doméstica y comercial, como bombillas LED, tubos de lámparas, downlights y luces de automóviles, así como la iluminación pública, como carreteras, estadios, estacionamientos y parques. La iluminación pública se refiere principalmente a la iluminación de carreteras. A principios del siglo XXI, el avance de la tecnología LED le dio a las farolas LED el potencial de ser ampliamente utilizadas en el campo de la iluminación urbana. Algunas ciudades y regiones han comenzado a pilotar o implementar proyectos de alumbrado público LED para verificar sus ventajas de ahorro de energía, confiabilidad y eficiencia. Desde 2010, la tecnología LED ha seguido avanzando mientras que los costos han seguido disminuyendo, lo que ha hecho que las farolas LED reemplacen gradualmente los equipos de iluminación tradicionales, como las lámparas de sodio de alta presión y las lámparas halógenas, convirtiéndose en la opción principal para la iluminación de carreteras. En la siguiente etapa, las farolas LED se volverán gradualmente inteligentes y estandarizadas. Las farolas inteligentes pueden dar rienda suelta a las características de ahorro de energía de los LED. Al mismo tiempo, la estandarización también facilita el mantenimiento y el reemplazo de las farolas LED y la reemplazabilidad de los componentes relacionados.
Ventajas naturales del alumbrado público LED
El alumbrado público tradicional suele utilizar lámparas de sodio de alta presión (HPS) o lámparas de vapor de mercurio (MH). La tecnología es muy madura. Sin embargo, en comparación con estas dos, la iluminación LED tiene muchas ventajas propias. Se caracteriza principalmente por una alta eficiencia lumínica, una larga vida útil, una distribución razonable de la luz, un fácil control y la ausencia de contaminantes. Estas ventajas también hacen que las farolas LED sean muy competitivas en los proyectos de alumbrado público.
Bajo consumo de energía
Los datos de investigación muestran que el consumo de energía del alumbrado público generalmente representa alrededor del 30% del presupuesto de energía municipal de una ciudad. Las características de bajo consumo de energía de la iluminación LED pueden aliviar este alto gasto de energía. Después de reemplazar las lámparas tradicionales con farolas LED en las carreteras municipales, el consumo de electricidad se puede ahorrar en gran medida. Además, las farolas tienen una distribución de luz razonable, que puede distribuir razonablemente la luz en la carretera. Al tiempo que cumplen con los estándares relevantes para la iluminación de carreteras, pueden lograr el menor consumo de energía por unidad de área tanto como sea posible, mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones de carbono ( Conozca más sobre la distribución de luz de las luminarias exteriores y sus aplicaciones ).
Buena direccionalidad de la iluminación
Las fuentes de iluminación vial tradicionales carecen de direccionalidad. Por un lado, esto provocará una luminosidad insuficiente en áreas clave. Por otro lado, la luz se dispersará en áreas que no necesitan iluminación, lo que provocará contaminación lumínica. Las luces LED tienen una excelente direccionalidad y están equipadas con lentes razonables. Pueden iluminar un espacio limitado sin afectar el área circundante.
Alta eficiencia lumínica
En comparación con las lámparas de vapor de mercurio o sodio de alta presión, las lámparas con LED como fuente de luz tienen una mayor eficiencia luminosa, es decir, pueden producir más lúmenes por unidad de consumo de energía. Además, el LED es una fuente de luz direccional. Cuando se aplica a la iluminación de carreteras, puede distribuir la mayor parte de la luz sobre la carretera. Esto permite que el consumo de energía de las farolas se convierta mejor en luz útil para la carretera.
Larga vida útil
En comparación con las lámparas de sodio de alta presión, las lámparas LED generan relativamente poco calor cuando funcionan, mientras que la mayor parte de la energía de las fuentes de luz tradicionales se convierte en calor. En comparación con las lámparas tradicionales, las lámparas LED tienen una temperatura de unión de funcionamiento más baja porque generan menos calor, lo que hace que tengan una vida útil más larga. Se estima que la vida útil de los conjuntos de iluminación LED en la iluminación de carreteras puede alcanzar las 50.000 horas o más (más de 100.000 horas), lo que es de 3 a 5 veces la de las lámparas de sodio de alta presión o las lámparas de haluro metálico. Esto eliminará la necesidad de reemplazar frecuentemente las lámparas LED, lo que reducirá los costos de mantenimiento y reemplazo posteriores.
Más respetuosas con el medio ambiente
Las lámparas de sodio de alta presión y las lámparas de vapor de mercurio contienen sustancias tóxicas (como el mercurio) y requieren procedimientos de eliminación especiales cuando se desechan, lo que requiere mucho tiempo, mano de obra y no es respetuoso con el medio ambiente; mientras que las lámparas de halogenuros metálicos a veces explotan. Por el contrario, las lámparas LED no presentan los problemas mencionados anteriormente, lo que las hace más respetuosas con el medio ambiente y más seguras en su uso y en su ciclo de vida.
Altamente controlable
El método de accionamiento de las farolas LED convierte las fuentes de alimentación de CA/CC y CC/CC en el voltaje y la corriente requeridos por el módulo LED. Aunque esto aumenta la complejidad del circuito, en comparación con la tecnología de iluminación de CA tradicional, la tecnología LED tiene una respuesta más rápida y una mejor capacidad de control, es decir, puede lograr efectos como conmutación y atenuación rápidas. Su función de atenuación es la base para lograr una iluminación inteligente automatizada (¿Cómo elegir el controlador LED adecuado para su luz LED? ). Con los componentes de control inteligente correspondientes, se cree que las farolas LED serán de gran utilidad en la construcción de ciudades inteligentes. Además, la temperatura de color de las lámparas LED también se puede lograr mediante la atenuación y los controladores LED de doble canal. Todas estas son manifestaciones de la fuerte capacidad de control de las lámparas LED, y una aplicación típica es en las farolas inteligentes.
Dos grandes tendencias en alumbrado público LED
Debido a las ventajas destacadas mencionadas anteriormente, las farolas LED se han utilizado ampliamente en la iluminación de las carreteras urbanas en los últimos años y se han convertido gradualmente en algo común. En las primeras etapas del desarrollo de las farolas LED, el desarrollo principal de las farolas LED se centró en el diseño estructural, la mejora de la eficiencia de la luz, el diseño de la distribución de la luz, la prolongación de la vida útil, etc. Por supuesto, todavía hay muchas oportunidades de mejora en estas áreas, por lo que aún se necesita una atención especial en la etapa posterior. Si las farolas LED quieren seguir desarrollándose, todavía hay mucho espacio para el ahorro de energía y la alta eficiencia, el control en tiempo real, la comodidad y la fácil sustitución, y las ciudades inteligentes. Vale la pena señalar que esta actualización tecnológica de las farolas LED no es un simple “reemplazo” de los equipos de iluminación tradicionales, sino un cambio sistemático. En el proceso de este cambio, han surgido dos tendencias dignas de atención: la inteligencia y la estandarización.
Farolas inteligentes
Una de las tendencias de desarrollo de las farolas LED es la inteligencia. Como se mencionó anteriormente, las luces LED tienen una gran capacidad de control, lo que permite automatizar los sistemas de farolas inteligentes. En este sistema de alumbrado público, un algoritmo preciso basado en información ambiental (por ejemplo, luz ambiental) realiza el ajuste automático de los interruptores de las luces de la calle y el brillo sin intervención manual. Con el desarrollo, puede tener la capacidad de aprender (como detectar la existencia y las actividades de personas o cosas, etc.) para realizar el control inteligente de las lámparas. Además, como red de infraestructura urbana de cobertura, las propias farolas pueden convertirse en nodos de borde más inteligentes de la Internet de las cosas, lo que permite que las farolas LED tengan más funciones adicionales (como el clima, el monitoreo de la calidad del aire, los nodos Wifi, etc.), lo que las hace más populares en la Internet de las cosas, que juega un papel más importante en las ciudades inteligentes. D4i y Zhaga (NEMA) son dos de los aspectos más destacados en lo que respecta a estos.
Normalización del alumbrado público
Una de las tendencias de desarrollo de las farolas LED es la estandarización. Podemos imaginar que la tendencia de las farolas LED hacia la inteligencia inevitablemente planteará nuevos desafíos al diseño de las farolas LED: el sistema de farolas LED será más complejo. Requerirá que las farolas incluyan módulos LED, controladores, detección, control, comunicación y otras funciones y funciones más amplias cuando el espacio de apariencia sea limitado. Si esperamos que las farolas LED puedan enfrentar este desafío, la estandarización es la única salida, y también es otra tendencia de desarrollo importante de la iluminación LED actual. La ventaja de la estandarización es que puede permitir que más módulos funcionales de proveedores de tecnología se integren sin problemas con las farolas LED, mejorando así en gran medida la escalabilidad del sistema. Los más comunes incluyen la función de atenuación, NEMA, Zhaga, D4i (incluida la transmisión de datos).
La inteligencia promueve la estandarización y la estandarización promueve la profundización de la inteligencia. La interacción de las dos tendencias promueve la evolución continua de la tecnología y las aplicaciones de la iluminación LED para calles.
La evolución de la arquitectura del farolas inteligentes
La evolución de la arquitectura de las farolas LED está muy influenciada por los estándares de la industria, de los cuales NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos) y Zhaga son las dos principales organizaciones de estándares. Estas organizaciones de estándares promueven la estandarización e interoperabilidad de la arquitectura de las farolas LED y promueven el desarrollo de productos de iluminación LED. La estandarización del alumbrado público existe desde hace mucho tiempo. La más conocida es la norma ANSI C136, que se utiliza ampliamente en muchas partes del mundo. Hoy en día, muchas farolas se producen de acuerdo con esta norma. En los últimos años, la norma Zhaga ha comenzado a aparecer gradualmente en los ojos de los trabajadores de la industria. Por supuesto, además de la interfaz del controlador, Zhaga también estandariza los estándares de otros componentes (módulos LED, lentes, fuentes de alimentación, controladores, etc.). Lo explicaremos uno por uno a continuación.
ANSI C136.10
Las farolas originales utilizaban luminarias tradicionales y la lógica de control era muy sencilla: se apagaban durante el día y se encendían por la noche. Esto se puede lograr con solo una fotocélula (controlador de iluminación). Para lograr la intercambiabilidad de las unidades de control, como el control de iluminación, la norma ANSI C136.10 define una plataforma común y una interfaz estándar para los equipos de iluminación vial, a saber, el zócalo NEMA. Permite la estandarización de los zócalos para los controladores de iluminación en función del voltaje de línea de CA y la conexión de 3 polos, es decir, se pueden utilizar indistintamente zócalos NEMA de diferentes proveedores y diferentes controladores de iluminación. La interfaz estándar desarrollada en base a ANSI C136.10 se convirtió gradualmente en el estándar en la industria después de 1988. A continuación se muestra un diagrama específico.
Toma de corriente NEMA ANSI C136.41 en farolas inteligentes
Es posible que la norma ANSI C136.10 solo pueda cumplir con la arquitectura de control no regulable de los controladores de iluminación de 3 polos. Y con la aplicación de la tecnología LED a las luces de la calle, la gente exige cada vez más una alta eficiencia energética. Por lo tanto, las luces de la calle equipadas con funciones regulables aparecen cada vez más a los ojos de los actores de la industria. Sin embargo, la norma ANSI C136.10 no establece requisitos para las líneas de atenuación. Se debe proponer una nueva norma y arquitectura para llenar este vacío. Esta nueva norma es la ANSI C136.41. La arquitectura ANSI C136.41 agrega contactos de salida de señal a la conexión de voltaje de línea de 3 polos. Además de conectar la fuente de alimentación de la red al sistema de control de iluminación ANSI C136.41, la arquitectura también puede aceptar voltajes lógicos de otros dispositivos. Esta señal de voltaje se puede emitir para controlar la fuente de alimentación conmutada en el sistema, logrando así el control y ajuste del brillo de las lámparas LED. Esta norma es compatible con el sistema de iluminación original y utiliza tecnología de comunicación inalámbrica (es decir, convierte los modelos de comunicación inalámbrica en señales de voltaje) para proporcionar una solución económica y confiable para las farolas inteligentes. El diagrama específico se puede ver en las imágenes anteriores, mientras que la conexión del cable se puede ver a continuación.
Zócalo Zhaga (libro Zhaga 18) en farolas inteligentes
El estándar ANSI C136.41, comúnmente utilizado para iluminación de carreteras y áreas, especifica 7 contactos (cada uno conectado con cables de 305 mm), cable 14 AWG para uso en circuitos de CA de voltaje de tres cables y cuatro cables de atenuación de señal (en circuitos de CC) con cable 18 AWG. Los conjuntos de zócalos también están disponibles con 2 o 4 contactos de almohadilla de control de atenuación. En el caso de 2 contactos, entonces es un zócalo NEMA de 5 pines. Sin embargo, el estándar ANSI C136.41 no es perfecto. Por ejemplo, no admite la entrada de información del sensor, lo que limita la implementación de sistemas de alumbrado público más automatizados. Para decirlo de manera simple, aunque el zócalo NEMA de 7 pines tiene 4 contactos de atenuación, solo estipula que los otros dos contactos se pueden conectar al controlador LED para lograr la atenuación, pero no hay ninguna explicación para los otros dos contactos. Se puede usar con microondas y otros sensores, pero no explica cómo usarlo.
Con este fin, Zhaga, la alianza mundial de la industria de la iluminación, ha lanzado el estándar Zhaga Book 18 especialmente desarrollado para la iluminación exterior. Este estándar introduce el protocolo D4i de DALI-2 para resolver el diseño del bus de comunicación en los sistemas de iluminación y resuelve los problemas de cableado que afectan a los desarrolladores. Una diferencia obvia entre el estándar Zhaga Book 18 y ANSI C136.41 es que la fuente de alimentación ya no está integrada en el conjunto del controlador de luz, sino que está integrada en la lámpara como parte del controlador LED o como un componente separado. Esta arquitectura simplifica el cableado de los nodos de control de equipos de iluminación y admite una nueva “arquitectura de doble nodo”, es decir, en el sistema de alumbrado público, un dispositivo de nodo conectado hacia arriba sirve como control de fotocélula o nodo de comunicación, y el otro dispositivo de nodo conectado hacia abajo Los nodos se pueden utilizar para el movimiento hacia abajo u otros tipos de sensores. De esta manera, se forma básicamente un sistema de farolas inteligentes completo, y la expansión de su control, comunicación, detección y otras funciones se puede realizar fácilmente accediendo a módulos estandarizados.
Toma Zhaga combinada con toma NEMA en farolas inteligentes
Algunas farolas LED utilizan una combinación de las normas NEMA y Zhaga para lograr una mayor interoperabilidad y escalabilidad. Por ejemplo, una farola puede utilizar una carcasa de luminaria y una interfaz de montaje que cumplan con las normas NEMA, mientras que utiliza módulos LED reemplazables que cumplan con las normas Zhaga. Esta combinación puede proporcionar a los usuarios una mayor flexibilidad y elección, al tiempo que garantiza la seguridad y el rendimiento de las farolas LED.
Vale la pena señalar que esta arquitectura de doble nodo de Zhaga Book 18 no es el final de la evolución de la arquitectura de alumbrado público LED. En los últimos años, se ha desarrollado una arquitectura de “doble nodo híbrido” que combina las ventajas de ANSI C136.41 con la comodidad de Zhaga-D4i y una arquitectura abierta. La “arquitectura de nodos” está en auge nuevamente. En pocas palabras, los dispositivos de nodo en la arquitectura híbrida de doble nodo hacia arriba son nodos de control de luz o comunicación conectados por una interfaz ANSI C136.41 de 7 pines (algunos dicen que es un conector NEMA de 4 pines ANSI C136.58, sin conversión de energía de la red al controlador LED), ya sea desde la fuente de alimentación auxiliar, el controlador interno/externo o el bus DALI alimenta los nodos ANSI C136.41; los nodos orientados hacia abajo todavía actúan como dispositivos de entrada de sensores y están conectados a través de la interfaz Zhaga Book 18. El sistema de alumbrado público basado en esta estructura simplifica aún más el cableado y puede hacer un uso completo de los recursos ecológicos estándar como ANSI y Zhaga.
Obviamente, con la evolución de la arquitectura de la iluminación LED para calles, las opciones técnicas que tienen a su disposición los desarrolladores se han vuelto más abundantes. Las personas pueden elegir la arquitectura más adecuada en función de las necesidades de diseño reales para actualizar el sistema de iluminación de calles. Además, gracias al avance de la estandarización, ahora hay cada vez más componentes de iluminación LED y componentes funcionales en el mercado que cumplen con las normas ANSI o Zhaga, lo que facilitará el proceso de desarrollo inteligente de los sistemas de iluminación LED para calles.
Diferencia entre NEMA y Zhaga en el alumbrado público inteligente
¿Cuál es la diferencia entre NEMA y Zhaga? En términos generales, la luminaria con Zhaga puede ser más cara porque requiere un controlador LED D4i que tiene capacidades mejoradas de farolas inteligentes. Para lograr más funciones, las farolas con controlador NEMA a menudo requieren más componentes, lo que inevitablemente conducirá a un mayor tamaño físico de las lámparas. Además, los controladores Zhaga suelen ser mucho más pequeños que los controladores NEMA tradicionales. Los enchufes y controladores Zhaga suelen tener solo la mitad o un tercio del tamaño físico de los enchufes y controladores NEMA, y el costo es relativamente bajo, pero sus fuentes de alimentación son más caras. Además, la interoperabilidad y la compatibilidad de Zhaga son mayores. A continuación se muestra una comparación entre los dos.
Farolas inteligentes ZGSM con NEMA/Zhaga
Todas las farolas ZGSM pueden equiparse con casquillos NEMA o Zhaga, lo que las convierte en farolas inteligentes. La base NEMA puede ser de 3, 5 o 7 pines para instalar el control de la iluminación o controladores como Zigbee/LoRa. Con el uso del controlador LED de D4i, nuestras lámparas también se pueden instalar con casquillos Zhaga, lo que las hace inteligentes. Actualmente, ZGSM también está solicitando activamente certificaciones relacionadas con Zhaga-D4i. Se cree que las farolas de ZGSM pronto serán certificadas con los logotipos duales Zhaga-D4i.
Resumen
Este artículo presenta principalmente las tendencias de desarrollo de la iluminación de calles LED. La tendencia de desarrollo de las luces de calles LED está destinada a acercarse a la inteligencia y la estandarización. En este proceso, NEMA y Zhaga juegan este importante papel. NEMA especifica los estándares relevantes para los enchufes NEMA de 3 pines, 5 pines y 7 pines. Las luces de calle con enchufe NEMA de 3 pines son adecuadas para su uso con controladores de luz ordinarios. Las luces de calle con base NEMA de 5 pines o 7 pines son adecuadas para controladores inalámbricos. A menudo tienen líneas de atenuación adicionales para garantizar que la fuente de alimentación acepte la señal de atenuación convertida (señal de voltaje o señal Dali) para lograr la atenuación. Zhaga admite una nueva “arquitectura de doble nodo”, es decir, en el sistema de alumbrado público, un dispositivo de nodo conectado hacia arriba se usa como fotocélula o nodo de comunicación, y el otro nodo conectado hacia abajo se puede usar para el movimiento de visualización hacia abajo u otro tipo de sensor. Normalmente, el portalámparas Zhaga se suele utilizar junto con el controlador D4i, es decir, la lámpara Zhaga-D4i tiene tanto la interfaz Zhaga como la función D4i. Ambas han desempeñado un papel importante en el desarrollo de la farolas inteligentes. Si está interesado en estas funciones, también puede ponerse en contacto con nosotros para obtener más información.
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Preguntas Frecuentes
Introducción del autor
Hola clientes,
Mi nombre es Taylor Gong, soy el gerente de producto de ZGSM Tech. Llevo más de 13 años en la industria de las luces LED. Bueno en el diseño de iluminación, la configuración del sistema de alumbrado público y el soporte de tecnología de licitación. Siéntete libre de contactarnos. Estoy feliz de ofrecerle el mejor servicio y productos.
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