Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch: Mesh-Schaltung, Konstantstrom und EMV

Eine Fußgängerampel scheint ein relativ einfaches LED-Gerät zu sein, ihre Leistung wird jedoch anspruchsvoller, wenn sie an einer signalisierten Kreuzung installiert wird und voraussichtlich über Jahre hinweg kontinuierlich in Betrieb ist. Ein Ausfall einer LED-Lampenperle kann die visuelle Konsistenz eines Signals beeinträchtigen, wenn der Schaltkreis nicht für die Isolierung des Fehlers ausgelegt ist. Auch unkontrollierte Stromschwankungen können sich auf die LED-Betriebsbedingungen auswirken, während eine ineffiziente Stromumwandlung den Stromverbrauch über lange Betriebszeiten erhöhen kann. An Kreuzungen mit mehreren elektronischen Geräten sind elektromagnetische Störungen ein weiterer Faktor, der bei der Produktauswahl berücksichtigt werden muss.

Für Käufer von Verkehrssignalanlagen, Straßenbauunternehmen, Verkehrsmanagementabteilungen und Integratoren intelligenter Transportsysteme sollte eine Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch daher nicht nur anhand ihrer Nennleistung bewertet werden. LED-Schaltungsarchitektur, Stromversorgung, Konstantstromantrieb, Leistungsfaktor, harmonische Verzerrung, optische Struktur, Umweltschutz und Wartungsanforderungen beeinflussen alle die Leistung des Signals nach der Installation.

Die energieeffiziente Fußgängerampel von FAMA ist als zweiteilige Baugruppe für Fußgängerüberweganwendungen konzipiert. Der Lampenkern umfasst die Lampenplatine, die Linse, das Netzteil, die Lampenschale und andere Strukturkomponenten. Die veröffentlichten Produktspezifikationen umfassen einen AC85–264-V-Eingang, einen Leistungsfaktor von bis zu 0,98, einen THD unter 10 % und eine LED-Lebensdauer von mindestens 100.000 Stunden. Diese Parameter bieten eine messbare Grundlage für die Bewertung des Produkts und verlassen sich nicht nur auf allgemeine Beschreibungen wie „energiesparend“ oder „zuverlässig“.

Warum Mesh-Schaltungsdesign bei einer Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch wichtig ist

Die LED-Lampenplatine ist eine der wichtigsten Komponenten in einem Fußgängersignal, da sie bestimmt, wie die LED-Lampenperlen elektrisch verbunden sind und wie sich die Anzeige verhält, wenn eine einzelne Komponente ausfällt.

Die energiesparende Fußgängerampel von FAMA verwendet ein Mesh-Schaltungsdesign. Laut Produktdesign isoliert der Schaltkreis automatisch die Fehlerstelle, wenn eine einzelne LED-Lampenperle ausfällt, sodass die verbleibenden LED-Perlen weiter betrieben werden können. Dies dient dazu, den gesamten Anzeigeeffekt aufrechtzuerhalten, anstatt zuzulassen, dass sich ein lokaler LED-Ausfall auf die verbleibenden Lampenperlen auswirkt.

Dieser Ansatz ist insbesondere für Fußgängersignalanwendungen relevant. Ein neben einer stark befahrenen Straße installiertes Signal ist für eine sofortige Wartung nicht immer leicht zugänglich. Bei einem Austausch kann es erforderlich sein, dass Wartungspersonal neben einer aktiven Fahrbahn arbeitet, eine angemessene Verkehrskontrolle veranlasst oder während einer geeigneten Betriebszeit einen Eingriff plant.

Bei einer Mesh-Schaltungsarchitektur wird ein einzelner LED-Fehler als lokales elektrisches Problem behandelt und führt nicht automatisch zu einem Ausfall des gesamten LED-Arrays.

Aus beschaffungstechnischer Sicht ergeben sich daraus mehrere Punkte, die es zu prüfen gilt:

• Fehlerisolierung: ob ein einzelner LED-Fehler elektrisch vom verbleibenden LED-Kreis isoliert werden kann.

• Anzeigekontinuität: ob die verbleibenden LEDs weiterhin die vorgesehene Fußgängeranzeige liefern.

• Schaltungsarchitektur: ob die LED-Platine eher auf lokale Fehlertoleranz als auf eine einfache serienabhängige Anordnung ausgelegt ist.

• Auswirkungen auf die Wartung: ob ein lokalisierter LED-Fehler unbedingt den sofortigen Austausch der gesamten Lampenplatine erfordert.

• Fehlerbehebung vor Ort: Ob das Wartungspersonal Fehler auf LED-Ebene von Treiber- oder Stromversorgungsproblemen unterscheiden kann.

Der Zweck der Fehlerisolierung besteht nicht darin, zu behaupten, dass eine ausgefallene LED unsichtbar wird. Die ausgefallene Komponente bleibt ein Fehler. Der technische Wert besteht darin, dass die elektrischen Auswirkungen eingedämmt werden können, sodass die verbleibenden LED-Lampenperlen weiterhin funktionieren.

Für eine Verkehrsmanagementabteilung oder einen Auftragnehmer, der eine große Anzahl von Kreuzungen verwaltet, ist diese Unterscheidung wichtig. Bei der Zuverlässigkeit geht es nicht nur darum, Komponentenausfälle zu verhindern; Dazu gehört auch die Kontrolle der Folgen, wenn eine einzelne Komponente irgendwann ausfällt.

Stromversorgung und Konstantstromantrieb bestimmen mehr als den Energieverbrauch

Die Leistung bei geringem Stromverbrauch sollte nicht allein anhand der LED-Wattleistung beurteilt werden. Das Netzteil und der LED-Treiber bestimmen, wie elektrische Energie umgewandelt und an die Lampenplatine geliefert wird.

Die stromsparende Fußgängerampel von FAMA verwendet ein unabhängig entwickeltes Euro-Standard-Netzteil mit einem Leistungsfaktor von bis zu 0,98. Das Produkt nutzt außerdem eine Konstantstrom-Antriebstechnologie, um einen stabilen Arbeitsstrom für das LED-Array aufrechtzuerhalten.

Diese Spezifikationen beschreiben verschiedene Aspekte der elektrischen Leistung.

Die Gestaltung der Stromversorgung hat Einfluss darauf, wie effizient die zugeführte elektrische Energie für das LED-System umgewandelt wird. In den von FAMA veröffentlichten Spezifikationen ist ein Lampenstromverbrauch von nicht mehr als 6 W für statisches Rot, 5 W für dynamisches Grün und 5 W für statisches Grün bei der 200-mm-Version aufgeführt. Für die 300-mm-Version betragen die entsprechenden Werte maximal 7 W, 6 W und 6 W.

Diese Zahlen sind für einen Käufer nützlicher als eine unbegründete Prozentangabe, da sie in eine Energieberechnung auf Projektebene basierend auf der tatsächlichen Anzahl der Signaleinheiten und dem Betriebsplan einbezogen werden können.

Auch der Leistungsfaktor sollte richtig verstanden werden. Ein Leistungsfaktor von bis zu 0,98 bedeutet weder, dass die Ampel nur 2 % ihrer Nennleistung verbraucht, noch stellt er eine Energieeinsparung von 98 % dar. Es beschreibt das Verhältnis zwischen Wirkleistung und Scheinleistung unter den jeweiligen Betriebsbedingungen. Der tatsächliche Stromverbrauch muss noch anhand der Betriebsleistung, des Betriebszustands, des Signal-Timings und der Installationsmenge des Produkts ermittelt werden.

Warum ein Konstantstromantrieb für LED-Signale wichtig ist

LEDs reagieren empfindlich auf den Betriebsstrom, weshalb die Stromregelung ein wichtiger Bestandteil des LED-Treiberdesigns ist.

Ein Konstantstromtreiber regelt den der LED-Last zugeführten Strom, anstatt den Betriebsstrom ohne kontrollierte Regelung schwanken zu lassen. Bei einer Fußgängerampel wird dadurch ein kontrollierterer elektrischer Betriebszustand für die LED-Lampenperlen geschaffen.

FAMA identifiziert den Konstantstromantrieb als Funktionsmerkmal der Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch und gibt an, dass das Design darauf abzielt, einen stabilen Arbeitsstrom aufrechtzuerhalten, die LED-Lebensdauer zu unterstützen und spätere Wartungsanforderungen zu reduzieren. Die veröffentlichte Spezifikation gibt eine LED-Lebensdauer von ≥100.000 Stunden an.

Die Zahl von 100.000 Stunden sollte als vom Hersteller angegebene LED-Lebensdauer interpretiert werden und nicht als Garantie dafür, dass die gesamte Verkehrssignalanlage genau für diesen Zeitraum ohne Wartung funktioniert. Die Leistung des Netzteils, die Betriebstemperatur, die Installationsbedingungen, die Umgebungseinflüsse und andere Komponenten können sich alle auf die tatsächliche Lebensdauer vor Ort auswirken.

Aus diesem Grund sollten Käufer LED-Lampenperlen + Treiber + Netzteil + thermische und Umgebungsbedingungen als ein elektrisches System bewerten, anstatt LEDs nur auf der Grundlage einer nominellen Lebensdauerzahl auszuwählen.

THD und EMV: Warum elektrische Kompatibilität an einer Kreuzung wichtig ist

Eine Fußgängerampel funktioniert nicht selbstständig. Eine moderne signalisierte Kreuzung kann Fahrzeugsignalgeber, Fußgängersignale, Verkehrsleiter, Detektoren, Kommunikationsgeräte, Countdown-Anzeigen und andere elektronische Geräte umfassen.

Daher muss die elektromagnetische Verträglichkeit als Teil des gesamten Verkehrssignalsystems betrachtet werden.

FAMA spezifiziert einen THD von unter 10 % für seine Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch und beschreibt, dass das Produkt elektromagnetische Verträglichkeit aufweist, um Interferenzen mit dem Stromnetz und anderen Geräten an der Kreuzung zu reduzieren.

Die totale harmonische Verzerrung ist relevant, da nichtlineare elektronische Lasten harmonische Komponenten in die Stromwellenform einbringen können. Die Kontrolle harmonischer Verzerrungen kann zu einer vorhersehbareren elektrischen Umgebung beitragen, wenn mehrere elektronische Geräte dieselbe Strominfrastruktur nutzen.

Allerdings sollte ein THD unter 10 % nicht als Garantie dafür interpretiert werden, dass eine gesamte Kreuzung frei von elektromagnetischen Störungen ist. Die EMV-Leistung auf Systemebene wird auch von der Stromqualität, der Verkabelung, der Erdung, den Installationspraktiken, den angeschlossenen Geräten und den Eigenschaften des gesamten elektrischen Systems beeinflusst.

Für einen Integrator intelligenter Transportsysteme ist diese Unterscheidung wichtig. Das Fußgängersignal ist eine Komponente innerhalb eines größeren Systems. Seine Stromversorgungs- und EMV-Eigenschaften müssen mit der Verkehrssteuerung und anderen Geräten kompatibel sein und dürfen nicht isoliert bewertet werden.

Der Zusammenhang kann daher wie folgt verstanden werden:

Stromversorgung → LED-Treiber → LED-Schaltkreis → Optische Anzeige → Elektrische Kreuzungsumgebung

Jede Phase beeinflusst die nächste. Eine technisch geeignete Fußgängerampel sollte über kontrollierte elektrische Eigenschaften verfügen und gleichzeitig die erforderliche visuelle Anzeige gewährleisten.

Auswahl eines Fußgängerampelzeichens für reale Kreuzungsanwendungen

Ein Fußgängerampelschild muss entsprechend der Kreuzungsanordnung und den Fußgängerüberweganforderungen und nicht nur nach Aussehen oder Nenngröße ausgewählt werden.

Die Low-Power-Fußgängerampel von FAMA ist eine aus zwei Einheiten bestehende Baugruppe, die für die Steuerung von Verkehrsampeln an Kreuzungen für Fußgängerüberwege konzipiert ist. Der Lampenkern umfasst die Lampenplatine, die Linse, das Netzteil, die Lampenschale und die zugehörigen Strukturkomponenten. Die veröffentlichte Produktpalette umfasst lichtemittierende Oberflächenkonfigurationen von 200 mm und 300 mm.

Jede Komponente hat eine bestimmte Rolle.

Lampenplatine:
Die Lampenplatine trägt die LED-Lampenperlen und definiert die elektrische Architektur des Displays. Sein Schaltungsdesign wirkt sich direkt auf die Fehlerisolierung und die Anzeigekontinuität aus.

LED-Lampenperlen:
Die LED-Quelle bestimmt die grundlegende Lichtleistung der Fußgängeranzeige. Die Anzahl und Konfiguration der LEDs muss zusammen mit der erforderlichen optischen Leistung berücksichtigt werden und darf nicht als isolierte Spezifikation betrachtet werden.

Linse:
Die Linse ist Teil der optischen Struktur und beeinflusst, wie das emittierte Licht Fußgängern und anderen Verkehrsteilnehmern präsentiert wird.

Netzteil:
Das Netzteil wandelt und verwaltet den eingehenden Strom, den das LED-System benötigt. Eingangsspannungsbereich, Stromverbrauch, Leistungsfaktor und elektrische Kompatibilität sollten anhand der Projektanforderungen überprüft werden.

Lampenschale und Gehäusestruktur:
Die Strukturkomponenten schützen und unterstützen die internen optischen und elektrischen Elemente. Material, Abdichtung, Installationskonfiguration und Umweltanforderungen sollten entsprechend der tatsächlichen Straßenanwendung berücksichtigt werden.

Diese Bewertung auf Komponentenebene ist besonders nützlich beim Vergleich verschiedener Fußgängerampelzeichen. Zwei Produkte können äußerlich ähnlich aussehen, obwohl sie unterschiedliche LED-Schaltungsstrukturen, Treibertechnologien, Netzteile und interne Layouts verwenden.

Was sollten Beschaffungsteams prüfen, bevor sie sich für eine Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch entscheiden?

Für ausländische Käufer von Verkehrssignalanlagen und Straßenbauunternehmen sollte ein technisches Datenblatt genügend Informationen bieten, um Produkte anhand messbarer Kriterien vergleichen zu können.

1. Stromverbrauch der Lampe

Überprüfen Sie den Stromverbrauch separat für verschiedene Signalzustände, anstatt sich auf eine allgemeine Beschreibung „geringer Stromverbrauch“ zu verlassen. Die von FAMA veröffentlichten 200-mm- und 300-mm-Konfigurationen bieten separate Leistungsgrenzen für den statischen Rot-, dynamischen Grün- und statischen Grünbetrieb.

2. LED-Schaltungsarchitektur

Fragen Sie, wie die LED-Lampenperlen miteinander verbunden sind und was passiert, wenn eine LED ausfällt. Ein Mesh-Schaltungsdesign mit lokaler Fehlerisolierung kann die elektrischen Auswirkungen eines einzelnen LED-Fehlers begrenzen.

3. Konstantstromantrieb

Bestätigen Sie, ob der LED-Treiber einen kontrollierten Konstantstrom liefert und wie der Treiber in das Netzteil und die LED-Platine integriert ist.

4. Leistungsfaktor

Als messbare elektrische Größe bei der Bewertung der Stromversorgung kann ein Leistungsfaktor von bis zu 0,98 herangezogen werden. Er sollte neben der tatsächlichen Lampenleistung berücksichtigt werden und nicht als unabhängiger Energiesparprozentsatz.

5. THD und EMV

Überprüfen Sie bei Installationen mit mehreren elektronischen Geräten die angegebenen THD- und EMV-Eigenschaften. FAMA gibt für diese Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch einen THD von unter 10 % an.

6. Betriebsumgebungsbedingungen

Die von FAMA veröffentlichten Spezifikationen für das Produkt umfassen einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +80 °C, eine relative Luftfeuchtigkeit von bis zu 97 % RH und einen Schutzgrad IP53. Diese Spezifikationen gehören zur aufgeführten Produktkonfiguration und sollten anhand der Umgebungsanforderungen des tatsächlichen Projekts überprüft werden.

7. Wartungsanforderungen

Der Käufer sollte überlegen, was nach einem LED-Fehler, einem Treiberfehler oder einem Problem mit der Stromversorgung passiert. Die Fehlerisolierung kann sich darauf auswirken, ob ein lokalisiertes LED-Problem einen sofortigen Austausch der gesamten Lampenplatine erfordert.

8. Kreuzungsintegration

Das Signal sollte im Rahmen des vorgesehenen Verkehrsleitsystems bewertet werden. Vor der endgültigen Auswahl sollten elektrische Eigenschaften, Signalkonfiguration, Installationsmethode, Controller-Schnittstelle, Umgebungsbedingungen und Wartungszugang bestätigt werden.

Niedriger Stromverbrauch bedeutet nicht, dass die niedrigste Wattzahl gewählt wird

Bei der Beschaffung von Verkehrssignalanlagen ist die Auswahl des Produkts mit der niedrigsten Nennleistung nicht unbedingt der richtige Ansatz.

Ein Fußgängersignal muss dennoch einen angemessenen visuellen Hinweis auf die Installationsumgebung bieten. Daher sollte die Bewertung den Stromverbrauch mit der LED-Konfiguration, dem optischen Design, der Signalgröße, dem Betriebszustand, den Anzeigeanforderungen und den Umgebungsbedingungen in Verbindung bringen.

Beispielsweise verfügt die von FAMA veröffentlichte Low Power Pedestrian Traffic Light über 200-mm- und 300-mm-Konfigurationen mit unterschiedlichen LED-Anzahlen und Stromverbrauchsspezifikationen. Das 200-mm-Modell verfügt je nach Konfiguration über 66 rote oder 96 grüne LEDs, während das 300-mm-Modell für die angegebenen Varianten 80 rote oder 78 grüne LEDs auflistet.

Dies zeigt, warum es irreführend sein kann, Produkte nur anhand der Gesamtwattzahl zu vergleichen. Die richtige Frage ist, ob die ausgewählte Konfiguration die erforderliche Signalanzeige bietet und gleichzeitig die elektrischen und Wartungsanforderungen des Projekts erfüllt.

Bei großen Straßenprojekten können Käufer dann die erwarteten Betriebskosten anhand der tatsächlichen Nennleistung, der Anzahl der installierten Einheiten, der Betriebsstunden und der Projektwartungsdauer berechnen.

Wie FAMA Fußgängersignal- und intelligente Transportprojekte angeht

Yangzhou FAMA Intelligent Equipment Co., Ltd. (FAMA) positioniert sich als Anbieter integrierter intelligenter Transportlösungen, dessen Unternehmensmission darin besteht, das Reisen sicherer und intelligenter zu machen.

FAMA Traffic bietet Lösungen in den Bereichen intelligente Signalsteuerung, intelligente Verkehrssicherheit und multifunktionale 5G-Smart-Masten und bietet darüber hinaus Dienstleistungen wie die Optimierung der Verkehrssignalsteuerung sowie den Betrieb und die Wartung an.

In intelligenten Signalsteuerungsanwendungen integriert FAMA Technologien wie Spulen, Geomagnetismus, RFID, Radar und visuelle Identifizierung, um den Verkehr und den Fußgängerfluss zu überwachen und Strategien zur Ampelsteuerung zu unterstützen. Diese breitere Systemperspektive ist relevant, wenn eine Fußgängerampel als Teil einer intelligenten Kreuzung und nicht als isolierte Lampe eingesetzt wird.

Für Käufer, die tatsächliche Produktkonfigurationen überprüfen müssen, bietet FAMA sein Ampel-Produktsortiment mit Fußgängerampeln und anderen Verkehrssignalgeräten an. Das Projektportfolio kann auch bei der Bewertung der Verkehrsinfrastrukturerfahrung des Unternehmens berücksichtigt werden.

FAMA – das führende Unternehmen in der chinesischen Verkehrssignalbeleuchtungsindustrie

Bei einer Fußgängerampel mit geringem Stromverbrauch beschränken sich die wichtigen Spezifikationen nicht nur auf die Lampenleistung. Das Mesh-Schaltungsdesign bestimmt, wie ein einzelner LED-Fehler eingedämmt wird. Konstantstromantrieb steuert den LED-Betriebsstrom. Das Design des Netzteils und der Leistungsfaktor beeinflussen die elektrische Leistung. THD- und EMV-Eigenschaften werden relevant, wenn das Signal eine elektrische Umgebung mit anderen Kreuzungsgeräten teilt. Die Lampenplatine, die LED-Lampenperlen, die Linse, das Netzteil und die Lampenschale müssen dann als eine vollständige Produktbaugruppe funktionieren.

Für ausländische Käufer von Verkehrsampeln, Straßenbauunternehmen, Verkehrsmanagementabteilungen und Integratoren intelligenter Transportsysteme bieten diese Parameter eine praktischere Grundlage für die Auswahl eines Fußgängerampelzeichens. Anstatt sich auf allgemeine Aussagen wie „Energieeinsparung“ oder „hohe Qualität“ zu verlassen, können Beschaffungsentscheidungen auf messbaren elektrischen Eigenschaften, Fehlerbehandlungsdesign, Umgebungsspezifikationen, Anzeigeanforderungen und Überlegungen zur Lebenszykluswartung basieren.