A estrutura básica e o princípio de funcionamento dos semáforos de LED

Estrutura da concha da lâmpada
A estrutura da concha de Semáforos LED desempenha principalmente uma função protetora e de apoio para garantir a operação estável das lâmpadas sob várias condições climáticas. A concha geralmente é feita de plásticos de engenharia de alta resistência ou materiais de liga de alumínio e tem a capacidade de ser à prova d'água, à prova de poeira e resistente a UV. A superfície da concha é geralmente pulverizada ou anodizada para melhorar sua resistência climática.
A concha é projetada com um dissipador de calor ou estrutura de ventilação para ajudar o calor a se dissipar rapidamente e impedir que a temperatura suba de ter um efeito adverso na fonte de luz LED. Um painel de proteção transparente é instalado na extremidade frontal, geralmente feita de material de policarbonato, com boa transmitância de luz e resistência ao impacto, o que pode garantir o efeito da luz e melhorar a segurança.

Módulo de fonte de luz LED
O LED é o núcleo luminoso de todo o semáforo. A fonte de luz LED adota o princípio da emissão de luz semicondutores e libera energia através da recombinação de elétrons e orifícios, que é convertida em luz visível. A fonte de luz LED pode emitir luz vermelha, amarela e verde, respectivamente, atendendo aos requisitos de exibição de três cores dos semáforos.
O módulo LED é geralmente composto de múltiplos chips LED de alta brilho, dispostos em uma matriz, e uma lente óptica é usada para melhorar o efeito de foco, para que o feixe de luz tenha uma certa direcionalidade. Cada fonte de luz de cor tem seu próprio mecanismo exclusivo de controle de circuitos e escurecimento para garantir que a intensidade da luz atenda aos padrões nacionais.
Em aplicações específicas, os comprimentos de onda de emissão de diferentes LEDs de cores são os seguintes:

Comprimentos de onda de emissão de LED por cor do sinal

As fontes de luz LED não apenas têm velocidades rápidas de resposta, mas também têm vidas de serviço longo. A maioria dos produtos tem uma vida útil de design de mais de 50.000 horas. Devido à sua rápida velocidade de iluminação, ajuda a melhorar a eficiência da execução do comando de tráfego.

Lente óptica e estrutura reflexiva
O sistema óptico nos semáforos LED consiste em lentes e refletores ópticos. A lente pode ser projetada em diferentes ângulos de acordo com o objetivo da lâmpada de ajustar o ângulo da luz e aumentar a faixa visível. A estrutura reflexiva é usada para coletar e aprimorar a luz do LED, de modo que se concentre em uma direção específica para melhorar a eficiência da luz. Algumas lâmpadas de ponta também estão equipadas com um sistema óptico secundário, que controla ainda mais o tamanho do ponto, a uniformidade do brilho e a distância visível através de uma estrutura óptica de várias camadas para aumentar o desempenho no clima chuvoso e nebuloso.
A superfície geralmente adota um favo de mel ou textura da grade óptica para reduzir a interferência de "sinal falso" causado pela reflexão direta da luz solar. Esse design ajuda a melhorar a precisão do reconhecimento das luzes do sinal LED em complexos ambientes de iluminação externa.

Circuito de controle e sistema de acionamento
A operação normal dos semáforos de LED depende de circuitos de controle estáveis e sistemas de energia de acionamento. O circuito de controle é responsável por receber instruções do controlador de sinal superior, controlando os estados ligados e desligados de diferentes LEDs de cores de acordo com a lógica de tempo definida e realizando a função de comutação de sinal.
A fonte de alimentação da unidade fornece saída de corrente constante para manter a corrente do chip LED estável e impedir alterações de brilho ou decaimento da luz devido a flutuações de tensão. Os motoristas de LED modernos estão equipados principalmente com proteção de curto-circuito, proteção de superaquecimento, proteção de surtos e outras funções para melhorar a estabilidade e a segurança do sistema.
O circuito de controle também será conectado à plataforma de controle centralizada para realizar monitoramento remoto, alarme de falha, autoteste e outras funções. No sistema de transporte inteligente, a unidade de controle também pode ser conectada a câmeras, detectores de fluxo e outros equipamentos para realizar a programação em tempo real.

Estrutura de dissipação de calor e sistema de controle de temperatura
Embora a fonte de luz LED seja altamente eficiente, ela ainda gerará uma certa quantidade de calor durante a operação contínua. Se o calor não puder ser efetivamente dissipado, isso afetará a vida do chip e o desempenho da luz. Por esse motivo, os semáforos de LED geralmente são equipados com estruturas de dissipação de calor ativa ou passiva.
Os métodos comuns de dissipação de calor incluem condução de calor do substrato de alumínio, dissipação de calor da concha do tipo Fin, ventilação natural de convecção, etc. Entre eles, o substrato de alumínio, como transportador do chip LED, não apenas fornece suporte mecânico, mas também tem boa condutividade térmica, que ajuda rapidamente a conduzir o calor rapidamente.
Alguns produtos de ponta também estão equipados com módulos inteligentes de controle de temperatura, que monitoram a temperatura do módulo LED em tempo real através de sensores de temperatura e ajustam dinamicamente a corrente da unidade para evitar superaquecimento.

Módulo de energia e sistema de fiação
O módulo de energia é o núcleo de fornecimento de energia de todo o sistema. Ele converte a potência da rede elétrica (como o AC 220V) na tensão de corrente constante CC (como CC 12V/24V) exigida pelo LED e fornece saída estável. Os módulos de potência de alta qualidade devem ter alta eficiência de conversão, baixas flutuações e boas capacidades de interferência anti-eletromagnética.
Para alcançar a conexão rápida e a solução de problemas de falha, as luzes do sinal de LED geralmente são equipadas com blocos de terminais modulares, interfaces de plugue rápida ou conectores à prova d'água. A conexão elétrica de todo o sistema precisa cumprir com os regulamentos nacionais de segurança, como nível de isolamento, nível de proteção, nível de proteção contra raios, etc.

Breve descrição do processo de princípio de trabalho
O princípio básico de trabalho dos semáforos de LED pode ser resumido como: Fonte de alimentação → Corrente constante do módulo de acionamento → Circuito de controle Receba instruções → Controle Comutação de cor LED → Orientação da luz do sistema óptico → Sistema de dissipação de calor mantém operação estável.
A seguir, é apresentado um gráfico de fluxo de trabalho simplificado:

Fluxo de trabalho simplificado das luzes de sinal de trânsito LED

Todo o sistema pode obter operação contínua de 24 horas e alterar periodicamente a tela do sinal definindo o programa de tempo.

Funções inteligentes e interfaces de expansão
Os semáforos de LED modernos não são mais apenas um único dispositivo emissor de luz, eles também são gradualmente integrados ao sistema de transporte inteligente. Através da rede do controlador e da plataforma central, as seguintes funções estendidas podem ser realizadas:
Controle remoto: Start, interrupção e interrupção remota e troca de estado através do módulo de comunicação.
Feedback dos dados: transmissão em tempo real do status operacional, tensão, corrente, brilho e outros parâmetros.
Esgoto automático: ajuste automaticamente a saída do LED de acordo com o brilho ambiente para melhorar a economia de energia.
Alarme de falha: relate automaticamente informações de falha quando o chip é danificado ou a fonte de alimentação é anormal.
Esse tipo de função inteligente é realizado através do MCU interno (unidade de micro controle) e módulos de comunicação (como GPRS, NB-IIT), o que não apenas melhora a flexibilidade do sistema de transporte, mas também facilita o gerenciamento e a manutenção posteriores.