Wir kennen Straßen, die von herkömmlichen Natriumdampflampen beleuchtet werden, welche einen hohen Energieverbrauch aufweisen. Heute können wir mit LED-Straßenleuchten, die am Straßenrand oder in der Mitte von Autobahnen angebracht werden, eine deutlich bessere Ausleuchtung erzielen. Dieses elektrische Beleuchtungssystem nutzt hocheffiziente Dioden für den Straßenverkehr. Dank ihres hohen Wirkungsgrades durchdringen LEDs die Dunkelheit und sorgen für klare Sicht. Durch die Platzierung von LED-Leuchten am Straßenrand oder in der Straßenmitte lässt sich die Sicherheit maximieren.
Warum Autobahnen LED-Straßenbeleuchtung benötigen
Es gibt über eine Million Meilen unbeleuchteter Autobahnen, die ein Sicherheitsrisiko darstellen. Dieselbe Beleuchtung, die für enorme Energiekosten der Kommunen verantwortlich ist, könnte durch hocheffiziente LED-Straßenlaternen ersetzt werden, die mit fortschrittlichen Dioden die vorbeifahrenden Fahrzeuge auf der Autobahn ausleuchten.
Funktionsweise von LED-Straßenlaternen
Natürliches Mondlicht erreicht normalerweise nur wenige Lumen pro Stunde. Die flächendeckende Einführung eines sicheren Straßenbeleuchtungssystems erfordert einen umfassenden Beleuchtungsstandard. Mithilfe moderner LED-Straßenleuchten lässt sich die Sichtbarkeit durch helle, auf schnell fahrende Fahrzeuge gerichtete Lichtstrahlen verbessern.
Eine LED-Leuchte in der Straßenmitte projiziert Lichtstrahlen in entgegengesetzte Richtungen auf beiden Straßenseiten. Der Lichtmast verfügt über zwei optische Linsen, eine für jede Straßenseite. Jede Linse ist mit einer LED-Anordnung, einem Kühlkörper und einer Schutzabdeckung ausgestattet. Die erste Anordnung ist entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtet. Die zweite Anordnung ist seitlich zur Fahrtrichtung ausgerichtet. Die Schutzabdeckung gewährleistet, dass die LED-Lichtstrahlen die Leuchte ungehindert durchdringen können.
Eine LED-Straßenlaterne am Straßenrand ist ähnlich aufgebaut wie die Mittelleitleuchte, nur dass sie nur auf eine Verkehrsseite gerichtet ist, nur eine optische Linse besitzt und nur einen Satz LED-Arrays und Schutzabdeckungen hat.
Vorteile von LED-Straßenlaternen
Moderne Ingenieure haben Autobahnleuchten entwickelt, die von effizienten Treibern angetrieben werden. Die Dioden leuchten durch den Strom, der entsteht, wenn Autos und Lkw nachts mit hoher Geschwindigkeit vorbeifahren.
Dieses Konzept nutzt minimalen elektrischen Strom, um nützliche Arbeit zu verrichten, wie zum Beispiel die Erzeugung von Helligkeit zur Beleuchtung von Autobahnspuren in der Nacht, und spart gleichzeitig während der Betriebszeiten enorme Mengen an Energie.
Stadtplaner Michael Johnson setzte eine umfassende Umrüstung der Straßenbeleuchtung auf LED um. Seine Gemeinde, Highland County, rüstete im Rahmen des globalen Effizienzprogramms des Verkehrsministeriums (Department of Transportation, DOT) von veralteten Natriumdampflampen auf moderne Infrastruktur um. Die lokale Verwaltung investiert in sauberere Energietechnologien, und angesichts des ganzjährigen Bedarfs an Sicherheit war Highland County ein idealer Standort für Johnsons Initiative.
Johnsons Leuchte ist 30 Meter hoch und besteht aus recycelbarem Aluminium. Mit einem Gewicht von nur 15 Kilogramm lässt sie sich leicht transportieren und installieren. Der hocheffiziente Treiber benötigt nur einen Bruchteil des üblichen Stroms und versorgt zwei Lampen und einen Sensor für rund 50,000 Stunden mit Energie. Die Idee ist, dass diese Beleuchtung die Sichtverhältnisse in ländlichen Gemeinden von Entwicklungsländern verbessern oder in Städten Fahrspuren und Verkehrsschilder beleuchten könnte.
Die Autobahnen des Landes weisen lange, ungesicherte und dunkle Straßenabschnitte auf. Die Konstruktion einer LED-Straßenleuchte muss daher ein Wärmemanagement und ein System zur effektiven Lichtverteilung umfassen. LED-Leuchten werden häufig an abgelegenen Standorten eingesetzt, was den Transport der Leuchten zum Einsatzort zusätzlich erschwert.
Da die LED-Straßenlaternen so nah am Verkehr angebracht sind, muss die Planung die Sicherheit berücksichtigen. Zu den Sicherheitsmaßnahmen gehören stabile Masten, die die schweren Leuchtengehäuse tragen, sowie Warnschilder. Eine Verkehrsflussanalyse ist ebenfalls erforderlich, um die Grenzen der LED-Beleuchtungsplanung festzulegen. Bei nebligem, stürmischem und dunklem Wetter muss die LED-Straßenbeleuchtung auch unter diesen Bedingungen ausreichend Licht durchdringen können.
Zukünftige Trends in der LED-Beleuchtung
Obwohl die meisten LED-Straßenlaternen in städtischen Gebieten eingesetzt werden, bedarf es einer Leuchte, die speziell für den Einsatz auf Landstraßen entwickelt wurde, um die Zahl der Unfälle aufgrund schlechter Sichtverhältnisse zu verringern und eine potenzielle Quelle für sicheres Reisen zu schaffen.
In Europa wurden intelligente LEDs entwickelt, die sehr kostengünstig waren und deren modulare Elemente sich einfach zu größeren Systemen zusammenfügen ließen. Dieses Design war jedoch nicht so umweltfreundlich wie Systeme mit Solarmodulen. Andere Designs beinhalten in Leitplanken oder Oberleitungen integrierte Leuchten, wie beispielsweise das Design eines Studenten der Arizona State University. Er berechnete, dass sich mit diesem Design bei einer LED-Leistung von 100 Watt jährlich 9,600 Kilowattstunden Strom einsparen ließen.
Die abgebildeten LED-Straßenlaternen sind kühl im Betrieb. In vielen bebauten Gebieten ist das Verkehrsaufkommen ausreichend, um den Beleuchtungsbedarf während eines Großteils der Nacht konstant zu halten.
Eine der besten Lösungen ist eine solarbetriebene LED-Leuchte entlang stark befahrener Straßen. Der benötigte Strom wird in Batterien gespeichert. Da es sich um Gleichstrom handelt, muss dieser durch Regler gesteuert werden, um die Straßenbeleuchtung zu betreiben oder vom Stromnetz getrennt zu sein. Der Gleichstrom muss vor der Nutzung einen Treiber durchlaufen.
Eine solarbetriebene LED-Leuchte eignet sich besonders gut, da verstellbare Paneele Sonnenlicht aus jeder Richtung effektiv einfangen, während herkömmliche Leuchten auf Netzstrom angewiesen sind. Zudem lassen sich schwere Komponenten wie Steuerung und Akku problemlos am Fuß des Lichtmastes unterbringen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass umfangreiche Daten zu den von Fahrzeugen auf beiden Seiten einer Autobahn benötigten Lichtmustern erhoben werden müssen. Auf Basis dieser Daten muss eine LED-Straßenleuchte für die Platzierung auf dem Mittelstreifen der Autobahn entwickelt werden. Eine einzelne Leuchte bietet möglicherweise nicht genügend Ausleuchtung, doch eine Gruppe von LEDs entlang eines längeren Autobahnabschnitts birgt das Potenzial, die Sicherheit erheblich zu verbessern. Dies kann zum Schutz von Fahrern und anderen öffentlichen Einrichtungen genutzt werden und sogar zu Einsparungen durch reduzierten Stromverbrauch führen.
Dieses Designkonzept ist praktikabel und umweltfreundlich. Eine mit moderner Technologie ausgestattete LED-Straßenlaterne bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Theoretisch kann jede dunkle Straße, beispielsweise ein Weg in einem Vergnügungspark, mit LED-Beleuchtung ausgestattet werden. Eine LED-Straßenlaterne auf Autobahnen kann die Sicherheit in verkehrsreichen Städten weltweit deutlich erhöhen.
