La estructura básica y el principio de funcionamiento de los semáforos LED

Estructura de la carcasa de la lámpara
La estructura de la carcasa de Semáforo LED Principalmente juega un papel protector y de apoyo para garantizar el funcionamiento estable de las lámparas en diversas condiciones climáticas. La carcasa generalmente está hecha de plásticos de ingeniería de alta resistencia o materiales de aleación de aluminio, y tiene la capacidad de ser impermeables, a prueba de polvo y resistentes a los rayos UV. La superficie de la cáscara generalmente se rocía o se anodiza para mejorar su resistencia a la intemperie.
La carcasa está diseñada con un disipador de calor o una estructura de ventilación para ayudar a que el calor se disipe rápidamente y evite que el aumento de la temperatura tenga un efecto adverso en la fuente de luz LED. Se instala un panel de protección transparente en el extremo frontal, generalmente hecho de material de policarbonato, con buena transmitancia de luz y resistencia al impacto, lo que puede garantizar el efecto de la luz al tiempo que mejora la seguridad.

Módulo de fuente de luz LED
LED es el núcleo luminoso de todo el semáforo. La fuente de luz LED adopta el principio de emisión de luz semiconductora y libera energía a través de la recombinación de electrones y agujeros, que se convierte en luz visible. La fuente de luz LED puede emitir luz roja, amarilla y verde respectivamente, cumpliendo con los requisitos de visualización de tres colores de los semáforos.
El módulo LED generalmente se compone de múltiples chips LED de alta brillo dispuestos en una matriz, y se usa una lente óptica para mejorar el efecto de enfoque, de modo que el haz de luz tiene una cierta direccionalidad. Cada fuente de luz de color tiene su propio mecanismo exclusivo de control y atenuación de circuitos para garantizar que la intensidad de la luz cumpla con los estándares nacionales.
En aplicaciones específicas, las longitudes de onda de emisión de diferentes LED de color son las siguientes:

Longitudes de onda de emisión LED por color de señal

Las fuentes de luz LED no solo tienen velocidades de respuesta rápidas, sino que también tienen largas vidas de servicio. La mayoría de los productos tienen una vida útil de diseño de más de 50,000 horas. Debido a su rápida velocidad de iluminación, ayuda a mejorar la eficiencia de la ejecución del comando de tráfico.

Lente óptica y estructura reflexiva
El sistema óptico en los semáforos LED consiste en lentes y reflectores ópticos. La lente se puede diseñar en diferentes ángulos de acuerdo con el propósito de la lámpara para ajustar el ángulo de la luz y aumentar el rango visible. La estructura reflectante se usa para recolectar y mejorar la luz del LED, de modo que se concentre en una dirección específica para mejorar la eficiencia de la luz. Algunas lámparas de gama alta también están equipadas con un sistema óptico secundario, que controla aún más el tamaño de la mancha, la uniformidad de brillo y la distancia visible a través de una estructura óptica de múltiples capas para mejorar el rendimiento en clima lluvioso y brumoso.
La superficie generalmente adopta un panal o textura de la cuadrícula óptica para reducir la interferencia de "señal falsa" causada por la reflexión directa de la luz solar. Este diseño ayuda a mejorar la precisión de reconocimiento de las luces de señalización LED en entornos de iluminación al aire libre complejos.

Circuito de control y sistema de accionamiento
El funcionamiento normal de los semáforos LED depende de los circuitos de control estables y los sistemas de energía de la unidad. El circuito de control es responsable de recibir instrucciones del controlador de señal superior, controlar los estados de encendido y apagado de diferentes LED de color de acuerdo con la lógica de tiempo establecida y realizar la función de conmutación de señal.
La fuente de alimentación de la unidad proporciona una salida de corriente constante para mantener la corriente del chip LED estable y evitar cambios de brillo o descomposición de la luz debido a las fluctuaciones de voltaje. Los controladores LED modernos están equipados principalmente con protección contra cortocircuitos, protección de sobrecalentamiento, protección contra sobretensiones y otras funciones para mejorar la estabilidad y la seguridad del sistema.
El circuito de control también se conectará a la plataforma de control centralizada para realizar monitoreo remoto, alarma de falla, autocomprobación y otras funciones. En el sistema de transporte inteligente, la unidad de control también se puede conectar a cámaras, detectores de flujo y otros equipos para realizar la programación en tiempo real.

Estructura de disipación de calor y sistema de control de temperatura
Aunque la fuente de luz LED es altamente eficiente, aún generará una cierta cantidad de calor durante la operación continua. Si el calor no puede disiparse de manera efectiva, afectará la vida útil del chip y el rendimiento de la luz. Por esta razón, los semáforos LED generalmente están equipados con estructuras de disipación de calor activas o pasivas.
Los métodos comunes de disipación de calor incluyen conducción de calor del sustrato de aluminio, disipación de calor de carcasa de tipo finas, ventilación de convección natural, etc. Entre ellos, el sustrato de aluminio, como el portador del chip LED, no solo proporciona soporte mecánico, sino que también tiene buena conductividad térmica, que ayuda a realizar un calor rápidamente.
Algunos productos de alta gama también están equipados con módulos de control de temperatura inteligentes, que monitorean la temperatura del módulo LED en tiempo real a través de sensores de temperatura, y ajustan dinámicamente la corriente de accionamiento para evitar el sobrecalentamiento.

Módulo de potencia y sistema de cableado
El módulo de potencia es el núcleo de suministro de energía de todo el sistema. Convierte la potencia de la red (como AC 220V) en el voltaje de corriente constante de CC (como DC 12V/24V) requerido por el LED y proporciona una salida estable. Los módulos de potencia de alta calidad deben tener alta eficiencia de conversión, bajas fluctuaciones y buenas capacidades de interferencia anti-electromagnética.
Para lograr una conexión rápida y la resolución de problemas de fallas, las luces de señal LED generalmente están equipadas con bloques de terminales modulares, interfaces de pez rápidos o conectores impermeables. La conexión eléctrica de todo el sistema debe cumplir con las regulaciones nacionales de seguridad, como el nivel de aislamiento, el nivel de protección, el nivel de protección del rayo, etc.

Breve descripción del proceso de principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento básico de los semáforos LED se puede resumir como: Fuente de alimentación → Corriente constante del módulo de accionamiento → Circuito de control recibe instrucciones → Control Conmutación de color LED → Guía de luz del sistema óptico → El sistema de disipación de calor mantiene un funcionamiento estable.
El siguiente es un gráfico de flujo de trabajo simplificado:

Flujo de trabajo simplificado de luces de señal de tráfico LED

Todo el sistema puede lograr una operación continua las 24 horas y cambiar periódicamente la pantalla de la señal estableciendo el programa de tiempo.

Funciones inteligentes e interfaces de expansión
Los semáforos LED modernos ya no son solo un dispositivo emisor de luz, también se integran gradualmente en el sistema de transporte inteligente. A través de la red del controlador y la plataforma central, se pueden realizar las siguientes funciones extendidas:
Control remoto: arranque remoto y parada y estado de cambio a través del módulo de comunicación.
Comentarios de datos: transmisión en tiempo real del estado operativo, voltaje, corriente, brillo y otros parámetros.
Dimitación automática: ajuste automáticamente la salida LED de acuerdo con el brillo ambiental para mejorar el ahorro de energía.
Alarma de falla: informe automáticamente la información de falla cuando el chip está dañado o la fuente de alimentación es anormal.
Este tipo de función inteligente se realiza a través del MCU incorporado (unidad de micro control) y los módulos de comunicación (como GPRS, NB-IOT), que no solo mejora la flexibilidad del sistema de transporte, sino que también facilita la gestión y el mantenimiento posteriores.