LED路灯配光方案

LED路灯配光方案Jason-zou引言LED是现今极具竞争力的新型固体光源，具有体积小、寿命长、能耗低、控制灵活等优势。LED的推广应用是国家实现节能减排、创建绿色环保的重要项目。在道路照明中，随着白光LED技术的发展，单粒LED的光通量不断提高，LED取代传统光源用于LED路灯将成为趋势。我国目前所使用的道路照明标准主要是：CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》该标准对道路照明的路面亮度和照度及其均匀度等都有具体的要求。设计执行标准1、LED路灯配光的特点和要求光源在空间各个方向的光强分布即为配光。LED路灯配光是使光线尽可能投射到被照路面各个区域，获得符合道路照明要求的光分布。1.1LED路灯配光形状特点在道路照明中，如果没有对LED路灯光源配光。照射在路面上的光型会形成面积较大的圆形光斑，如图1(a)所示。图1（a）未经配光无配光系统的路灯照射模型不能满足道路照明要求的配光效果容易形成部分黑暗地带、阴影，出现“斑马效应”。这不仅造成能源的浪费，也给夜间行驶带来很大的不便，产生安全隐患。为了满足对路面的亮度、照度、均匀度的要求，且尽可能使得大部分光都分布在道路面上，以提高灯光的利用率，减少不必要的浪费。需要对LED路灯进行配光，最理想情况是：LED路灯输出的光线照射在路面上所形成的光型或光斑为矩形，如图1(b)所示这样的配光具有良好的路面均匀度。(b)经配光后（a）未经配光图1未配光与配光照明示意图配光后路灯照明示意图如何配光才能靠近理想情况达到道路照明路面亮度和照度的均匀度要求这是LED路灯光学设计的一大难题1.2LED路灯的配光曲线发光强度的空间分布曲线通常称为配光曲线。要得到路面上均匀的照明效果，光束中最大光强的投射角度非常重要。路灯的下方，光强I0应为是最小，随着仰角θ增加，光强Iθ增加。函数关系为：配光曲线表达式根据平方反比定律，照度与距离的平方成反比。则与垂直的角度越大，光强越大。当最大光强在垂直面内的投射角度达到55º-65º时，可以达到照度均匀度的要求。一般来说，这时的配光实现宽角度的“蝙蝠翼”形配光。理想的LED路灯配光图15蝙蝠翼形光强输出曲线2、LED路灯配光方案LED路灯的配光方案在道路照明要求的基础上进行,同时要考虑控制眩光和考虑环境系数。对道路照明来说，光效和配光曲线是两个重要参数。在配光方面，LED路灯的光学系统设计通常由一次光学设计、二次光学设计和三次光学设计3部分组成2.1LED路灯的一次配光大功率LED透明封装材料（即透镜）的形状设计通常称作一次光学设计因此考虑将LED的封装透镜工艺与路灯需要的光输出特性结合起来就形成LED路灯的一次配光方案。(a)双头透镜封装LED示意图(b)双头透镜封装LED配光曲线图3双头透镜封装的LED配光结构和配光曲线示意图采用斜射矩形透镜封装配光采用双头透射封装配光一次配光方案2.2LED路灯的二次配光对LED路灯中的大功率LED采用透镜或反光器进一步改变输出光特性,即为LED路灯的二次配光。LED路灯的二次配光主要有以下情况：a.采用全反射透镜的LED二次配光b.采用自由曲面透镜的LED二次配光c.外置透镜和放射器的LED二次配光目的：都是使光强输出曲线呈蝙蝠翼形，满足道路照明要求。全反射透镜图4全反射透镜图5自由曲面透镜图6外置透镜和反光器的LED示意图2.3LED路灯的三次配光LED路灯的三次配光是在大功率LED一、二次配光完成的基础上,通过对多个LED(单元模组)叠加和空间排列实现,以满足道路照明平均亮度、平均照度和均匀度的要求。三次配光有以下几种方式：(1)平面式配光(2)弧面式配光(3)多折面式配光(4)反光杯式配光(a)平面式配光示意图(b)弧面式配光示意图(c)多折面式配光示意图图7LED路灯的三次配光示意图2.4LED路灯配光方案分析无论采取何种技术手段或方案,就LED路灯配光来说,其光输出特性满足夜间道路照明标准要求,该技术或方案具有良好的使用价值。广深高速LED路灯实景照感谢！——Jason-zou