LED路灯反光碗式和透镜式的二次光学

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1、LED路灯反光碗式和透镜式的二次光学 2008年1月30日　　LED照明将先在道路照明中广泛应用，这样的推断是基于LED的长寿命、高效率、光线利用率高等特点。很多人对LED在道路照明中的应用已经作了很多尝试，但是不难看到这两三年来LED路灯并没有得到很好的发展，究其原因在于：成本高、寿命短、照明效果差（均匀性差）。值得庆幸的是上游产业发展迅速，LED芯片光效的提升和价格的降低，都使LED道路照明越来越近，专业的光学设计也使得照明效果有很大提升，也有更多的厂家在作这样的尝试，本文提出一个新的光学解决方案——独立单元的反光器，旨在为人们寻求一种新的LED道路照

2、明解决方案。　　与透镜相比，反光器的特点在于：成本低、效率高、装配容易。　　常见透镜材料为PMMA，目前的技术PMMA材料的透射率只有94%，制作成透镜后由于折返射的效果，通常会有更多的额外光损失，以以下实例说明：　　设置了一光源，产生50000条光线： 　　未有PMMA透光板时，效率为100%，现在在正前方设置一理想状态PMMA透明平板：  效率变为94.337%。（注：图中出现16808Rays是因为一根光线经过PMMA与空气的接口可能会同时发生折射和反射，因而增加了光线数量，但是从能量角度产生了一定损耗。）　　若将PMMA材料制作成透镜，则损耗更大，

3、以下列举市面上常见的PMMA材料透镜为例（考虑到透镜背部总有漏光现象，而实际上漏光是无法利用的，因此在系统背部设置了全吸收的基板，以增强数据的严谨性）：透镜外形图：光线经过透镜后的杂散光分析： 该透镜效率实际只有86%　　反光式光学系统相对分析比较容易，经过对光源的出光能量分布分析，通过再分配的方式设计道路照明适合的透镜。　　光源Lambertian出光模式（即常见的Lumileds、CREE、EdisonLED），结合设计的反光器，出光的两个角度分别为50度和120度，即路灯放置于10米杆高可以在地面形成约12×30米的均匀光斑，根据照度需求增加/删减单

4、元个数。　　1、光线轨迹：  　　2、单颗1W照明效果图（照度分布）：　　3、以下是模拟一段道路的照明效果：　　道路为15米宽，采用对称式部灯，10米杆高，32米杆距，灯具安装角度为5度，悬臂长1.5米。马路表面照度均匀，90%光线集中于马路上，路边照度逐步递减，没有硬光边，不会引起驾驶人员的视觉不适。　　效率分析：　　经反光系统的照射光线分为“直接光线”和“反射光线”，即部分光线无需通过反光壁直接散射，而另外一部分光则经过反光壁照射到相应的位置。　　将反射壁设置为“PerfectAbsorber”，然后根据出射效率即可以得到有多少光线不需要经过光学系统直

5、接照射：　　由此可见：该光学系统中有41.88%的光是直接照射，不需经过光学系统，即能量损失为0，另有58.12%的光需要经过反射壁反射，反射效率取决于反射壁材料及加工工艺。通过镀增强铝膜或者银模，反射效率可以达到90%以上，因此反光系统效率可以达到并超过以下数值：41.88%+58.12%×90%=94.19%　　远远高于透镜方式的86%的效率，即100lm的光我们可以利用到94.19～98.84lm。　　该反光碗最大优点是效率高，使用光源是常见的Lambertian出光模式的LED，单颗光源达到这样的效果而不是排列组合，因此可以根据路灯功率需要增减LE

6、D数量。  来源：中国半导体照明网