LED路灯配光分析解析比较方案.pdf

《LED路灯配光分析解析比较方案.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、LED路灯配光分析比较方案关键字：LED路灯配光分析1LED路灯配光的特点和要求<1>LED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为面积较大的圆形光斑，会有部分光散落到路面之外而没有被利用，如图1(a)所示。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，通常需要对LED路灯进行配光，LED路灯输出的光线照射在路面上所形成的光型或光斑以矩形为佳，如图1(b)所示。图1LED路灯配光示意图<2>道路照明标准配光要求根据《城市道路

2、照明设计标准》要求，道路照明中道路分为快速路与主干路、次干路、支路，LED道路照明配光要求标准值应符合表1的规定。表1道路照明标准值目前的LED路灯研究主要集中在次干路和支路上的应用，光通量小是LED路灯不能应用在主干路上的主要原因。在主干路上的应用还有待LED技术的研究和发展。表1道路照明标准值<3>LED路灯的配光曲线发光强度的空间分布通常称为配光曲线。在路灯的下方，光强应是最小，随着仰角θ增加，光强I增加。函数关系为：即配光曲线表达式。道路照明单一灯具的理想配光曲线示意图如图2所示。由于光学设计复杂性，配光形状难以完全符合函数

3、关系，可以减小θ角的投射范围，减少灯具的间距来得到均匀照度。一般来说，希望在配光后能实现宽角度的“蝙蝠翼”形配光。图2理想配光曲线2LED路灯配光方案及分析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，目前LED路灯配光的方案主要有以下基本形式。<1>LED路灯的一次配光在功率型LED制造过程中，封装时采用透镜工艺可提高光效率、减少光输出损失、改变光输出特性，LED的封装透镜工艺与大功率的LED路灯照明一次配光有一定的关系。通过良好的封装透镜的设计，L

4、ED可以获得较好的光输出特性。采用双头透镜封装的LED配光，可以将单粒LED的光强输出曲线改造成“蝙蝠翼”形，以便进一步实现整个路灯整体光强输出曲线的“蝙蝠翼”形配光。双头透镜一次配光结构和配光曲线如图3(a)和图3(b)所示，该透镜的设计成为其一次配光核心。图3双头透镜封装的LED配光结构和配光曲线示意图<2>LED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。采用全反射透镜的LED二次配光。光由相对光密介质射向相对光疏介质，当入射角大

5、于临界角时可发生全反射，利用这一原理设计轴对称全反射透镜。例如，使得光束角改变为±30°范围内，有利于进一步的配光设计。全反射透镜如图4所示。采用自由曲面透镜的LED二次配光。该设计中，采用了XY轴方向上非对称长方形配光的自由曲面光学元件。例如，在X轴上产生±60°的均匀分布的配光，满足道路的长度方向的照明要求，在Y轴上产生±30°均匀分布的配光，得到具有矩形光照效果的LED“蝙蝠翼”形配光。自由曲面设计中通过包括有微分方程法、多参数优化法、多表面同时设计法和剪切法来获得光源光线分布与照明目标面光线分布匹配。自由曲面透镜如图5所示。

6、图4全反射透镜图5自由曲面透镜采用外置透镜和反光器的LED二次配光。选择合适的透镜和抛物面的反光器，使出射光线满足一定的要求。外置透镜和反光器结合如图6所示。图6外置透镜和反光器的LED示意图<3>LED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LED路灯设计时采用XY方向非对称的矩形配光的自由曲面光学元件(透镜或反光杯)，由于矩形配光在单个LED光学元件上已完成，

7、所以整个LED路灯只需将该LED模组排列在平板上即可。图7(a)为LED路灯的平面式配光示意。(2)弧面式配光多个LED排列组成一个LED模组，LED模组上的LED是采用轴对称的全反射的透镜或反光杯进行配光的，通过透镜或反光杯配光的辐射角宽度足以覆盖道路宽度。将LED模组排列在弧面上，如图7(b)所示，通过调整弧面可以在道路方向上产生近乎于矩形光型。BORDER-TOP:#0000001pxsolid;BORDER-LEFT:#0000001pxsolid;BORDER-BOTTOM:#0000001pxsolid"alt=8src

8、="/uploadfile/LED/uploadfile/201111/20111123092623372.jpg"border=0>图7LED路灯的三次配光示意图(3)多折面式配光LED光线具有良好的方向性，为获得较好的道路配光，分