LED路燈配光形狀特點(diǎn)在道路照明中,如果沒有對LED路燈光源配光,照射在路面上的光型為面積較大的圓形光斑,會有部分光散落到路面之外而沒有被利用,如圖1(a">
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1、LED路燈配光分析比較方案關(guān)鍵字:LED路燈配光分析1LED路燈配光的特點(diǎn)和要求<1>LED路燈配光形狀特點(diǎn)在道路照明中,如果沒有對LED路燈光源配光,照射在路面上的光型為面積較大的圓形光斑,會有部分光散落到路面之外而沒有被利用,如圖1(a)所示。為了滿足對路面的亮度、照度、均勻度的要求,且盡可能使得大部分光都分布在道路面上以提高燈光的利用率,減少不必要的浪費(fèi),通常需要對LED路燈進(jìn)行配光,LED路燈輸出的光線照射在路面上所形成的光型或光斑以矩形為佳,如圖1(b)所示。圖1LED路燈配光示意圖<2>道路照明標(biāo)準(zhǔn)配光要求根據(jù)《城市道路

2、照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求,道路照明中道路分為快速路與主干路、次干路、支路,LED道路照明配光要求標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1道路照明標(biāo)準(zhǔn)值目前的LED路燈研究主要集中在次干路和支路上的應(yīng)用,光通量小是LED路燈不能應(yīng)用在主干路上的主要原因。在主干路上的應(yīng)用還有待LED技術(shù)的研究和發(fā)展。表1道路照明標(biāo)準(zhǔn)值<3>LED路燈的配光曲線發(fā)光強(qiáng)度的空間分布通常稱為配光曲線。在路燈的下方,光強(qiáng)應(yīng)是最小,隨著仰角θ增加,光強(qiáng)I增加。函數(shù)關(guān)系為:即配光曲線表達(dá)式。道路照明單一燈具的理想配光曲線示意圖如圖2所示。由于光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜性,配光形狀難以完全符合函數(shù)

3、關(guān)系,可以減小θ角的投射范圍,減少燈具的間距來得到均勻照度。一般來說,希望在配光后能實(shí)現(xiàn)寬角度的“蝙蝠翼”形配光。圖2理想配光曲線2LED路燈配光方案及分析LED路燈的配光方案在道路照明要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行,同時(shí)要考慮控制眩光和考慮環(huán)境系數(shù)。對道路照明來說,光效和配光曲線是兩個(gè)重要參數(shù),目前LED路燈配光的方案主要有以下基本形式。<1>LED路燈的一次配光在功率型LED制造過程中,封裝時(shí)采用透鏡工藝可提高光效率、減少光輸出損失、改變光輸出特性,LED的封裝透鏡工藝與大功率的LED路燈照明一次配光有一定的關(guān)系。通過良好的封裝透鏡的設(shè)計(jì),L

4、ED可以獲得較好的光輸出特性。采用雙頭透鏡封裝的LED配光,可以將單粒LED的光強(qiáng)輸出曲線改造成“蝙蝠翼”形,以便進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整個(gè)路燈整體光強(qiáng)輸出曲線的“蝙蝠翼”形配光。雙頭透鏡一次配光結(jié)構(gòu)和配光曲線如圖3(a)和圖3(b)所示,該透鏡的設(shè)計(jì)成為其一次配光核心。圖3雙頭透鏡封裝的LED配光結(jié)構(gòu)和配光曲線示意圖<2>LED路燈的二次配光對LED路燈中的大功率LED采用透鏡或反光器進(jìn)一步改變輸出光特性,即為LED路燈的二次配光。LED路燈的二次配光主要有以下情況。采用全反射透鏡的LED二次配光。光由相對光密介質(zhì)射向相對光疏介質(zhì),當(dāng)入射角大

5、于臨界角時(shí)可發(fā)生全反射,利用這一原理設(shè)計(jì)軸對稱全反射透鏡。例如,使得光束角改變?yōu)椤?0°范圍內(nèi),有利于進(jìn)一步的配光設(shè)計(jì)。全反射透鏡如圖4所示。采用自由曲面透鏡的LED二次配光。該設(shè)計(jì)中,采用了XY軸方向上非對稱長方形配光的自由曲面光學(xué)元件。例如,在X軸上產(chǎn)生±60°的均勻分布的配光,滿足道路的長度方向的照明要求,在Y軸上產(chǎn)生±30°均勻分布的配光,得到具有矩形光照效果的LED“蝙蝠翼”形配光。自由曲面設(shè)計(jì)中通過包括有微分方程法、多參數(shù)優(yōu)化法、多表面同時(shí)設(shè)計(jì)法和剪切法來獲得光源光線分布與照明目標(biāo)面光線分布匹配。自由曲面透鏡如圖5所示。

6、圖4全反射透鏡圖5自由曲面透鏡采用外置透鏡和反光器的LED二次配光。選擇合適的透鏡和拋物面的反光器,使出射光線滿足一定的要求。外置透鏡和反光器結(jié)合如圖6所示。圖6外置透鏡和反光器的LED示意圖<3>LED路燈的三次配光LED路燈的三次配光是在大功率LED一、二次配光完成的基礎(chǔ)上,通過對多個(gè)LED(單元模組)疊加和空間排列實(shí)現(xiàn),以滿足道路照明平均亮度、平均照度和均勻度的要求。三次配光有以下幾種方式。(1)平面式配光LED路燈設(shè)計(jì)時(shí)采用XY方向非對稱的矩形配光的自由曲面光學(xué)元件(透鏡或反光杯),由于矩形配光在單個(gè)LED光學(xué)元件上已完成,

7、所以整個(gè)LED路燈只需將該LED模組排列在平板上即可。圖7(a)為LED路燈的平面式配光示意。(2)弧面式配光多個(gè)LED排列組成一個(gè)LED模組,LED模組上的LED是采用軸對稱的全反射的透鏡或反光杯進(jìn)行配光的,通過透鏡或反光杯配光的輻射角寬度足以覆蓋道路寬度。將LED模組排列在弧面上,如圖7(b)所示,通過調(diào)整弧面可以在道路方向上產(chǎn)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>圖7LED路燈的三次配光示意圖(3)多折面式配光LED光線具有良好的方向性,為獲得較好的道路配光,分

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