LED路燈配光是使光線盡可能投射到被照路面各個區域,獲得符合道路照明要求的光分布,LED路燈配光設計是否準確到位是其能否替代傳統路燈的關鍵因素之一。研究LED路燈配光對今后LED道路照明的系統設計研究具有重要意義。
1 LED路燈配光的特點和要求
1.1 LED路燈配光形狀特點
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,通常需要對LED路燈進行配光,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1 LED路燈配光示意圖
1.2 道路照明標準配光要求
根據《城市道路照明設計標準》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準值應符合表1的規定。
表1 道路照明標準值目前的LED路燈研究主要集中在次干路和支路上的應用,光通量小是LED路燈不能應用在主干路上的主要原因。在主干路上的應用還有待LED技術的研究和發展。
?
表1 道路照明標準值
1.3 LED路燈的配光曲線
發光強度的空間分布通常稱為配光曲線。在路燈的下方,光強應是最小,隨著仰角θ增加,光強I增加。函數關系為:
?
即配光曲線表達式。道路照明單一燈具的理想配光曲線示意圖如圖2所示。
由于光學設計復雜性,配光形狀難以完全符合函數關系,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,希望在配光后能實現寬角度的“蝙蝠翼”形配光。
?
圖2 理想配光曲線
2 LED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上進行,同時要考慮控制眩光和考慮環境系數。對道路照明來說,光效和配光曲線是兩個重要參數,目前LED路燈配光的方案主要有以下基本形式。