大功率LED路燈配光設計是LED道路照明應用的關鍵之一。本文主要分析了LED路燈的配光方案,對各方案的優缺點進行了比較,認為基于自由曲面光學元件的配光設計方案具有良好的發展前景。LED路燈的配光在LED道路照明中具有重要意義。隨著LED技術的不斷發展,LED路燈應用于道路照明的前景將更加廣闊。
無論采取何種技術手段或方案,就LED路燈配光來說,其光輸出特性滿足夜間道路照明標準要求,該技術或方案具有良好的使用價值。上述配光各有優缺點,如表2所示。一種LED路燈配光方案往往需要進行多次配光的組合和反復設計,以達到道路照明的標準。如LED一次配光(透鏡封裝)和燈具的二次配光的組合、LED的二次配光單元和燈具的三次配光的組合、LED路燈的反射器二次配光等。
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配光方案 |
優點 |
缺點 |
一次配光 |
采用雙頭透鏡封裝 采用全反射透鏡 |
蝠翼形配光曲線良好元件設計、加工較簡單
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封裝透鏡特殊通用性差多粒組合、均勻度一般 |
二次配光 |
采用自由曲面透鏡 采用外置透鏡和反光器 |
均勻度、蝠翼形配光曲線良好元件設計、加工較簡單 |
元件設計、加工較復雜、光輸出損失相對較多 |
三次配光 |
采用平面式 采用弧面式 采用多折面式 采用反光杯式 |
機械結構、散熱、電源控制較簡單,整體均勻度較好,調節弧面曲率調整配光散熱平面與安裝弧面的結合良好,減少了工藝難度,充分利用周邊泄露光線,光輸出率高,與平面式類似 |
道路差異較大時不易通用,散熱、燈頭設計較繁瑣,不易調整角度,自由曲面反光杯設計較復雜 |
目前,功率型白光LED正朝著單片大功率的方向發展,由于芯片散熱瓶頸制約,采用多芯片組合封裝的單片大功率LED的散熱相對困難,光效相對較低。
所以,綜合考慮封裝、散熱、光效、顯色等因素,通常選擇單個LED功率在1瓦至數瓦、光效為90~100lm/W的產品,通過多粒陣列混聯方式來達到總體功率要求,LED路燈配光方面則通過在同一平面合理排列具有較好一次配光的LED,并對該平面的LED整體應用自由曲面光學元件(透鏡或反光杯)進行二次配光,以達到道路照明配光要求。該方案減少了LED路燈總體的配光次數,即減少了LED輸出光的損失,提高了燈具的效率;簡化了燈具的相對設計、加工難度;保證了路面均勻度、照度、光型;便于整體設計。
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