大功率LED路灯配光设计是LED道路照明应用的关键之一。本文主要分析了LED路灯的配光方案,对各方案的优缺点进行了比较,认为基于自由曲面光学元件的配光设计方案具有良好的发展前景。LED路灯的配光在LED道路照明中具有重要意义。随着LED技术的不断发展,LED路灯应用于道路照明的前景将更加广阔。
无论采取何种技术手段或方案,就LED路灯配光来说,其光输出特性满足夜间道路照明标准要求,该技术或方案具有良好的使用价值。上述配光各有优缺点,如表2所示。一种LED路灯配光方案往往需要进行多次配光的组合和反复设计,以达到道路照明的标准。如LED一次配光(透镜封装)和灯具的二次配光的组合、LED的二次配光单元和灯具的三次配光的组合、LED路灯的反射器二次配光等。
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配光方案 |
优点 |
缺点 |
一次配光 |
采用双头透镜封装 采用全反射透镜 |
蝠翼形配光曲线良好元件设计、加工较简单
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封装透镜特殊通用性差多粒组合、均匀度一般 |
二次配光 |
采用自由曲面透镜 采用外置透镜和反光器 |
均匀度、蝠翼形配光曲线良好元件设计、加工较简单 |
元件设计、加工较复杂、光输出损失相对较多 |
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 |
机械结构、散热、电源控制较简单,整体均匀度较好,调节弧面曲率调整配光散热平面与安装弧面的结合良好,减少了工艺难度,充分利用周边泄露光线,光输出率高,与平面式类似 |
道路差异较大时不易通用,散热、灯头设计较繁琐,不易调整角度,自由曲面反光杯设计较复杂 |
目前,功率型白光LED正朝着单片大功率的方向发展,由于芯片散热瓶颈制约,采用多芯片组合封装的单片大功率LED的散热相对困难,光效相对较低。
所以,综合考虑封装、散热、光效、显色等因素,通常选择单个LED功率在1瓦至数瓦、光效为90~100lm/W的产品,通过多粒阵列混联方式来达到总体功率要求,LED路灯配光方面则通过在同一平面合理排列具有较好一次配光的LED,并对该平面的LED整体应用自由曲面光学元件(透镜或反光杯)进行二次配光,以达到道路照明配光要求。该方案减少了LED路灯总体的配光次数,即减少了LED输出光的损失,提高了灯具的效率;简化了灯具的相对设计、加工难度;保证了路面均匀度、照度、光型;便于整体设计。
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