评价LED道路照明灯具配光性能的两个重要指标[4]

　　4 从计算结果比较表中发现的问题

　　4. 1 配光设计忽视亮度均匀性

　　从表1 ～ 表4 的所列数据看出，尤其是在距高比不超过3. 5 的情况下，绝大多数的配光设计能满足照度均匀性指标，但是有将近一半的配光曲线在本文所有应用场景中无法满足亮度均匀性指标。一般情况下，可以通过适当缩小距离比使照度均匀性不够的配光设计达到0. 4 以上，但是纵向均匀度是很难通过缩小距离比来提高的，除非距离比很小的情况下才能达标。笔者建议在配光设计时，应首先考虑亮度均匀性，因为根据亮度均匀性设计的配光曲线一般都能满足照度均匀性要求[2]。

　　4. 2 许多配光曲线的利用系数低

　　从表1 ～ 表2 的数据看出，许多配光设计横向过宽，其CU 曲线斜率小，上升速度太慢，在应用到较窄道路时，出现利用系数低的问题，不仅造成浪费能源问题，还出现光污染或光侵入的问题。个别配光设计，如列表中的Sym 4 的配光曲线，在本文中所有应用环境中的利用系数都非常低，与相同输出光通量的其他灯具相比， 照度亮度均出现低50% 的问题，造成近50% 的电能浪费。

　　4. 3 对称型配光无法满足道路照明的要求

　　从表1 ～ 表4 的比较结果发现，对称配光( 如Sym 1 ～ 3) 不适合单侧或双侧布灯，具有纵向均匀度过低的问题; 在使用的过程中，需要具有很大的仰角，可能出现眩光超标的问题( 如Sym 4) ，或者出现利用系数降低的问题( 如Sym 4)。对称配光比较适合布置在道路中间，如安装在隧道中央的应用场景。

　　4. 4 个别配光曲线出现照度亮度比E /L 过大的问题

　　从表1 ～ 表4 的结果发现，配光曲线Asm 3 在所有应用场景中都有E / L 过大的问题，即: 要达到同样的亮度标准，需要更高的照度，需要更多的光通量照射到同样面积的路面上，造成能源浪费的问题。

　　4. 5 矩形配光原理无法满足道路照明要求

　　从表1 ～ 表4 的结果看出，配光曲线Asm 1 的照度均匀性最好，该配光是典型矩形非对称配光设计，完全按照等照度设计的要求定制配光，但其亮度均匀性很差。目前，业内的不少LED 路灯厂商主推该类配光，甚至建议标准制定部门把该类型的配光作为规范颁布，其后果将导致我国照明业出现退步的后果。

　　4. 6 SR 技术指标可单独考虑

　　在表1 ～ 表4 中，许多SR 技术指标未满足规范中0. 5 的要求，笔者建议在配光设计时，单独设计SR 技术指标，在有SR 要求的应用场景中，可另外设计满足技术指标的配光曲线，这使得在无SR 要

　　求的应用环境中( 如高架桥、封闭式高速路等场景) ，可以节省很多LED 芯片，并实现节约电能的效果。

　　4. 7 提高CU 带来的节能效益分析

　　根据CJJ45—2006 对功率密度LPD 的规定( 如表5 所示) ，传统路灯的利用系数不够高， 导致光效较高的高压钠灯道路灯具( 最高达140lm /W 以上，如某些进口品牌的HPS250W 可输出33000lm) ，很大一部分的输出光通量无法到达道路计算面而被浪费了。经计算， 表1 所列场景中的功率密度为0. 5714 W/m2 ， 如照度标准为10lx， 则只需要0. 286W/m2 ，同CJJ 中规定的两车道LPD 小于0. 55W/m2 相比， 提高CU 的配光设计能节约近50% 的电能。如配光设计不合理，如表1 中的Sym4配光，达到10lx 则需要0. 5714W/m2 ，其节能效果还不如传统光源。

　　就目前LED 厂家的综合水平来看，LED 路灯的系统光效很快突破75lm /W， 笔者建议标准制定部门增加CU 指标， 并适当调高CJJ45—2006 的LPD标准作为LED 路灯的配光设计规定，可按照表6 所列的LPD 执行，同表5 相比，平均节约20% ～ 30%电能。据预测，LED 道路照明的LPD 值在三年内或许会在表6 推荐值的基础上再降低20%。

　　4. 8 好的配光设计应能满足多数应用场景

　　从计算结果比较表1 ～ 表4 看出，应用在较窄的2 ～ 3 车道的场景中比较理想的配光在场景3 ～ 4中效果更佳，但适合较宽道路的配光却不适合在较窄的道路应用场景中，即灯具单侧布置的场景相对而言难度更大，按照宽高比W /H = 1 设计的配光可以通过调整灯杆高度( 7 ～ 13. 5m)、挑臂( 0 ～1. 5m)、仰角(0 ～ 15 度) 以及布灯方式( 中间布置、对称布置、交错布置) 等，可以满足6 ～ 42m的多数应用场景; 按照距高比S /H = 3. 75 设计的配光，通过适当调整灯杆高度(7 ～ 13. 5 米) ，可满足布灯间距20 ～ 50 米的多数应用场景。但应用到不同材质的路面时，要满足亮度均匀度指标，需另行设计配光曲线[2]。按照规范推荐的R3和C1两种路面，最多四款配光可以满足我国道路照明的绝大多数应用场景。

　　5 结束语

　　半导体白光照明行业方兴未艾，LED 路灯行业也刚兴起，业内人士对道路照明应用需求缺乏了解，行业标准及规范不够完善，整个LED 道路照明行业处在探索性创新阶段，所以难免出现许多认识上或技术上的问题。笔者在撰写本文的过程中，得到许多厂家的支持，为本文提供原始的配光数据资料，借此机会向他们表示诚挚的感谢。

　　参考文献

　　[1 ] 邹吉平，李丽，解全花等. 重视道路和隧道照明中亮度与照度的关系. 照明工程学报，Vol. 20 Supplement，2009 (8) : 39 ～ 45.
　　[2 ] 邹吉平，李丽，解全花等. LED 道路照明灯具配光设计的误区分析———照度均匀性并非亮度均匀性. 照明工程学报，Vol. 20 Supplement，2009 (8) : 46 ～ 52.
　　[3 ] 国家标准. CJJ45—2006. 城市道路照明设计标准.
　　[4 ] 国家标准. JTJ 026. 1—1999. 公路隧道通风照明设计规范.

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