LED道路照明灯具配光设计的误区分析[1]

　　1、引言

　　LED 照明正经历着日新月异的快速发展期，在政府的主导下，我国的LED 道路照明正处于示范性推 广阶段。由于行业内的厂家及其从业人员良莠不齐，难免存在许多概念性的误区，再结合许多不分真伪 的商业性宣传，一些误区势必对整个照明行业发展产生方向性的误导作用。比如，行业内流行的矩形配 光原理已被不少厂家或“专家”接受采纳，并采用“写进国家或地方规范”的方式推广，以便试图推广其灯 具产品，这已经对LED 道路照明行业健康发展产生了不良影响。

　　2、LED道路照明行业中的矩形配光原理

　　目前，我国道路照明行业中盛行的矩形配光原理仅仅从照度均匀性和光线利用率这两个角度出发， 把从灯具射出的光线按照一定的角度和不同角度的光强分配来考虑的一个设计方法。如图1 所示，由C-γ 坐标系中的四个方向(C=25°γ=62°)、(C=155°γ=62°)、(C=185°γ=60°)和(C=355°γ=60°)构成的四 棱锥，在该立体角范围内按照等照度法：即公式(1)~(3)的方法求解各个方向上的光强值，得出公式 (4)。

　　式中， 0— 灯具正下方，即 C=0°γ=0°方向的地面照度; E 0— 灯具正下方，即 C=0°γ=0°方向的光强值; I h — 灯具安装的高度，灯具的光学中心到地面的垂直距离; (C,γ)— 灯具在 C-γ 方向产生的地面水平照度值; E (C,γ)— 灯具在 C-γ 方向上光强值; I E— 单个灯具照明时拟设计的照度均匀性系数。 U 由公式(1)~(3)，可方便地推导出灯具在C-γ 各方向上的光强值计算式，如公式(4)所示：

　　3、矩形配光原理的亮度分析与计算

　　3.1 光强及亮度计算方法

　　本节根据公式(1)~(4)，假定灯杆正下方的照度40 0 E   0.5 1800 lx，灯杆高度m，由此计算出 ，假设当时的照度均匀度系数，其他各方向上的照度均匀性系数按照线 性插值计算出(如表1 中取值)。为分析方便，在计算亮度时，先考虑C0-C180 平面内的各γ 角度光强 分布，并假设驾驶员视线在C0-180 平面内，灯具出光平面和道路表面平行，即无仰角安装，这样简化处 理后， ;当C=0°时， ;当C=180°时，β ，其光强计算与亮度计算结果如表1 所示。 表中亮度计算采用CIE140-2000 规范中的计算方法[1]，如公式(5)所示。

　　式中， p— 道路表面上的计算点p 的亮度值;

　　L r(β,ε)— 计算点p 处的简化亮度系数[2]，查CIE144-2001 中的R3 表得出;

　　β — 观察视线平面与入射光线平面之间的夹角[1];

　　ε— 入射光线照射到计算点P 时的入射角[1]。

　　2. 表中的γ最大取值为62.5°，与图1 中所示有差异，但不影响本文中的计算与分析。为确定每个C 平面上的最 大γ角度，应根据几何关系另外计算得出。

　　3. 表中(βε, ) 值根据CIE144-2001 标准中R3 沥青路面的简化亮度系数表查出，或采用线性插值法计算出[1~2]。 r

　　4. 由于文中的矩形配光的光束控制较严格，亮度计算区域内只有一个灯具提供亮度，故采用单灯亮度计算法，而 CIE140-2000 中的路面亮度需要计算5~6 盏灯的亮度(根据距高比确定计算亮度时的灯具数)[1]。