新型LED城市道路照明系统[2]

　　2 二次光学系统的设计

　　道路照明系统不同于一般的照明灯具，其被照明的场是一矩形区域。表1-1 和表1-2 为国家路灯标准。根据国家公路照明标准，主干道的平均照度是15lx，均匀性为30%；次干道的平均照度是8lx,均匀性为30% ，其中均匀性为照射路面的最低照度/平均照度。

　　由于高压钠灯为全角360 度发光，通常在光源背面加上一个反光装置使发出的光照射到路面上以提高能量利用。但是由于高压钠灯光源庞大，缺乏有效的光学装置，高压钠灯在路面上形成的光斑通常是一个不均匀的圆斑：中心处很亮，而在径向衰减很快。如图（1）所示。

　　为了达到国家照明标准的均匀性要求，通常不得不提高输出功率使得周围暗斑的照度主干道不小于5 lx,次干道不小于2.4 lx,然而大量的能量则浪费在路灯的正下方中心处和道路的外侧，从而降低了总的能量利用率。

　　现有的LED 发光源是光强分布近似朗伯源的点光源，单个的功率都在1 瓦左右，而道路照明往往要求有特定形状的被照光场，如国家规定主干道路灯的照明区域为10x50 平米的矩形区域。因此要组成道路照明系统，就不能简单地将LED 组合一起，这样形成的圆形光场将不利于光能的利用，无法满足国家标准对整个被照区域光照度均匀性的要求。如果能够将LED 芯片发出的光合理的分配道路面上面，在路面上面形成一个均匀照度的长方形区域，则可以在低的发光效率下实现高于高压钠灯的能量利用率。如图（2）所示。