led路灯配光设计 led灯配光类型

LED路灯的配光方式基于道路照明的要求进行，并且考虑灰度的控制和环境系数的考虑。对于道路照明来说，光效应和配光曲线是两个重要参数，现在LED路灯的光导方案主要有以下基本形式。

LED路灯的一次配光

在功率类型LED的制造过程中，通过在封装时使用透镜过程，能够提高光效率，降低光输出损失，改变光输出特性，LED的封装透镜过程与大功率LED路灯照明一次配光有一定的关系。通过良好的封装透镜的设计，可以获得LED更好的光输出特性。

通过用双头透镜封装的LED配光，可以将单粒子LED的光强度输出曲线改造成“蝙蝠翼”形状，进一步实现街灯整体的光强度输出曲线的“蝙蝠翼”形配光。如图1（a）和图1（b）所示，双头透镜的一次配光结构和配光曲线被设计为一次配光核。

图1的双头透镜封装的LED配光结构和配光曲线示意图

LED路灯的二次配光

对于LED路灯的大功率LED，使用镜头或反光使输出光特性、即LED路灯的二次配光进一步变化。 LED路灯的二次配光主要有以下情况。

全反射使用镜头LED二次配光。光从相对光密介质朝向相对光疏介质，在入射角大于临界角的情况下全反射发生，使用该原理设计轴对称全反射透镜。

例如，将波束角改变到±30°的范围对于进一步的光导设计是有利的。全反射在图2中示出镜头。

图2全反射镜头

自由曲面使用镜头LED二次配光。在该设计中，采用了XY轴方向上不对称矩形配光的自由曲面光学元件。例如，X轴产生±60°均匀分布的配光，满足道路长度方向的照明要求，Y轴产生±30°均匀分布的配光，得到具有矩形光照射效果LED的“蝙蝠翼”形的配光。自由曲面在设计中，微分方程法通过包括多参数优化方法、多表面同时设计方法和剪切方法，光源光线分布与照明对象面光线分布一致。自由曲面在图3中示出镜头。

图3自由曲面镜头

采用了外置透镜和反射器的LED二次配光。选择适当的镜头和抛物面的反射器，放出射线来满足一定的要求。在图4中示出了外置透镜和反射器的组合。

图4的外置透镜和反射器的LED示意图

LED路灯的三次配光

LED路灯的3次配光通过多个LED（单元模块）的重叠和空间排列来实现，以便在大功率LED1、2次配光完成后，满足道路照明的平均亮度、平均照度、均匀性的要求。三次配光有以下方法。

（1）平面配光

LED路灯）设计时在XY方向上采用不对称的矩形配光自由曲面光学元件（透镜或反射杯）在单一LED光学元件上完成矩形配光，因此只需将该LED模块整体排列在平板上即可。图5（a）是LED路灯的平面配光模式。

图5LED路灯的三次配光模式图

（2）电弧配光

多个LED排列构成一个LED模块，LED模块上的LED使用轴对称的全反射镜头或反光杯进行配置，经由镜头或反光杯进行配置的辐射角宽度足以覆盖道路宽度。如图5B所示，通过将LED模块配置在圆弧上，通过调整圆弧，能够在道路方向上上生成接近矩形的光型。

（3）多折面配光

LED光线具有良好的方向性，为了获得良好的道路配光，各组的LED投影方向分别设计成照射各个区域，相对简单的方式采用V字型面方式。在多折面式配光设计中，路灯的各组的大功率LED分别安装在不同的平面上，通过调整各组的相对角度，得到路灯的光输出特性和近似矩形照明效果，满足道路照明基准的要求。图5C是多折面式LED路灯的示意图。

（4）反射杯式配光

LED通过反射器的设计，能够得到路灯的输出特性。单独设计单个LED轴方向的不对称反射器XY轴方向的不对称反射器，该方案类似于平面配光，不同的是自由曲面使用反射器，使光输出接近“蝙蝠翼”形状，设计并排列多个反射器同样可以获得良好的道路照明效果。