LED路燈反光碗式和透鏡式的二次光學(xué)研究
LED照明將先在道路照明中廣泛應(yīng)用,這樣的推斷是基于LED的長壽命、高效率、光線利用率高等特點。很多人對LED在道路照明中的應(yīng)用已經(jīng)作了很多嘗試,但是不難看到這兩三年來LED路燈并沒有得到很好的發(fā)展,究其原因在于:成本高、壽命短、照明效果差(均勻性差)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/221969.htm值得慶幸的是上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,LED芯片光效的提升和價格的降低,都使LED道路照明越來越近,專業(yè)的光學(xué)設(shè)計也使得照明效果有很大提升,也有更多的廠家在作這樣的嘗試,本文提出一個新的光學(xué)解決方案——獨立單元的反光器,旨在為人們尋求一種新的LED道路照明解決方案。
與透鏡相比,反光器的特點在于:成本低、效率高、裝配容易。
常見透鏡材料為PMMA,目前的技術(shù)PMMA材料的透射率只有94%,制作成透鏡后由于折返射的效果,通常會有更多的額外光損失,以以下實例說明:
設(shè)置了一光源,產(chǎn)生50000條光線:
未有PMMA透光板時,效率為100%,現(xiàn)在在正前方設(shè)置一理想狀態(tài)PMMA透明平板:
效率變?yōu)?4.337%。
(注:圖中出現(xiàn)16808Rays是因為一根光線經(jīng)過PMMA與空氣的接口可能會同時發(fā)生折射和反射,因而增加了光線數(shù)量,但是從能量角度產(chǎn)生了一定損耗。)若將PMMA材料制作成透鏡,則損耗更大,以下列舉市面上常見的PMMA材料透鏡為例(考慮到透鏡背部總有漏光現(xiàn)象,而實際上漏光是無法利用的,因此在系統(tǒng)背部設(shè)置了全吸收的基板,以增強數(shù)據(jù)的嚴謹性):
透鏡外形圖
光線經(jīng)過透鏡后的雜散光分析
該透鏡效率實際只有86%
反光式光學(xué)系統(tǒng)相對分析比較容易,經(jīng)過對光源的出光能量分布分析,通過再分配的方式設(shè)計道路照明適合的透鏡。
光源Lambertian出光模式(即常見的Lumileds、CREE、Edison LED),結(jié)合設(shè)計的反光器,出光的兩個角度分別為50度和120度,即路燈放置于10米桿高可以在地面形成約12×30米的均勻光斑,根據(jù)照度需求增加/刪減單元個數(shù)。
1、光線軌跡:
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