從配光設計角度談LED道路照明節(jié)能

　　從表1～表4的結果發(fā)現(xiàn)，配光曲線Asm3在所有應用場景中都有E/L過大的問題，即:要達到同樣的亮度標準，需要更高的照度，需要更多的光通量照射到同樣面積的路面上，造成能源浪費的問題。

　　4.5 矩形配光原理無法滿足道路照明要求

　　從表1～表4的結果看出，配光曲線Asm1的照度均勻性最好，該配光是典型矩形非對稱配光設計，完全按照等照度設計的要求定制配光，但其亮度均勻性很差。目前，業(yè)內的不少LED路燈廠商主推該類配光，甚至建議標準制定部門把該類型的配光作為規(guī)范頒布，其后果將導致我國照明業(yè)出現(xiàn)退步的后果。　　4.6 SR技術指標可單獨考慮

　　在表1～表4中，許多SR技術指標未滿足規(guī)范中0.5的要求，筆者建議在配光設計時，單獨設計SR技術指標，在有SR要求的應用場景中，可另外設計滿足技術指標的配光曲線，這使得在無SR要求的應用環(huán)境中（如高架橋、封閉式高速路等場景），可以節(jié)省很多LED芯片，并實現(xiàn)節(jié)約電能的效果。

　　4.7 提高CU帶來的節(jié)能效益分析

　　根據(jù)CJJ45—2006對功率密度LPD的規(guī)定（如表5所示），傳統(tǒng)路燈的利用系數(shù)不夠高，導致光效較高的高壓鈉燈道路燈具（最高達140lm/W以上，如某些進口品牌的HPS250W可輸出33000lm），很大一部分的輸出光通量無法到達道路計算面而被浪費了。經(jīng)計算，表1所列場景中的功率密度為0.5714W/m2，如照度標準為10lx，則只需要0.286W/m2，同CJJ中規(guī)定的兩車道LPD小于0.55W/m2相比，提高CU的配光設計能節(jié)約近50%的電能。如配光設計不合理，如表1中的Sym4配光，達到10lx則需要0.5714W/m2，其節(jié)能效果還不如傳統(tǒng)光源。

　　就目前LED廠家的綜合水平來看，LED路燈的系統(tǒng)光效很快突破75lm/W，筆者建議標準制定部門增加CU指標，并適當調高CJJ45—2006的LPD標準作為LED路燈的配光設計規(guī)定，可按照表6所列的LPD執(zhí)行，同表5相比，平均節(jié)約20%～30%電能。據(jù)預測，LED道路照明的LPD值在三年內或許會在表6推薦值的基礎上再降低20%。

　　4.8 好的配光設計應能滿足多數(shù)應用場景

　　從計算結果比較表1～表4看出，應用在較窄的2～3車道的場景中比較理想的配光在場景3～4中效果更佳，但適合較寬道路的配光卻不適合在較窄的道路應用場景中，即燈具單側布置的場景相對而言難度更大，按照寬高比W/H=1設計的配光可以通過調整燈桿高度（7～13.5m）、挑臂（0～1.5m）、仰角（0～15度）以及布燈方式（中間布置、對稱布置、交錯布置）等，可以滿足6～42m的多數(shù)應用場景；按照距高比S/H=3.75設計的配光，通過適當調整燈桿高度（7～13.5米），可滿足布燈間距20～50米的多數(shù)應用場景。但應用到不同材質的路面時，要滿足亮度均勻度指標，需另行設計配光曲線[2]。按照規(guī)范推薦的R3和C1兩種路面，最多四款配光可以滿足我國道路照明的絕大多數(shù)應用場景。

　　5 結束語

　　半導體白光照明行業(yè)方興未艾，LED路燈行業(yè)也剛興起，業(yè)內人士對道路照明應用需求缺乏了解，行業(yè)標準及規(guī)范不夠完善，整個LED道路照明行業(yè)處在探索性創(chuàng)新階段，所以難免出現(xiàn)許多認識上或技術上的問題。筆者在撰寫本文的過程中，得到許多廠家的支持，為本文提供原始的配光數(shù)據(jù)資料，借此機會向他們表示誠摯的感謝。