從配光設計角度談LED道路照明節能

　　從表1～表4的結果發(fā)現，配光曲線(xiàn)Asm3在所有應用場(chǎng)景中都有E/L過(guò)大的問(wèn)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(wèn)題。

　　4.5 矩形配光原理無(wú)法滿(mǎn)足道路照明要求

　　從表1～表4的結果看出，配光曲線(xiàn)Asm1的照度均勻性最好，該配光是典型矩形非對稱(chēng)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(chǎng)商主推該類(lèi)配光，甚至建議標準制定部門(mén)把該類(lèi)型的配光作為規范頒布，其后果將導致我國照明業(yè)出現退步的后果。　　4.6 SR技術(shù)指標可單獨考慮

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

　　4.7 提高CU帶來(lái)的節能效益分析

　　根據CJJ45—2006對功率密度LPD的規定（如表5所示），傳統路燈的利用系數不夠高，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(jìn)口品牌的HPS250W可輸出33000lm），很大一部分的輸出光通量無(wú)法到達道路計算面而被浪費了。經(jīng)計算，表1所列場(chǎng)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中規定的兩車(chē)道LPD小于0.55W/m2相比，提高CU的配光設計能節約近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，其節能效果還不如傳統光源。

　　就目前LED廠(chǎng)家的綜合水平來(lái)看，LED路燈的系統光效很快突破75lm/W，筆者建議標準制定部門(mén)增加CU指標，并適當調高CJJ45—2006的LPD標準作為L(cháng)ED路燈的配光設計規定，可按照表6所列的LPD執行，同表5相比，平均節約20%～30%電能。據預測，LED道路照明的LPD值在三年內或許會(huì )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(mǎn)足多數應用場(chǎng)景

　　從計算結果比較表1～表4看出，應用在較窄的2～3車(chē)道的場(chǎng)景中比較理想的配光在場(chǎng)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(chǎng)景中，即燈具單側布置的場(chǎng)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(guò)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(chēng)布置、交錯布置）等，可以滿(mǎn)足6～42m的多數應用場(chǎng)景；按照距高比S/H=3.75設計的配光，通過(guò)適當調整燈桿高度（7～13.5米），可滿(mǎn)足布燈間距20～50米的多數應用場(chǎng)景。但應用到不同材質(zhì)的路面時(shí)，要滿(mǎn)足亮度均勻度指標，需另行設計配光曲線(xiàn)[2]。按照規范推薦的R3和C1兩種路面，最多四款配光可以滿(mǎn)足我國道路照明的絕大多數應用場(chǎng)景。

　　5 結束語(yǔ)

　　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)標準及規范不夠完善，整個(gè)LED道路照明行業(yè)處在探索性創(chuàng )新階段，所以難免出現許多認識上或技術(shù)上的問(wèn)題。筆者在撰寫(xiě)本文的過(guò)程中，得到許多廠(chǎng)家的支持，為本文提供原始的配光數據資料，借此機會(huì )向他們表示誠摯的感謝。