從配光設(shè)計(jì)角度談LED道路照明節(jié)能

　　從表1～表4的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，配光曲線Asm3在所有應(yīng)用場(chǎng)景中都有E/L過(guò)大的問(wèn)題，即:要達(dá)到同樣的亮度標(biāo)準(zhǔn)，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(fèi)的問(wèn)題。

　　4.5 矩形配光原理無(wú)法滿足道路照明要求

　　從表1～表4的結(jié)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(duì)稱配光設(shè)計(jì)，完全按照等照度設(shè)計(jì)的要求定制配光，但其亮度均勻性很差。目前，業(yè)內(nèi)的不少LED路燈廠商主推該類配光，甚至建議標(biāo)準(zhǔn)制定部門(mén)把該類型的配光作為規(guī)范頒布，其后果將導(dǎo)致我國(guó)照明業(yè)出現(xiàn)退步的后果。　　4.6 SR技術(shù)指標(biāo)可單獨(dú)考慮

　　在表1～表4中，許多SR技術(shù)指標(biāo)未滿足規(guī)范中0.5的要求，筆者建議在配光設(shè)計(jì)時(shí)，單獨(dú)設(shè)計(jì)SR技術(shù)指標(biāo)，在有SR要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，可另外設(shè)計(jì)滿足技術(shù)指標(biāo)的配光曲線，這使得在無(wú)SR要求的應(yīng)用環(huán)境中（如高架橋、封閉式高速路等場(chǎng)景），可以節(jié)省很多LED芯片，并實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的效果。

　　4.7 提高CU帶來(lái)的節(jié)能效益分析

　　根據(jù)CJJ45—2006對(duì)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(dǎo)致光效較高的高壓鈉燈道路燈具（最高達(dá)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(dá)道路計(jì)算面而被浪費(fèi)了。經(jīng)計(jì)算，表1所列場(chǎng)景中的功率密度為0.5714W/m2，如照度標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)能節(jié)約近50%的電能。如配光設(shè)計(jì)不合理，如表1中的Sym4配光，達(dá)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(lái)看，LED路燈的系統(tǒng)光效很快突破75lm/W，筆者建議標(biāo)準(zhǔn)制定部門(mén)增加CU指標(biāo)，并適當(dāng)調(diào)高CJJ45—2006的LPD標(biāo)準(zhǔn)作為L(zhǎng)ED路燈的配光設(shè)計(jì)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(yù)測(cè)，LED道路照明的LPD值在三年內(nèi)或許會(huì)在表6推薦值的基礎(chǔ)上再降低20%。

　　4.8 好的配光設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

　　從計(jì)算結(jié)果比較表1～表4看出，應(yīng)用在較窄的2～3車道的場(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(yīng)用場(chǎng)景中，即燈具單側(cè)布置的場(chǎng)景相對(duì)而言難度更大，按照寬高比W/H=1設(shè)計(jì)的配光可以通過(guò)調(diào)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(duì)稱布置、交錯(cuò)布置）等，可以滿足6～42m的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景；按照距高比S/H=3.75設(shè)計(jì)的配光，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整燈桿高度（7～13.5米），可滿足布燈間距20～50米的多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。但應(yīng)用到不同材質(zhì)的路面時(shí)，要滿足亮度均勻度指標(biāo)，需另行設(shè)計(jì)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(guó)道路照明的絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　半導(dǎo)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(nèi)人士對(duì)道路照明應(yīng)用需求缺乏了解，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)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(xiàn)許多認(rèn)識(shí)上或技術(shù)上的問(wèn)題。筆者在撰寫(xiě)本文的過(guò)程中，得到許多廠家的支持，為本文提供原始的配光數(shù)據(jù)資料，借此機(jī)會(huì)向他們表示誠(chéng)摯的感謝。