摘　要：LED作為一種新穎的固體照明光源，具有生產過程以及產品幾乎無污染，不怕震動，可輕易實現0~100%的連續調光，能在安全特低電壓下工作，可連續工作于開關閃斷的工作狀態以及其光輸出具有定向性等諸多獨特的優勢,近年來在其光效和光色上的明顯進步已使它能進入商業化應用。但由于我國計劃經濟產業布局的影響以及LED的專業知識和照明電器綜合知識在從業人員中普及的不足,造成了在實際的設計和應用中，沒有針對LED的特點進行揚長避短的應用，出現了眾多不合理及不合格的應用產品。本文就LED應用于道路燈具中目前存在的問題進行了分析，也給出了解決問題的思路和實例，供廣大同行參考。

　　引　言

　　LED應用于照明領域，是目前我國乃至世界照明界的熱門話題，通過從業人員的不斷努力，目前照明用白光LED在通常的照明工作條件下的系統效率(包括驅動電路)，已達到40lm/w，再加上照明用LED制造成本的大幅下降，所以照明用白光LED已具備應用到一些照明領域的商用條件。

　　但是，由于我國從計劃經濟時代以來很多年的產業結構分布所造成的局面，使得目前制造照明LED的產業群體往往缺乏對照明電器基本知識和要求的了解，而傳統的照明燈具生產群體也往往缺乏對照明用LED特性的深入了解，在設計和應用中沒有充分地利用LED的特點，進行揚長避短的使用，所以造成了在照明LED應用到照明裝置中時，產生很多不合理的錯誤設計。本文就目前照明用LED應用于道路燈具中的一些主要問題，提出如下的見解。

　　一.照明用LED在道路燈具中使用的特長

　　1. 普通道路照明燈具的現狀和缺陷

　　目前道路燈具中普遍采用的光源是高壓鈉燈或金屬齒化物燈，這兩種光源的最大特點是，發光的電弧管尺寸小，由尺寸很小的電弧管產生很大的光輸出，并且具有很高的光效，前者包括配套電器，可達110 lm/w，后者包括配套電器可達80 lm/w。但這類光源應用在道路燈具中時，只有40%左右的光是直接透過玻璃罩到達路面的，其他的光是通過燈具反射器再投射出燈具的，目前普遍采用此類光源的傳統燈具基本都存在兩個不足，一是燈具直接照射的方向上照度很高，在次干道上可達50 lx以上，這一區域屬于明顯的過度照明，而兩個燈具的光照交叉處的照度僅為燈下照度的40%～20%。二是此類燈具的反射器的效率一般僅為50%~60%，所以有60%左右的光輸出在燈具內，是在損失了40%~30%后再投射到路面上的。

　　此類燈具的總體效率一般都在70%左右(只有國際著名品牌的此類道路燈具其效率可達到80%)，并且上述的過度照明區域中過多的照度也屬于浪費。綜合分析上述傳統的道路燈具其綜合的有效照明效率(扣除過度照明部分)僅為50%。也因為上述原因，目前我國次干道的照明效果(路面照度和照度的均勻度)基本都達不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標準的要求。

　　2.目前采用LED光源的道路燈具的配光現狀

　　目前LED在道路燈具中使用的最普遍形式主要有兩類，一類是采用傳統的道路燈具外殼，只是在燈具內，在一個幾乎是平板的安裝面(也是反光面)上，裝上了矩陣式的LED，這種設計方式是不可能得到良好的燈具配光的。另一類是把多個LED集成在一個圓形的區域內(區域直徑大約為30mm~40mm)，使這一小區域的光輸出密度接近高強度氣體放電燈，再利用燈具反射器進行配光，但這種設計方式的燈具分布光度也不會優于傳統的道路燈具，并且由于在一個很小的區域內集成了高密度的LED，使LED的散熱情況明顯不良，不僅影響到LED的發光效率，而且也往往影響到LED的使用壽命。

　　3.照明用LED的特長及應用

　　目前照明用LED的最大特點是具有定向發射光的功能，因為目前功率型LED幾乎都裝有反射器，并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外，LED的光效檢測時已經包括了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應盡可能地利用LED的定向發射光的特性，使道路燈具中的各個LED分別直接把光線射向被照路面的各個區域，再利用燈具反射器的輔助配光，來實現很合理的道路燈具的綜合配光。應該說，道路燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標準的照度和照度均勻度要求，燈具內應包含三次配光的功能才能比較好地實現。，而帶反射器的并且具有合理的光束輸出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在燈具內，能按照路燈具高度及路面寬度設計各個LED的安裝位置和發射光的方向就能實現良好的二次配光功能。在此類燈具中的反射器，只作為輔助的三次配光手段，來保證道路照度更好的均勻度。

　　筆者在今年9月下旬參加了由上海市照明學會組織的對威海市次干道采用LED光源道路燈具的試驗道路段的驗收，這一試驗道路的燈具及布局就是采用上述原理設計的，從現場的實測結果來看，這一試驗路段正是充分利用了LED合適的定向發光功能，并采用了三次配光方式，不僅使次干道道路的照度和道路路面的照度均勻度達到了國家標準的要求，而且在燈具的主要照明方向上，也防止了此區域的局部的過度照明。由于充分利用了LED的特點，并用合理的配光方式充分地利用了LED的光輸出，從而彌補了LED本身光效不如HID光源的不足，使整個道路單位面積在達到標準要求的前提下，其能耗僅為采用高壓鈉燈道路燈具的原照明設計的能耗的70%左右，取得了明顯的節能效果。

　　目前各級政府都大力推行節能減排，在室內照明中，已經強制執行照明功率密度(LPD)的限值。我國的道路照明節能認證的技術標準《道路照明燈具節能認證技術要求》將在明年初完成，該技術要求提出了道路照明功率密度(LPD)的考核要求，其核心部分是在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下盡可能地降低照明功率密度(單位：W/m2),從而達到節能的目的。

　　上述采用LED的道路燈具的設計思路正是迎合了《道路照明燈具節能認證技術要求》考核要求。目前加拿大政府已經按道路照明功率密度(LPD)的要求，推行其道路照明節能工作，估計在不遠的將來會有更多的國家按LPD的要求推行其道路照明節能工作。

　　在實際的道路照明燈具的設計中，可采用在基本設定每一個LED設射方向的前提下，把每一個LED用球形萬向節固定在燈具上，當燈具使用于不同的高度和照射寬度時，可通過調整球形萬向節使每一個LED的照射方向都達到滿意的結果。在確定每一個LED的功率、光束輸出角度時，可根據E(lx)=I(cd)/D(m)2(光強和照度距離平方反比定律)，分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時應該具備的功率，并且可以通過調整各LED的功率以及LED驅動電路輸出給每一個LED不同的功率來使每一個LED的光輸出都達到預計值。這些調整手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的，充分利用這些特點就能實現在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度,達到節能的目的。