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LED照明的配光方案由几部分构成?

2022-04-12 22:27:37 来源:本站   作者:超级管理员

LED照明光源本身的配光属于灯具的一次光学设计。如果所选择的 LED配光方案不当,就为灯具的二次光学设计增加了难度。因此,LED 路灯的光学设计必须从单个 LED 的配光设计着手。


(1)LED 的光输出特性大功率 LED 透明封装材料(即透镜)的形状设计通常被作一次光学设计。同样的芯片经过不同的封装工艺,其出光角和光强分布是不同的。图 7-5 所示为LED 几种主要类型的光强输出特性曲线。

在大功率白光 LED 光强输出特性方面,朗伯型、蝙蝠翼型和聚光型应用较多,但是并不能将其直接应用到路灯中,必须通过再次配光设计得到满足道路照明要求的灯光输出特性。


(2)LED照明的配光方案


① LED 的一次配光方案。在大功率 LED 制作中,封装采用透镜工艺,由此可以考虑将LED的封装透镜工艺与路灯需要的光输出特性结合起来形成大功率 LED 的一次配光方案。

a.斜射矩形透镜封装配光。透镜装配在 LED 支架上,支架上固有大功率 LED 晶片,透镜的表面上可以增镀增透膜,在透镜与晶片间的空腔采用耐高温硅胶灌封,以减少光线在空腔中的多次反射,直接通过透镜折射出去。这种封装透镜顶部为倒圆角的矩形,矩形面望占频状,与水平方向保持一定的角度,对 L.ED 芯片的光输出方向可以发生可控的改变。此款透镜相对于常规LED透镜来说,起到偏光增透作用,相当于二次光学透镜与一次透镜融为一体,提高了出光率。图 7-5 为主要类型的光强输出特性曲线。

在通常情况下,路灯距约为灯高的 3 倍。经计算,灯的光输出角在 C0/C180 方向上约为140°,在 C90/C270 方向上约为 80°,仰角约为 10°,则可以获得令人满意的道路照明效果。采用斜射矩形透镜封装的 LED,易于 LED 路灯的再次配光。

b.双头透镜封装配光。图 7-6 (a)所示为采用双头透镜封装的LED一次配光示意图,其光输出特性被改造为图 7-6(b)所示的可以满足道路照明要求的蝙蝠翼形。这样,通过 LED路灯的再次配光设计则可以得到满足道路照明要求的效果。


② LED 的二次配光方案。在现有大功率 LED上再次采用透镜及反射器配光,即为 LED的二次配光方案。LED 的二次配光方案有很多,举例如下。

a.全反射透镜的 LED 二次配光。单个 LED 采用全反射透镜的二次配光如图 7-7 所示。轴对称型全反射透镜中间为一平凸非球面透镜,将 LED 射出的与光轴夹角为±64°的光均匀分布在±30°范围之内,剩余的光通过侧柱反射也集中在±30°范围内,最后得到土30°范围内的光均匀输出,光强的远场分布呈蝙蝠翼形。通过路灯的配光设计,对于常用的 10m 高度的路灯,将在所要照射的路面上形成长为 35m、宽为 10m 的均匀矩形光照效果。

b.自由曲面透镜的 LED二次配光。图 7-8 所示为一种自由曲面透镜的 LED 二次配光方案。透镜的自由曲面在 z、y轴上为非对称的长方形,在 z 轴上产生±60°的均匀分布配光,满足道路长度方向上的照明要求;在y轴上产生±30°的均匀分布配光,得到具有矩形光照效果的 LED 蝙蝠翼形配光。灯具的配光只需将单个 LED 单元的光输出进行简单的叠加,直接由LED的二次配光来完成,满足道路的照明要求。对于不同的道路,只要根据具体要求,改变LED的数量和灯具的高度即可。

c.外置透镜和反射器的 L.ED 二次配光。图 7-9 所示为外置透镜和反射器的 LED 二次配光结构。只要有针对性地选择 L.ED,设计合适的透镜,正确选择反射器的曲率,就可以获得满足要求的 LED 二次配光的光输出。

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