LED路燈反光碗式和透鏡式的二次光學(xué)研究

LED照明將先在道路照明中廣泛應(yīng)用，這樣的推斷是基于LED的長壽命、高效率、光線利用率高等特點(diǎn)。很多人對LED在道路照明中的應(yīng)用已經(jīng)作了很多嘗試，但是不難看到這兩三年來LED路燈并沒有得到很好的發(fā)展，究其原因在于：成本高、壽命短、照明效果差（均勻性差）。

值得慶幸的是上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，LED芯片光效的提升和價格的降低，都使LED道路照明越來越近，專業(yè)的光學(xué)設(shè)計(jì)也使得照明效果有很大提升，也有更多的廠家在作這樣的嘗試，本文提出一個新的光學(xué)解決方案——獨(dú)立單元的反光器，旨在為人們尋求一種新的LED道路照明解決方案。

與透鏡相比，反光器的特點(diǎn)在于：成本低、效率高、裝配容易。

常見透鏡材料為PMMA，目前的技術(shù)PMMA材料的透射率只有94%，制作成透鏡后由于折返射的效果，通常會有更多的額外光損失，以以下實(shí)例說明：

設(shè)置了一光源，產(chǎn)生50000條光線：

未有PMMA透光板時，效率為100%，現(xiàn)在在正前方設(shè)置一理想狀態(tài)PMMA透明平板：

效率變?yōu)?4.337%。

（注：圖中出現(xiàn)16808Rays是因?yàn)橐桓饩€經(jīng)過PMMA與空氣的接口可能會同時發(fā)生折射和反射，因而增加了光線數(shù)量，但是從能量角度產(chǎn)生了一定損耗。）若將PMMA材料制作成透鏡，則損耗更大，以下列舉市面上常見的PMMA材料透鏡為例（考慮到透鏡背部總有漏光現(xiàn)象，而實(shí)際上漏光是無法利用的，因此在系統(tǒng)背部設(shè)置了全吸收的基板，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性）：

透鏡外形圖

光線經(jīng)過透鏡后的雜散光分析

該透鏡效率實(shí)際只有86%

反光式光學(xué)系統(tǒng)相對分析比較容易，經(jīng)過對光源的出光能量分布分析，通過再分配的方式設(shè)計(jì)道路照明適合的透鏡。

光源Lambertian出光模式（即常見的Lumileds、CREE、Edison LED），結(jié)合設(shè)計(jì)的反光器，出光的兩個角度分別為50度和120度，即路燈放置于10米桿高可以在地面形成約12×30米的均勻光斑，根據(jù)照度需求增加/刪減單元個數(shù)。

1、光線軌跡：