LED道路照明的光學系統設計技術及發(fā)展趨勢清華大學深圳研究生院半導體照明實驗室錢可元QianKeyuanLED道路照明的光學系統設計技術及發(fā)展趨勢清華大學深圳研究生采用LED路燈的疑惑

LED的發(fā)光效率無法和高壓鈉燈相比；LED路燈光色不夠亮，穿透性不夠；

LED的照射過于集中，其照射的均勻度差；

LED路燈的長期光衰嚴重，壽命不長；LED路燈本身自重過重，不利于安裝，防風；LED色溫太高，刺眼;而高壓鈉燈色溫低，舒適，穿霧能力強。LED路燈只適用于燈桿在8米以下的次干道。主干路宜采用低色溫的高壓鈉燈。LED路燈造價過高，無法普及；采用LED路燈的疑惑LED的發(fā)光效率無法和高壓鈉燈相比；城市道路照明的技術指標與設計依據城市道路照明的技術指標與設計依據城市道路照明系統追求的目標城市公共照明在我國照明耗電中占30%的比例；以439億kwh，平均電價0.65元/kwh計算，一年開支285億元。

城市道路照明系統追求的目標應該是：只求夠亮，不求最亮！城市道路照明系統追求的目標城市公共照明在我國照明耗電中占30衡量道路照明的技術指標?

亮度分布的均勻性：

亮度均勻的路面可以減少駕駛者眼睛由于不斷適應明暗變化所起的疲勞感。

Uo（平均均勻度）＝Imin/Iav

U1（縱向均勻度）＝Imin/Imax

Imin－道路上最小亮度

Imax－道路上最大亮度

Iav－道路上平均亮度

衡量道路照明的技術指標?

亮度分布的均勻性：

亮度均勻的路燈國家標準路燈國家標準7術語解釋

目前,快速路和主干道的照度規(guī)定值偏低,至少20lx以上。7術語解釋目前,快速路和主干道的照度規(guī)定值偏低,至少20l路燈現狀高壓鈉燈光效>100lm/W(120lm/W)主要用于主干道，快速路照明,照度25~50lx單盞110～400W均勻度0.35左右節(jié)能燈光效50~70lm/W，主要用于庭院照明路燈現狀高壓鈉燈道路照明光源的要求高光效；必須滿足總光通量的要求；長壽命；要求能正常工作5年以上；有利于形成照度與亮度均勻分布的光場；耐候性；溫度、濕度、紫外輻射道路照明光源的要求高光效；傳統路燈的技術參數高壓鈉燈光效>100lm/W(120lm/W)主要用于主干道，快速路照明,照度25~50lx單盞110～400W均勻度0.35左右節(jié)能燈光效50~70lm/W，主要用于庭院照明傳統路燈的技術參數高壓鈉燈燈具系統的效率光源效率燈具效率電源光學結構區(qū)域外的光照明利用系數要求照明區(qū)域燈具系統的效率光源效率燈具效率電光學結構區(qū)域外的光照明利用系LED路燈的優(yōu)勢－光學方面的優(yōu)勢發(fā)光立體角小；傳統路燈發(fā)光的立體角為4π；近似點光源，便于二次光學系統的設計；均勻度有望大大提高(0.7)；總的光效高；高壓鈉燈80-120lm/w照明效果比較的對象：高壓鈉燈。絕非白熾燈！LED路燈的優(yōu)勢－光學方面的優(yōu)勢發(fā)光立體角小；高壓鈉燈80-路燈光源光通量的計算高壓鈉燈(120lm/W)道路等級快速路主干道次干道光源功率（W）400250150照射面積(m2)400350300路面長度(m)403530照度（lux）301510區(qū)域內光通量（lm）1200052503000光源總光通量（lm）480003000018000系統效率0.250.1750.167路燈光源光通量的計算高壓鈉燈(120lm/W)道路等級快速路路燈光源光通量的計算LED光源(100lm/W)道路等級快速路主干道次干道照射面積(m2)400350250區(qū)域內光通量（lm）1200052503000系統效率0.70.70.7最少需要光通量（lm）1714375004286需要LED功率（W）1727543最理想的情況！路燈光源光通量的計算LED光源(100lm/W)道路等級快速LED路燈的光學設計LED路燈的光學設計1，傳統城市照明光源面臨的問題顯色指數很低(約為30)在點亮時溫度很高，產生嚴重的眩光壽命較短，需要經常進行價格不菲的維護作業(yè)0510-5-10-1551015203025照度(lux)水平距離(米)傳統城市照明光源1，傳統城市照明光源面臨的問題顯色指數很低(約為30)05LED路燈面臨的光學設計問題常規(guī)LED遠場分布具有的朗伯型特征LED路燈面臨的光學設計問題常規(guī)LED遠場分布具有的朗伯低端LED路燈存在的問題基本沒有光學處理單元，照明效果極差，節(jié)能效果不顯著某一次干路(6車道，24米寬)的現有LED路燈實測：燈高10米，間距30米最高照度僅為14lux，最低照度僅為0.8lux，平均照度僅為4.8lux，均勻度僅為0.17。低端LED路燈存在的問題基本沒有光學處理單元，照明效果極差，IESStreetlightDistributionPatternsThesepatternsarelargelybasedonthelightpatterncreatedbyexistingstreetlightingfixturesMostcustomerswillwanttokeepthesepatternsbecausepeopleareusedtothemTypeITypeIITypeIIITypeIVTypeVIESStreetlightDistributionP新型LED路燈系統新型LED路燈系統LED道路照明光源關鍵技術課件封裝后的照度分布理論模擬圖在35米長10米寬的矩形區(qū)域上能達到70%以上的均勻度透鏡的效率達到了90%以上。封裝后的照度分布理論模擬圖在35米長10米寬的矩形區(qū)域上能LED路燈工程實例廣東東莞莞龍路LED照明工程LED路燈工程實例廣東東莞莞龍路LED照明工程LED路燈工程實例廣東東莞石龍1萬多盞大功率LED路燈改造工程LED路燈工程實例廣東東莞石龍1萬多盞大功率LED路燈改造工5.新型LED路燈與現有路燈的比較常規(guī)路燈現有LED路燈新型LED路燈測試條件6車道，24米寬，燈高12米，間距35米。6車道，24米寬，燈高10米，間距30米。6車道，24米寬，燈高12米，間距35米。路燈本身消耗功率(W)

40072134實際耗電功率(W)

50085158穩(wěn)定平均照度(lux)

20.64.8(不滿足要求)21均勻度(Lmin/Lavg)

0.40.17(不滿足要求)

0.4

照明功耗密度(W/m2)(路面穩(wěn)定平均照度20lux)

1.160.435.新型LED路燈與現有路燈的比較常規(guī)路燈現有LED路燈新新型LED路燈與現有路燈的比較常規(guī)路燈現有LED路燈新型LED路燈測試條件6車道，24米寬，燈高12米，間距35米。6車道，24米寬，燈高10米，間距30米。6車道，24米寬，燈高12米，間距35米。照明功耗密度(W/m2)(按照路面穩(wěn)定平均照度30lux來推算)1.730.65采購成本(元/盞)作為基準在高壓鈉燈基準的基礎上增加約3600元

每年所需電費(元)(計算依據：一天照明10小時，每年365天，電費以1元/度計)

1825－577新型LED路燈與現有路燈的比較常規(guī)路燈現有LED路燈新型LELED路燈光源的問題探討LED路燈光源的問題探討LED路燈行業(yè)現狀

1、傳統照明大企業(yè)觀望、試水；

2、眾多小企業(yè)百花齊放;

3、跳不出傳統燈具束縛

LED光源≠LED燈具;

LED路燈行業(yè)現狀1、傳統照明大企業(yè)觀望、試水；

推廣LED路燈的難點

LED路燈成本高，一次性投入較大;技術規(guī)范與標準的滯后;專業(yè)部門的思維定勢一時難以扭轉;還缺乏配套