前言

LED照明技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展與積累，已進入商業(yè)化發(fā)展的快車道。而作為照明行業(yè)重要組成部分的道路照明在整個國家的照明耗電量中約占20～30%，地位舉足輕重。所以，發(fā)展和推廣半導(dǎo)體照明技術(shù)必然地就要考慮半導(dǎo)體照明技術(shù)在道路照明中的應(yīng)用。一般地，在LED路燈的開發(fā)和推廣應(yīng)用過程中都會遇到以下三方面的問題：二次光學(xué)設(shè)計、散熱設(shè)計和光伏系統(tǒng)設(shè)計。本文將就此做具體的闡述，以期起到拋磚引玉的作用。

1 二次光學(xué)設(shè)計

1.1 光學(xué)設(shè)計軟件的選擇

在照明領(lǐng)域目前國內(nèi)常用的光學(xué)軟件主要分為兩類：照明工程設(shè)計軟件和光學(xué)器件設(shè)計軟件。照明工程設(shè)計軟件的作用是依據(jù)現(xiàn)有配光分布確定的標準化燈具為用戶設(shè)計一套方案，提供相應(yīng)的視覺需求。例如，DIALux、OxyTech、Agi32等就是比較常用的照明工程設(shè)計軟件；光學(xué)器件設(shè)計軟件的作用是依據(jù)光源的特點及期望的光學(xué)效果設(shè)計出相應(yīng)的光學(xué)器件，例如LED用反光杯和透鏡。目前，做光學(xué)器件設(shè)計的常用軟件有ZEMAX、TracePro、 ASAP、LightTools等。

在選擇軟件的時候，要根據(jù)需要決定。市政設(shè)計院、道路照明工程公司主要使用照明工程設(shè)計軟件，而燈具廠家主要使用光學(xué)器件設(shè)計軟件。而且，即使是同類設(shè)計軟件，其側(cè)重點也不同。例如，TracePro用來做反光杯、反光罩設(shè)計比較方便，但用來做透鏡設(shè)計就很困難；而ZEMAX比較擅長做透鏡的設(shè)計。

在實際設(shè)計中，有時需要將不同軟件結(jié)合起來使用。

1.2 兩種光學(xué)器件的優(yōu)缺點

常見的LED用光學(xué)器件形式有反光杯和透鏡，各有優(yōu)點和局限性，應(yīng)該根據(jù)需要來選擇。根據(jù)筆者的設(shè)計經(jīng)驗，如果要求光斑是圓形，使用反光杯比使用透鏡損耗要小；如果光斑為非圓形，反光杯本身將有一定的光損耗。另外，在處理20o以下光束角的配光需求時，反光杯會比透鏡笨拙很多。但是透鏡存在色散問題，這一問題難以從根本上解決，只能采取措施緩解色散的程度?？梢?，具體選擇哪一種光學(xué)器件要根據(jù)配光需求的特點來決定。

1.3 LED輻射型式的選擇

一般地，LED的輻射型式有朗柏型、側(cè)射型、蝙蝠翼型和聚光型幾種。在道路照明領(lǐng)域，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗筆者比較傾向于朗柏型和蝙蝠翼型這兩種型式。

1.4 一些不妥當(dāng)?shù)挠^點

在當(dāng)前的道路照明領(lǐng)域中可能存在一些不太妥當(dāng)?shù)挠^點，作者歸納如下：

⑴ 過分強調(diào)燈具流明數(shù)和工作面高照度，忽視燈具應(yīng)用場合和配光設(shè)計

這樣造成的結(jié)果就是：路燈中心照度太高，而均勻性不夠完善。既浪費能源，還沒有達到理想的效果；

⑵ 沒有將照明生理學(xué)納入燈具配光設(shè)計或照明工程設(shè)計

道路照明主要是明視照明，涉及照明生理學(xué)，要求工作面的足夠亮度、均勻性和無眩光。所以，路燈的功能并不僅僅是滿足亮度需求。

⑶ 不同配光需求的混同

路燈布置方式有單側(cè)布燈、兩側(cè)交叉布燈、兩側(cè)相對布燈、丁字路口布燈、十字路口布燈和彎道布燈等多種形式。路燈不同的布置方式，其對應(yīng)的配光要求是不同的。如果所有的應(yīng)用場合都使用相同的配光設(shè)計，是不恰當(dāng)?shù)摹?BR>
⑷ 缺乏與光學(xué)軟件設(shè)計商的合作

目前，國內(nèi)的燈具制造商較少與光學(xué)軟件設(shè)計商的合作。例如，德國的著名照明計算軟件DIALux在眾多的世界著名照明廠商（如Philips、BEGA、 THORN、ERCO、OSRAM、BJB、Meyer、Louis Poulsen）支持下開發(fā)并提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)。這本身也是讓自己的企業(yè)標準化、國際化的一個平臺，可以通過這一平臺將自己的產(chǎn)品信息以最快的速度反饋給最廣泛的潛在用戶。但是，國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)做過這項工作。

⑸ 沒有考慮到可以直接在LED自身的透鏡上做文章

LED本身就是一個完整的燈具系統(tǒng)，包含透鏡、發(fā)光源、熱沉、導(dǎo)線架等。如果能夠通過LED本身的透鏡設(shè)計實現(xiàn)配光需要，就不必再使用反光杯或透鏡這樣的二次光學(xué)系統(tǒng)，因為不論使反光杯還是透鏡都會帶來光損耗。