1． 普通道路照明燈具的現(xiàn)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(diǎn)是，發(fā)光的電弧管尺寸小，由尺寸很小的電弧管產(chǎn)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(dá)110 lm/w，后者包括配套電器可達(dá)80 lm/w。但這類光源應(yīng)用在道路燈具中時(shí)，只有40%左右的光是直接透過玻璃罩到達(dá)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(tǒng)燈具基本都存在兩個(gè)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(dá)50 lx以上，這一區(qū)域?qū)儆诿黠@的過度照明，而兩個(gè)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(nèi)，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(dá)到80%），并且上述的過度照明區(qū)域中過多的照度也屬于浪費(fèi)。綜合分析上述傳統(tǒng)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?yàn)樯鲜鲈颍壳拔覈胃傻赖恼彰餍Ч访嬲斩群驼斩鹊木鶆蚨龋┗径歼_(dá)不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2．目前采用LED光源的道路燈具的配光現(xiàn)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(tǒng)的道路燈具外殼，只是在燈具內(nèi)，在一個(gè)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(shè)計(jì)方式是不可能得到良好的燈具配光的。另一類是把多個(gè)LED集成在一個(gè)圓形的區(qū)域內(nèi)（區(qū)域直徑大約為30mm~40mm），使這一小區(qū)域的光輸出密度接近高強(qiáng)度氣體放電燈，再利用燈具反射器進(jìn)行配光，但這種設(shè)計(jì)方式的燈具分布光度也不會優(yōu)于傳統(tǒng)的道路燈具，并且由于在一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)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(fā)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(yīng)用
目前照明用LED的最大特點(diǎn)是具有定向發(fā)射光的功能，因?yàn)槟壳肮β市蚅ED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(shí)已經(jīng)包括了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應(yīng)盡可能地利用LED的定向發(fā)射光的特性，使道路燈具中的各個(gè)LED分別直接把光線射向被照路面的各個(gè)區(qū)域，再利用燈具反射器的輔助配光，來實(shí)現(xiàn)很合理的道路燈具的綜合配光。應(yīng)該說，道路燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標(biāo)準(zhǔn)的照度和照度均勻度要求，燈具內(nèi)應(yīng)包含三次配光的功能才能比較好地實(shí)現(xiàn)。，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(nèi)，能按照路燈具高度及路面寬度設(shè)計(jì)各個(gè)LED的安裝位置和發(fā)射光的方向就能實(shí)現(xiàn)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(xué)會組織的對威海市次干道采用LED光源道路燈具的試驗(yàn)道路段的驗(yàn)收，這一試驗(yàn)道路的燈具及布局就是采用上述原理設(shè)計(jì)的，從現(xiàn)場的實(shí)測結(jié)果來看，這一試驗(yàn)路段正是充分利用了LED合適的定向發(fā)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(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且在燈具的主要照明方向上，也防止了此區(qū)域的局部的過度照明。由于充分利用了LED的特點(diǎn)，并用合理的配光方式充分地利用了LED的光輸出，從而彌補(bǔ)了LED本身光效不如HID光源的不足，使整個(gè)道路單位面積在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)的能耗的70%左右，取得了明顯的節(jié)能效果。
目前各級政府都大力推行節(jié)能減排，在室內(nèi)照明中，已經(jīng)強(qiáng)制執(zhí)行照明功率密度（LPD）的限值。我國的道路照明節(jié)能認(rèn)證的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《道路照明燈具節(jié)能認(rèn)證技術(shù)要求》將在明年初完成，該技術(shù)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(dá)到節(jié)能的目的。
上述采用LED的道路燈具的設(shè)計(jì)思路正是迎合了《道路照明燈具節(jié)能認(rèn)證技術(shù)要求》考核要求。目前加拿大政府已經(jīng)按道路照明功率密度（LPD）的要求，推行其道路照明節(jié)能工作，估計(jì)在不遠(yuǎn)的將來會有更多的國家按LPD的要求推行其道路照明節(jié)能工作。
在實(shí)際的道路照明燈具的設(shè)計(jì)中，可采用在基本設(shè)定每一個(gè)LED設(shè)射方向的前提下，把每一個(gè)LED用球形萬向節(jié)固定在燈具上，當(dāng)燈具使用于不同的高度和照射寬度時(shí)，可通過調(diào)整球形萬向節(jié)使每一個(gè)LED的照射方向都達(dá)到滿意的結(jié)果。在確定每一個(gè)LED的功率、光束輸出角度時(shí)，可根據(jù)E（lx）=I(cd)/D(m)2(光強(qiáng)和照度距離平方反比定律)，分別計(jì)算出各LED在基本選定光束輸出角度時(shí)應(yīng)該具備的功率，并且可以通過調(diào)整各LED的功率以及LED驅(qū)動電路輸出給每一個(gè)LED不同的功率來使每一個(gè)LED的光輸出都達(dá)到預(yù)計(jì)值。這些調(diào)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(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)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(dá)到節(jié)能的目的。
現(xiàn)我公司在全世界提倡節(jié)能的環(huán)境下，采用LED光源生產(chǎn)一批節(jié)能道路燈，符合全社會節(jié)能這一趨勢。