LED在道路照明中的应用与设计研究

LED在道路照明中的应用与设计研究

张仕辉

广州广日电气设备有限公司

摘要：近年来，在技术发展推动下，LED技术的发展速度不断加快，并且，在道路照明中，LED光源也展现出了锋芒。越来越多的人开始关注与认可该项技术。对此，文章通过对LED在道路照明中应用的相关内容进行了分析与阐述，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用。

关键词：LED；道路照明；应用与设计

LDE有着低功耗、体积小、应用寿命长、清洁环保、高光效的优点，所以，在当今照明光源中，LED发挥着越来越重要的作用，因此，在道路照明、景观照明和信号指示灯等方面发挥着巨大的作用。文章以LED在道路照明中应用与设计的相关内容为例进行了探究，从而为促进我国城市化更好的建设与发展提供一定的帮助。

一、在道路照明中应用LED路灯的优越性分析

具体的优势为：首先，不会有光漫反射现象出现在发射光中，定向优势非常明显，一般会有着110-130lm/W的光量，这样将电能的消耗能够有效的降低。其次，使用寿命比较长，一般会达到5.0×104h，并且，显色的效果也非常优越，将夜间的事物能够真实的显示出来；再次，较高的安全性，属于环保、绿色的灯具，并且将数字化控制技术融入到了其中，依据道路照明系统对时间的设定完成相应的照明工作，有着较强的照明可控性，将电能资源进一步节省了下来；第四，通过改进后，在3%以下控制着LED路灯的光衰，从而将电源效率有效的提升了上来，将电源效率最高控制在95%。

二、设计LED路灯

1、设计光学自由曲面

非对称的曲面即自由曲面，自由曲面在照明光学系统中对光强能够自由的分配，对光程差和光线角度等物理量进行控制。一般光源照射角度不大，发光不均匀。通过合理的设计了自由光学自由平面后，可以得到匀称的照明面。剪裁法与重叠法是常见的光照均匀化理论。剪裁法的理论是：按照光源发光的分不情况，按照相应几何曲率的照明透镜或者反射镜对各条光线的走向进行控制。从而确保能够均匀的分布光照。其中，微分方程法、多表面同时设计法和多参数优化法也是其中的常见方法。

2、设计配光

设计配光指的是将LED依据相应阵列组成扩展光源，确保能够均匀的分布光照强度，能够有效的满足照明要求。将LED阵列所产生的热量在如此狭小的空间中合理散发出去会有一定的难度，所以，只能将少量、有限的LED安装于内部，然而这样做，对大面积的均匀照明需求就很难给予满足。所以，对局部LED或者单个LED光源需要完成个体的配光。其中，直接映射和区域分割两种方法现阶段常用的两种方法。后者是根据相应的角度将LED的位置布置出来的，每个部分的LED阵列负责每片区域内的照明，从而在路面有效的叠加光能，确保路灯照明均匀；第一种方法相对来说设计原理比较简单，它是在一颗LED光源的基础上完成设计的，是在区域分割法基础上发展起来的。

3、设计散热系统

LED的工作性能会受到温度的影响，因此，为了实现高发光率，就必须要合理的进行热设计。一种半导体的发光元件是LED的基础特性，此元件的物理特征会随着自己温度的改变引起相应元件性能的衰减和变化。降低外量子的效率就是其中一个例子，从而降低了LED光效。在升高了温度以后，会向着长波长的方向移动发光主波长，加快了光衰的速度，大大的降低其应用寿命。所以，在设计的过程中，可以将散热片安装进去，这种方法结构简易，然而，散热效果却不够明显。同时，为了达到一定的散热目的，也可以将水冷或者风扇等方法。

4、设计LED路灯的位置与模拟分析

①、设计前提

在DI－ALux4.10照明设计软件的基础上，以某城市一级主干道为例进行论述，该道路为双向六车道路线。对照明济进行模拟设计分析。在城《城市道路照明设计规范》的基础上进行设计。

②、设计方案

将200w的LED灯具设计到机动车道中，将100WLED灯具设计到辅路照明车道中，在11.5处控制灯具的高度，以两侧对称的方式进行灯具布设。下表1为基本的安装参数：

其次，车道的实际参数。双侧六车道，22米宽的主道，4米宽的人行道，如下图1所示：

三、具体的应用情况分析

文章以某地为例进行了论述，此公路宽32米，在公路的两侧安装LED路灯。公路以前应用的是250W高压钠灯。后来，将32盏140W的LED路灯安装在了此公路额某大桥路段。

表1

1、方案分析

由于LED路灯节能效果和照明效果明显，因此，该公路积极的应用了这种光源。到目前为止，已经有322盏被安装完毕。

实际应用过程分析：首先，相关单位测试了32盏LED路灯展开了案例分析，发现有“斑马线”出现了夜间，对行车安全会带来影响，邻近路灯的高是8米，间距是36米，因此能够得出，LED路灯高度偏低和间距过大，导致了有斑马线问题出现。所以，工作人员应该将路灯的间距适当缩短，此外，将灯杆的高度增加，将高度改成10米，将间距改成33米，这样将斑马线问题就明显的消除了；其次，就供电方法而言，起初试验时准备利用高压供电的方式，但是，还有高架桥路段存在于高速公路中，变压器没有办法被埋设进去，这样对后期照明的维护量也会带来影响。所以，必须要将一定的优化方案制定出来，就是依据LED灯具低电压运行的特征，用低压供电取缔高压供电，将低压电缆配备进去。170-250V以内控制电压范围，这样对LED路灯的工作需求就能够很好的给予满足；再次，对LED路灯的供电方式进行优化，从而能够将整个道路照明系统的经济性与稳定性提升。LED路灯有着较小的工作电流，将供电电压范围能够有效的扩大，将单台变压器供电半径明显增大，而对低电压的供电方式进行应用，能够将初期投资明显降低，经济效率被大大提升。

2、效果分析

在该公路路段中应用LED灯，有效的提升了公路的运输效率，其中体现在节能效益和安全性方面，此路段不但充分的应了LED路灯，还积极的应用了一些改进措施，将LED路灯的稳定性提升到了一个更高的档次，使照明环境得到了优化。

结语：综上所述，进入21世纪以来，我国城市化发展速度不断加快，人们对于城市环境也提出了更好的要求。路灯设计与建设是整个道路交通系统中的重要组成部分，为了打造出高效、节能的城市环境，在路灯中引入了LED路灯，这种灯具发光性优越，有效的取代了以前的照明灯具，并且，在未来的道路系统中，LED灯具必将成为一个发展的重点，需要引起有关单位及工作人员的重视。

结语：

综上所诉，道路照明系统是整个城市中非常重要的组成部分，并且路灯数量角度，这样如果没有正确的选择照明系统，会耗费掉很大一部分电能，LED灯是当前一种全新的照明系统，在进行路灯设计中如果将LED照明灯具应用进去会发挥巨大的作用，对此，文章就针对这方面的内容进行了论述，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用。

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