LED路灯反光碗式和透镜式的二次光学研究

LED照明将先在道路照明中广泛应用，这样的推断是基于LED的长寿命、高效率、光线利用率高等特点。很多人对LED在道路照明中的应用已经作了很多尝试，但是不难看到这两三年来LED路灯并没有得到很好的发展，究其原因在于：成本高、寿命短、照明效果差（均匀性差）。

值得庆幸的是上游产业发展迅速，LED芯片光效的提升和价格的降低，都使LED道路照明越来越近，专业的光学设计也使得照明效果有很大提升，也有更多的厂家在作这样的尝试，本文提出一个新的光学解决方案——独立单元的反光器，旨在为人们寻求一种新的LED道路照明解决方案。

与透镜相比，反光器的特点在于：成本低、效率高、装配容易。

常见透镜材料为PMMA，目前的技术PMMA材料的透射率只有94%，制作成透镜后由于折返射的效果，通常会有更多的额外光损失，以以下实例说明：

设置了一光源，产生50000条光线：

未有PMMA透光板时，效率为100%，现在在正前方设置一理想状态PMMA透明平板：

效率变为94.337%。

（注：图中出现16808Rays是因为一根光线经过PMMA与空气的接口可能会同时发生折射和反射，因而增加了光线数量，但是从能量角度产生了一定损耗。）若将PMMA材料制作成透镜，则损耗更大，以下列举市面上常见的PMMA材料透镜为例（考虑到透镜背部总有漏光现象，而实际上漏光是无法利用的，因此在系统背部设置了全吸收的基板，以增强数据的严谨性）：

透镜外形图

光线经过透镜后的杂散光分析

该透镜效率实际只有86%

反光式光学系统相对分析比较容易，经过对光源的出光能量分布分析，通过再分配的方式设计道路照明适合的透镜。

光源Lambertian出光模式（即常见的Lumileds、CREE、Edison LED），结合设计的反光器，出光的两个角度分别为50度和120度，即路灯放置于10米杆高可以在地面形成约12×30米的均匀光斑，根据照度需求增加/删减单元个数。

1、光线轨迹：