LED照明的配光方案由幾部分構成?

LED照明光源本身的配光屬于燈具的一次光學設計。如果所選擇的 LED配光方案不當，就為燈具的二次光學設計增加了難度。因此，LED 路燈的光學設計必須從單個 LED 的配光設計著手。

(1）LED 的光輸出特性大功率 LED 透明封裝材料（即透鏡）的形狀設計通常被作一次光學設計。同樣的芯片經過不同的封裝工藝，其出光角和光強分布是不同的。圖 7-5 所示為LED 幾種主要類型的光強輸出特性曲線。

在大功率白光 LED 光強輸出特性方面，朗伯型、蝙蝠翼型和聚光型應用較多，但是并不能將其直接應用到路燈中，必須通過再次配光設計得到滿足道路照明要求的燈光輸出特性。

(2）LED照明的配光方案

① LED 的一次配光方案。在大功率 LED 制作中，封裝采用透鏡工藝，由此可以考慮將LED的封裝透鏡工藝與路燈需要的光輸出特性結合起來形成大功率 LED 的一次配光方案。

a.斜射矩形透鏡封裝配光。透鏡裝配在 LED 支架上，支架上固有大功率 LED 晶片，透鏡的表面上可以增鍍增透膜，在透鏡與晶片間的空腔采用耐高溫硅膠灌封，以減少光線在空腔中的多次反射，直接通過透鏡折射出去。這種封裝透鏡頂部為倒圓角的矩形，矩形面望占頻狀，與水平方向保持一定的角度，對 L.ED 芯片的光輸出方向可以發生可控的改變。此款透鏡相對于常規LED透鏡來說，起到偏光增透作用，相當于二次光學透鏡與一次透鏡融為一體，提高了出光率。圖 7-5 為主要類型的光強輸出特性曲線。

在通常情況下，路燈距約為燈高的 3 倍。經計算，燈的光輸出角在 C0/C180 方向上約為140°，在 C90/C270 方向上約為 80°，仰角約為 10°，則可以獲得令人滿意的道路照明效果。采用斜射矩形透鏡封裝的 LED，易于 LED 路燈的再次配光。

b.雙頭透鏡封裝配光。圖 7-6 （a）所示為采用雙頭透鏡封裝的LED一次配光示意圖，其光輸出特性被改造為圖 7-6（b）所示的可以滿足道路照明要求的蝙蝠翼形。這樣，通過 LED路燈的再次配光設計則可以得到滿足道路照明要求的效果。

② LED 的二次配光方案。在現有大功率 LED上再次采用透鏡及反射器配光，即為 LED的二次配光方案。LED 的二次配光方案有很多，舉例如下。

a.全反射透鏡的 LED 二次配光。單個 LED 采用全反射透鏡的二次配光如圖 7-7 所示。軸對稱型全反射透鏡中間為一平凸非球面透鏡，將 LED 射出的與光軸夾角為±64°的光均勻分布在±30°范圍之內，剩余的光通過側柱反射也集中在±30°范圍內，最后得到土30°范圍內的光均勻輸出，光強的遠場分布呈蝙蝠翼形。通過路燈的配光設計，對于常用的 10m 高度的路燈，將在所要照射的路面上形成長為 35m、寬為 10m 的均勻矩形光照效果。

b.自由曲面透鏡的 LED二次配光。圖 7-8 所示為一種自由曲面透鏡的 LED 二次配光方案。透鏡的自由曲面在 z、y軸上為非對稱的長方形，在 z 軸上產生±60°的均勻分布配光，滿足道路長度方向上的照明要求；在y軸上產生±30°的均勻分布配光，得到具有矩形光照效果的 LED 蝙蝠翼形配光。燈具的配光只需將單個 LED 單元的光輸出進行簡單的疊加，直接由LED的二次配光來完成，滿足道路的照明要求。對于不同的道路，只要根據具體要求，改變LED的數量和燈具的高度即可。

c.外置透鏡和反射器的 L.ED 二次配光。圖 7-9 所示為外置透鏡和反射器的 LED 二次配光結構。只要有針對性地選擇 L.ED，設計合適的透鏡，正確選擇反射器的曲率，就可以獲得滿足要求的 LED 二次配光的光輸出。